1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Determinación de hidrogramas unitarios de la cuenca del río Grande de Térraba mediante distribuciones probabilísticas(2023) Zeledón Chavarría, Berny; Serrano Pacheco, AlbertoEl presente proyecto de investigación explora la calibración de tres funciones de distribución probabilística con el objetivo de simular el comportamiento de hidrogramas unitarios en la cuenca del río Grande de Térraba. Para ello, se realiza una caracterización a detalle de la cuenca del río Grande de Térraba, considerando parámetros geométricos, de relieve, de la red de drenaje, uso y cobertura del suelo, geológicos, pedológicos y climatológicos. Posteriormente, se calculan los respectivos hidrogramas unitarios reales de la cuenca y los hidrogramas unitarios sintéticos de la metodología de SCS y Snyder. Con los cuales se realizan las respectivas calibraciones a las funciones de distribución probabilística de log-normal, gamma y GEV considerando dos parámetros de la cuenca: el área de la cuenca y el índice de Gravelius. Con base en los resultados obtenidos, se determina que si es posible emplear funciones de distribución probabilista para simular el comportamiento de hidrogramas unitarios principalmente con funciones de distribución log-normal y gamma, sin embargo, no todos los modelos calibrados simulan a los HU de manera precisa, tal cual es el caso de la función de distribución GEV.Item Modelación hidrológica para el pronóstico de caudales en la cuenca de la Planta Hidroeléctrica Cachí(2019) Brown De La O, Donald Josué; Serrano Pacheco, AlbertoEl interés de contar con herramientas eficientes para pronóstico de caudales en actividades de aprovechamiento en cuencas motiva el uso de la modelación hidrológica. Este trabajo tenía como objetivo definir cuál es el modelo de precipitación-escorrentía, entre tres modelos analizados (GR4J, HBV, SAC-SMA), que mejor se ajusta al comportamiento de la cuenca de la Planta Hidroeléctrica Cachí, ubicada en la provincia de Cartago, Costa Rica, y que es administrada por el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE). En este trabajo se cuenta con los datos meteorológicos e hidrológicos registrados por medio de estaciones ubicadas en la extensión de la cuenca. Estos registros se completaron y extendieron para calibrar en un período de 15 años los parámetros de los modelos según la respuesta registrada de la cuenca. Para la comparación entre los modelos y con el fin de evaluar la mejora en los resultados debido a la aplicación de un enfoque más distribuido en la cuenca, se realizaron tres etapas de calibraciones automáticas, cada una con más subdivisiones que la anterior. Además, se propusieron métodos de programación para facilitar la aplicación de algunas tareas relacionadas a la modelación. El análisis de resultados confirma que el modelo que mejor se ajusta al comportamiento de la cuenca de la Planta Hidroeléctrica Cachí es el modelo GR4J. Además, este modelo registra mejores resultados que el que actualmente emplea la Unidad de Pronóstico y Procesamiento Hidrológico del ICE. Asimismo, se comprueba que un enfoque más distribuido en la cuenca no ayuda a mejorar considerablemente los resultados del modelo.Item Análisis de la influencia de la cobertura vegetal en el comportamiento hidrológico de un techo verde extensivo(2018) Camacho Coto, Marlon Fabián; Serrano Pacheco, AlbertoLos techos verdes son un tipo de Sistema Urbano de Drenaje Sostenible (SUDS) denominado de control en el origen, cuyo fin es evitar la escorrentía superficial inmediata y recuperar, en cierta medida, la capacidad de infiltración original del terreno previo al cambio en el uso del suelo. Consisten en una serie de membranas que se colocan sobre la losa de la azotea de alguna edificación y que cumplen distintas funciones, como impermeabilizar la superficie de la losa, servir de barrera para las raíces de las plantas y drenar el agua que se infiltra en el medio de crecimiento sobre el que se siembra una cobertura vegetal. En nuestro país, no se han desarrollado investigaciones suficientes para contar con pautas de diseño acordes a las condiciones climáticas nacionales. Es por esta razón, que los techos verdes se diseñan utilizando guías internacionales creadas en países que, climáticamente, presentan grandes diferencias con Costa Rica, por lo que el desempeño de estos sistemas no es el mejor. Poca información se tiene acerca la influencia de la cobertura vegetal sobre el comportamiento hidrológico de un techo verde. En esta investigación, se construyó un modelo de 2 m2, sobre el cual se colocaron tres coberturas vegetales distintas: Ajillo ( Tulbaghia violacea), Manicillo ( Arachis pintoi) y Zacate Dulce ( Axonopus compressus). Todas las coberturas, así como el medio de cultivo desnudo, fueron sometidas a tres intensidades de precipitación distintas: 200 mm/h, 250 mm/h y 300 mm/h, para comparar las diferencias existentes en el tiempo de crecida promedio, caudal pico promedio y reducción en la humedad promedio del medio de cultivo que generó cada una de las coberturas. Se realizó un análisis de varianza (ANOVA) de las diferencias obtenidas para determinar si podían considerarse significativas. Este análisis permitió determinar que el tipo de cobertura vegetal sí influye en el ...Item Impacto del desarrollo urbano sobre el patrón de la escorrentía en la cuenca del río Bermúdez(2015) Mendoza Corrales, Mauricio Alberto; Oreamuno Vega, Rafael AlfredoConocer la variación temporal del uso urbano de la tierra en la cuenca del río Bermúdez y como este afecta el volumen y el patrón del escurrimiento. Brinda las herramientas necesarias para realizar un análisis y diseño de las estructuras hidráulicas acorde a la realidad. Uno de los factores propulsores de los problemas de inundaciones urbanas que aquejan al país en la actualidad es el aumento en el uso urbano de la tierra. Se realizó la cuantificación del cambio en el uso de la tierra en la cuenca del río Bermúdez para los años de 1945, 1989, 2005 y 2014 por medio de firmas espectrales. Se ideó una metodología capaz de relacionar numéricamente los coeficientes Cp y Ct del hidrograma sintético de Snyder con el número de curva expuesto por el centro natural de conservación de suelo de los Estados Unidos (NRCS). Se compararon los hidrogramas de la cuenca del río Bermúdez para los cuatro años de análisis cuantificando el aumento en el caudal pico del hidrograma. Se analizaron 3 estructuras hidráulicas ubicadas en la ruta nacional 1 y 106 sobre el río Bermúdez. El aumento en el volumen y la velocidad del escurrimiento generan un aumento de hasta un 83% del caudal pico para el caso particular del río Bermúdez. El aumento dramático en los caudales picos de las avenidas en el río Bermúdez ha provocado el desbordamiento del mismo con mayor frecuencia.Item Modelos de balance hídrico a diferentes escalas temporales y su aplicación en cuencas hidrográficas de Costa Rica(2012) Calderón Arce, Paula Andrea; Porras Velázquez, José PabloLa importancia del presente trabajo estriba principalmente en la definición de las condiciones de aplicabilidad de modelos de balance hídrico en cuencas hidrográficas de Costa Rica, en la evaluación del efecto de la escala temporal sobre los mismos y en la definición de los factores y parámetros necesarios para la adecuada representación del balance hídrico de una cuenca. Se evaluaron diferentes algoritmos de análisis de balance hídrico a escala anual y mensual. Para la escala anual se consideraron dos modelos mientras que para la escala mensual se evaluaron 7 algoritmos basados en el balance hídrico mensual de Thornthwaite, los cuales consideran, con diferentes parámetros, la interacción de los almacenamientos en la zona radicular y la zona freática. Estos modelos se aplicaron a tres cuencas con medición, ubicadas en las regiones montañosas de las cordilleras Central y de Talamanca en Costa Rica: las cuencas de los ríos Toro, Chirripó Pacífico y Grande de Orosi. La calibración de los modelos se realizó mediante la comparación de la escorrentía media mensual observada (caudales medidos a la salida de las cuencas) y la estimada por medio de la aplicación de los diferentes modelos, a partir de datos medios de precipitación y evapotranspiración de las cuencas. El proceso de calibración y posterior validación permitieron definir valores para los parámetros de los modelos que se pueden considerar como característicos de cada una de las cuencas analizadas. Estos valores guardan coherencia con las características de geología, tipos de suelo y coberturas de suelo de cada cuenca, por lo que los resultados obtenidos se consideran adecuados y representativos. Algunos de los algoritmos de balances hídricos empleados generaron resultados bastante positivos en lo que a simulación del régimen de escorrentía se refiere, por lo que se recomiendan para su aplicación en cuencas ...Item Diagnóstico de las alcantarillas en el primer tramo de la Ruta Nacional No. 1, Autopista General Cañas, y el análisis hidráulico para los puntos críticos(2015) Martínez Esquivel, Mauricio José,; Serrano Pacheco, AlbertoSe propone determinar si la capacidad hidráulica de las dos alcantarillas analizadas en la autopista General Cañas, en los pasos del Río Bermúdez y de la Quebrada Seca, es suficiente para los caudales generados a partir de los eventos extremos de precipitación. Estos eventos se aproximan a partir de bases de datos históricos de valores máximos anuales de precipitación. En caso de que su capacidad sea insuficiente, en este trabajo se propone una solución. Los eventos extremos de precipitación aproximados se distribuyeron espacial y temporalmente para generar los caudales con los que se revisa la capacidad de las alcantarillas. Las cuencas analizadas no cuentan con estaciones medidoras de caudales por lo que se deben generar hidrogramas sintéticos asociados a los eventos de precipitación aproximados. Con la información anterior se ha elaborado un modelo hidrológico, de donde se obtienen los caudales utilizados en el análisis hidráulico. Basado en los modelos hidrológico e hidráulico realizados, se concluye que de las alcantarillas en estudio, la que se ubica en Río Bermúdez tiene capacidad hidráulica suficiente pero aguas arriba existe una estructura que afecta las velocidades del agua causando daños en los taludes; para Quebrada Seca se determina que la alcantarilla no cuenta con capacidad suficiente. A partir de estos resultados se plantean posibles soluciones que se pueden implementar, tales como estructuras de protección para los taludes o sustitución de las alcantarillas actuales.