HIDROLOGIALa hidrologa es lacienciaque se dedica al estudio de
la distribucin, espacial y temporal, y las propiedades
delaguapresente en laatmsferay en lacorteza terrestre. Esto incluye
lasprecipitaciones, laescorrenta, la humedad delsuelo,
laevapotranspiraciny el equilibrio de las masasglaciares. Por otra
parte, el estudio de las aguas subterrneas corresponde a
lahidrogeologa. La hidrologa es una rama de lasCiencias de la
Tierra.En la actualidad la hidrologa tiene un papel muy importante
en el planeamiento del uso de los Recursos Hidrulicos, y ha llegado
a convertirse en parte fundamental de los proyectos de ingeniera
que tienen que ver con suministro de agua, disposicin de aguas
servidas, drenaje, proteccin contra la accin de ros y recreacin. De
otro lado, la integracin de la hidrologa con laGeografa matemticaen
especial a travs de los sistemas de informacin geogrfica ha
conducido al uso imprescindible del computador en el procesamiento
de informacin existente y en la simulacin de ocurrencia de eventos
futuros.Los estudios hidrolgicos son fundamentales para: El diseo
deobras hidrulicas, para efectuar estos estudios se utilizan
frecuentementemodelos matemticosque representan el comportamiento
de toda la cuenca sustentada por la obra en examen; La operacin
optimizada del uso de losrecursos hdricosen un sistema complejo de
obras hidrulicas, sobre todo si son de usos mltiples. En este caso
se utilizan generalmente modelos matemticos conceptuales, y se
procesan entiempo real; El correcto conocimiento del comportamiento
hidrolgico de como unro,arroyo, o de unlagoes fundamental para
poder establecer lasreas vulnerablesa los eventos hidro
meteorolgicos extremos; Prever un correcto diseo de infraestructura
vial, como caminos, carreteras, ferrocarriles, etc.Todo esto y
muchas aplicaciones ms hacen que el hidrlogo sea un personaje
importante en todoequipo multidisciplinarque enfrenta problemas de
ingeniera civil en general y problemas de carcter ambiental.
CUENCA HIDROLOGICAUna Cuenca Hidrogrfica es un territorio
drenado por un nico sistema de drenaje natural es decir, que drena
sus aguas al mar a travs de un nico ro, o que vierte sus aguas a un
nico lago endorreico. Una cuenca hidrogrfica es delimitada por la
lnea de las cumbres, tambin llamada divisoria de agua. El uso de
los recursos naturales se regula administrativamente separando el
territorio por cuencas hidrogrficas, y con miras al futuro las
cuencas hidrogrficas se perfilan como las unidades de divisin
funcionales con ms coherencia, permitiendo una verdadera integracin
social y territorial por medio del agua.Una cuenca hidrogrfica y
una cuenca hidrolgica se diferencian en que la cuenca hidrogrfica
se refiere exclusivamente a las aguas superficiales, mientras que
la cuenca hidrolgica incluye las aguas subterrneas (acuferos).Las
principales caractersticas de una cuenca son:* La curva de la cota
superficie: esta caracterstica da adems una indicacin del potencial
hidroelctrico de la cuenca.* El coeficiente de forma: da
indicaciones preliminares de la onda de avenida que es capaz de
generar.* El coeficiente de ramificacin: tambin da indicaciones
preliminares respecto al tipo de onda de avenida.
En una cuenca se distinguen los siguientes elementos: Divisoria
de aguas.-La divisoria de aguas es una lnea imaginaria que delimita
la cuenca hidrogrfica. Una divisoria de aguas marca el lmite entre
una cuenca hidrogrfica y las cuencas vecinas. El agua precipitada a
cada lado de la divisoria desemboca generalmente en ros distintos.
La lnea divisoria de vertientes, es la lnea que separa a dos o ms
cuencas vecinas. Es la divisoria de aguas, utilizada como lmite
entre dos espacios geogrficos o cuencas hidrogrficas. El ro
principal.-El ro principal suele ser definido como el curso con
mayor caudal de agua (medio o mximo) o bien con mayor longitud o
mayor rea de drenaje. Tanto el concepto de ro principal como el de
nacimiento del ro son arbitrarios, como tambin lo es la distincin
entre ro principal y afluente. Sin embargo, la mayora de cuencas de
drenaje presentan un ro principal bien definido desde la
desembocadura hasta cerca de la divisoria de aguas. El ro principal
tiene un curso, que es la distancia entre su naciente y su
desembocadura.
Afluentes.-Los afluentes son los ros secundarios que desaguan en
el ro principal. Cada afluente tiene su respectiva cuenca,
denominada sub-cuenca.El relieve de la cuenca.-El relieve de una
cuenca consta de los valles principales y secundarios, con las
formas de relieve mayores y menores y la red fluvial que conforma
una cuenca. Est formado por las montaas y sus flancos; por las
quebradas o torrentes, valles y mesetas.
Partes de una cuenca
Una cuenca tiene tres partes:* Cuenca alta, que corresponde a la
zona donde nace el ro, el cual se desplaza por una gran pendiente*
Cuenca media, la parte de la cuenca en la cual hay un equilibrio
entre el material slido que llega trado por la corriente y el
material que sale. Visiblemente no hay erosin.* Cuenca baja, la
parte de la cuenca en la cual el material extrado de la parte alta
se deposita en lo que se llama cono de deyeccin.
Tipos de cuencasExisten tres tipos de cuencas:* Exorreicas:
drenan sus aguas al mar o al ocano.* Endorreicas: desembocan en
lagos, lagunas o salares que no tienen comunicacin fluvial al mar.*
Arreicas: las aguas se evaporan o se filtran en el terreno antes de
encauzarse en una red de drenaje.
Caractersticas Geomorfolgicas
Las caractersticas geomorfolgicas de una cuenca hidrogrfica dan
una idea de las propiedades particulares de cada cuenca, estas
propiedades o parmetros facilitan el empleo de frmulas hidrolgicas,
generalmente empricas, que sirven para relacionarla y relacionar
sus respuestas, por ejemplo las curvas de avenidas, a otras cuencas
con caractersticas geomorfolgicas anlogas.
* rea de la cuenca (km2): Una cuenca tiene su superficie
perfectamente definida por su contorno y viene a ser el rea drenada
comprendida desde la lnea de divisin de las aguas (divisorium
acuarium), hasta el punto convenido (estacin de aforos,
desembocadura etc.). Para la determinacin del rea de la cuenca es
necesario previamente delimitar la cuenca, trazando la lnea
divisoria, esta lnea tiene las siguientes particularidades:
* debe seguir las altas cumbres;* debe cortar ortogonalmente a
las curvas de nivel;* no debe cortar ninguno de los causes de la
red de drenaje.* Permetro de la cuenca (km): Es la longitud del
contorno del rea de la cuenca.* Longitud del ro principal (km).*
Longitud de los ros (km).* Altura mxima y altura mnima.* Curva
hipsomtrica: Puesta en coordenadas representa la relacin entre la
cota y la superficie de la cuenca que se encuentra por encima de
esta cota. El relieve de una cuenca se representa correctamente con
un plano con curvas de nivel, sin embargo, estas curvas de nivel
son muy complejas, por medio de la curva hipsomtrica se sintetiza
esta informacin, lo que la hace ms adecuada para trabajar.* Polgono
frecuencias de altitudes: Representa el grado de incidencia de las
reas comprendidas entre curvas de nivel con respecto al total del
rea de la cuenca.
Altura media. Es la ordenada media de la curva
hipsomtrica.Altura ms frecuente. Es la altitud cuyo valor
porcentual es el mximo de la curva de frecuencia de
altitudes.Altitud de frecuencia media. Es la altitud
correspondiente al punto de absisa media (50% del rea) de la curva
hipsomtrica.Rectngulo equivalente: Es un rectngulo que tendra un
comportamiento hidrolgico semejante a la cuenca. En este rectngulo
las curvas de nivel son rectas paralelas al lado menor. Los lados
del rectngulo equivalente se determinan a travs de frmulas
empricas, una de las ms utilizadas es la que se presenta abajo.
Lado mayor del rectngulo, y
Lado menor del rectngulo.Donde:P = Permetro de la cuencaA = rea
de la cuencaFactor de forma de la cuenca: Es la relacin entre el
ancho promedio (Ap) de la cuenca y la longitud del curso principal
del ro (L).Ancho promedio: relacin entre el rea de la cuenca (A) y
la longitud mayor del ro (L).
Red de drenaje. Es el conjunto de cursos de agua que van a
conducir las aguas precipitadas sobre una determinada cuenca
hidrogrfica hacia el punto ms bajo de la misma, tambin llamado
punto de control. Los parmetros que definen una red de drenaje son
los siguientes:Cantidad de cursos de agua:Longitud total de los
cursos de agua(Lt): es la suma de la distancia total recorrida por
los diferentes cursos de agua que forman parte de la red
hidrogrfica de la cuenca. La distancia recorrida por un curso de
agua se mide desde su origen hasta su desembocadura en el cuerpo
receptor.Orden el ro principal de la cuenca y grado de ramificacin:
Se determina el grado de ramificacin de un curso de agua se
considera el nmero de bifurcaciones que tienen sus tributarios,
asignndole, un orden a cada uno de ellos en forma creciente desde
el inicio de la divisoria hasta llegar al curso principal de manera
que el orden atribuido a este indique en forma directa el grado de
ramificacin de la red de drenaje. El ro de primer orden es un
tributario pequeo, sin ramificaciones. Un ro de segundo orden es el
que solo posee ramificaciones de primer orden. Un ro de tercer
orden es el que presenta ramificaciones de primer y segundo orden,
y as sucesivamente.Densidad de drenaje o Longitud promedio de
cursos de agua(Dd): La densidad de drenaje se calcula con la
expresin:
CICLO HIDROLOGICO
Elciclo hidrolgicoociclo del aguaes el proceso de circulacin
delaguaentre los distintos compartimentos de lahidrsfera. Se trata
de unciclo biogeoqumicoen el que hay una intervencin dereacciones
qumicas, y el agua se traslada de unos lugares a otros o cambia
deestado fsico.El agua de la hidrsfera procede de la desgasificacin
del manto, donde tiene una presencia significativa, por los
procesos del vulcanismo. Una parte del agua puede reincorporarse al
manto con los sedimentos ocenicos de los que forma parte cuando
stos acompaan a la litosfera ensubduccin.El ciclo del agua tiene
una interaccin constante con elecosistemaya que los seres vivos
dependen de esta para sobrevivir, y a su vez ayudan al
funcionamiento del mismo. Por su parte, el ciclo hidrolgico
presenta cierta dependencia de una atmsfera pococontaminaday de un
grado de pureza del agua para su desarrollo convencional, y de otra
manera el ciclo se entorpecera por el cambio en los tiempos de
evaporacin, condensacin.Los principales procesos implicados en el
ciclo del agua son: 1.Evaporacin: El agua se evapora en la
superficie ocenica, sobre la superficie terrestre y tambin por los
organismos, en el fenmeno de
latranspiracinenplantasysudoracinenanimales. Los seres vivos,
especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se
incorpora a la atmsfera. En el mismo captulo podemos situar
lasublimacin, cuantitativamente muy poco importante, que ocurre en
la superficie helada de los glaciares o labanquisa. 2. Condensacin:
El agua en forma de vapor sube y se condensa formando lasnubes,
constituidas por agua en pequeas gotas.
3. Precipitacin: Se produce cuando las gotas de agua que forman
las nubes se enfran acelerndose la condensacin y unindose las
gotitas de agua para formar gotas mayores que terminan por
precipitarse a la superficie terrestre en razn a su mayor peso. La
precipitacin puede ser slida (nieve o granizo) o lquida (lluvia).
4. Infiltracin: Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra
a travs de susporosy pasa a ser subterrnea. La proporcin de agua
que se infiltra y la que circula en superficie (escorrenta) depende
de lapermeabilidaddelsustrato, de la pendiente y de lacobertura
vegetal. Parte del agua infiltrada vuelve a la atmsfera por
evaporacin o, ms an, por la transpiracin de las plantas, que la
extraen con races ms o menos extensas y profundas. Otra parte se
incorpora a los acuferos, niveles que contienen agua estancada o
circulante. Parte del agua subterrnea alcanza la superficie all
donde los acuferos, por las circunstancias topogrficas, intersecan
(es decir, cortan) la superficie del terreno. 5. Escorrenta: Este
trmino se refiere a los diversos medios por los que el agua lquida
se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno. En los
climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayora de los
llamadosdesrticos, la escorrenta es el principalagente geolgico de
erosiny de transporte desedimentos. 6. Circulacin subterrnea: Se
produce a favor de lagravedad, como la escorrenta superficial, de
la que se puede considerar una versin. Se presenta en dos
modalidades: Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente
en rocascertificadas, como son a menudo lascalizas, y es una
circulacin siempre pendiente abajo. Segundo, la que ocurre en los
acuferos en forma de agua intersticial que llena los poros de una
rocapermeable, de la cual puede incluso remontar por fenmenos en
los que intervienen la presiny lacapilaridad. 7. Fusin: Este cambio
de estado se produce cuando la nieve pasa a estado lquido al
producirse el deshielo. 8.Solidificacin: Al disminuir
latemperaturaen el interior de una nube por debajo de 0 C, el vapor
de agua o el agua misma se congelan, precipitndose en forma de
nieve o granizo, siendo la principal diferencia entre los dos
conceptos que en el caso de la nieve se trata de una solidificacin
del agua de la nube que se presenta por lo general a baja altura.
Al irse congelando la humedad y las pequeas gotas de agua de la
nube, se forman copos de nieve, cristales de hielo polimrficos (es
decir, que adoptan numerosas formas visibles almicroscopio),
mientras que en el caso del granizo, es el ascenso rpido de las
gotas de agua que forman una nube lo que da origen a la formacin de
hielo, el cual va formando el granizo y aumentando de tamao con ese
ascenso. Y cuando sobre la superficie del mar se produce unamanga
de agua(especie de tornado que se produce sobre la superficie del
mar cuando est muy caldeada por elsol) este hielo se origina en el
ascenso de agua por adherencia del vapor y agua al ncleo congelado
de las grandes gotas de agua. El proceso se repite desde el inicio,
consecutivamente por lo que nunca se termina, ni se agota el
agua.PLANO HIDROLOGICOUn plano hidrolgico es un plano en donde se
localiza el sistema de drenaje, del lugar.
ESTACION PLUVIOMETRICA
La finalidad principal de una estacin pluviomtrica es la
elaboracin de laclimatologade la zona en la que se encuentra. Una
estacin pluviomtrica en la estacin principal encargada de medir la
lluvia, muchas veces dentro de una estacin meteorolgica mayor.
Estas estaciones se mantienen a menudo por las autoridades
encargadas del agua en un pas para sus propios fines, a pesar de
las sirven son muchas veces para las redes meteorolgicas. ESTACIN
PLUVIOMTRICA Y EL PLUVIMETRO: Bsicamente lo que se usa en una
estacin pluviomtrica es el medidor de lluvia conocido como
pluvimetro, un tipo de instrumento utilizado por los meteorlogos e
hidrlogos para recoger y medir la cantidad de precipitacin lquida
durante un perodo determinado de tiempo. La mayora de los
pluvimetros en general miden la precipitacin en milmetros aunque a
veces se informa como pulgadas o centmetros. Las cantidades
pluviomtricas se leen de forma manual o por AWS (Estacin
Meteorolgica Automtica). La frecuencia de las lecturas depender de
los requisitos de la agencia o pas en cuestin. En algunos pases se
complementarn el observador meteorolgico pagado con una red de
voluntarios para obtener los datos de precipitacin para las zonas
poco pobladas pero con una agricultura que necesita esta
informacin. Limitaciones y Problemas de la Estacin pluviomtrica Las
estaciones pluviomtricas tienen sus limitaciones. El intento de
recoger los datos de lluvia en un huracn puede ser casi imposible y
poco fiable (incluso si el equipo sobrevive). Adems, los
pluvimetros slo indican lluvias en un rea localizada. Para
prcticamente cualquier equipo, las gotas se adhieren a las paredes
o el embudo del dispositivo de recogida, de tal manera que las
cantidades son a veces subestimadas. Otro problema encontrado es
cuando la temperatura est cerca o por debajo de cero. La lluvia
puede caer en el embudo y la nieve puede acumularse en el medidor y
no permitir que ms lluvia pase a travs. Ms all de esto la estacin
pluviomtrica es un recurso valioso en todo el mundo.
ESTACIONES HIDROMTRICASLas estaciones hidromtricas consisten
esencialmente en una o varias reglas graduadas (escala o limnmetro)
colocadas verticalmente y perfectamente niveladas entre s y con
referencia a un plano dado (elcero Whartoncorresponde al cero de la
escala del Puerto de Montevideo) en una seccin de ro, arroyo,
laguna o embalse.
Mediante el auxilio de un operador (escalero) que reside o
trabaja en las proximidades de la estacin se registra en planillas
los niveles observados a horas preestablecidas y todo otro evento
relevante para el funcionamiento de la estacin. Estas planillas se
remiten mensualmente a las oficinas de la DNH para su
procesamiento.Donde es posible o necesario, por la topografa del
lugar, la existencia de infraestructura y accesos mnimos o la
importancia de la seccin de medicin, se colocan adems instrumentos
automticos de registro continuo (maregrafo o limngrafo), de
funcionamiento mecnico o electrnico.
Estaautomatizacinde las estaciones permite tener una mayor
continuidad de datos y reducir factores de falla por factor humano,
pero en cambio aumenta drsticamente el volumen de informacin a
almacenar y requiere mayor especializacin en la instalacin,
operacin y mantenimiento de los instrumentos.
MEDICIN DE CAUDALESLos caudales se determinan mediante
mediciones directas de caudal (aforos) que secorrelacionan con las
lecturas de nivel simultneas. Cuando se cubre con aforossuficientes
una parte significativa del rango de variacin de niveles se define
la ecuacin de caudales ocurva de aforocaracterstica de cada
estacin.
Con los datos de niveles y caudales obtenidos durante un perodo
suficientemente extenso se pueden calcular los valores estadsticos
caractersticos de cada cuenca: promedios diarios, mensuales y
anuales,caudales especficos, mximos y de estiaje,frecuencias,perodo
de retorno, etc.
BALANCE HIDROLOGICOEl agua, aunque se encuentra en un movimiento
cclicocontnuo, es cuantificable y debido a los requerimientos
actuales del hombre, es necesario conocer con exactitud ese
movimiento y definirlo, para aprovechar de forma racional los
recursos hdricos y que no se modifiquen de forma irreversible, los
componentes que intervienen en el ciclo del agua.
El balance hdrico tiene por objeto cuantificar los recursos y
volmenes de agua del ciclo hidrolgico de acuerdo con el axioma
deLavoisier:"nada se crea ni se destruye, slo se transforma".Este
axioma en dinmica de fluidos se conoce como la Ecuacin Continuidad.
Tambin permite establecer relaciones entre las distintas variables
hidrolgicas.
El establecimiento del balance hdrico en una cuenca o en una
regin determinada permite obtener informacin sobre:
El volumen anual de escurrimiento o excedentes. El perodo en el
que se produce el excedente y por tanto la infiltracin o recarga
del acufero. Perodo en el que se produce un dficit de agua o sequa
y el clculo de demanda de agua para riego en ese perodo.
El establecimiento de un balance supone la medicin de flujos de
agua (caudales) y almacenamientos de la misma (niveles). Se pueden
establecer balances de formageneral,incluyendo aguas superficiales
y subterrneas yparcialesde slo aguas superficiales, de un acufero,
del agua del suelo, etc. En cualquier caso, a la hora de establecer
el balance se examinarn las entradas y las salidas al sistema
analizado.La propia idea de balance supone la medida independiente
de los trminos que intervienen en la ecuacin de balance. Como toda
medida fsica, est sujeta a error, que, en algunos casos es grande
debido a diversas circunstancias. Por ello ha de actuarse con gran
prudencia a la hora de obtener datos del balance.Por medio de las
precipitaciones atmosfricas (P), llega agua a la superficie de la
Tierra. Parte de estas precipitaciones se evapora en contacto con
el aire o es absorbida por las plantas y despus transpirada por las
mismas, fenmenos que denominaremos de forma general
comoevapotranspiracin(E). El agua entonces sigue dos caminos: una
parte fluye por la superficie de la corteza terrestre y otra parte
se infiltra en el terreno. El agua de infiltracin an puede ser
captada por el suelo y las plantas, sufriendo entonces fenmenos
deevapotranspiracino puede circular hipodrmicamente junto con las
aguas que circulan en superficie, denominndose el conjunto aguas de
escurrimiento (R). La parte de agua infiltrada que alcanza una zona
ms profunda constituye la verdadera agua de infiltracin (I) que se
junta con las aguas subterrneas alimentando el acufero.La Ecuacin
de Continuidad se basa en que la diferencia que se produce entre
las entradas y las salidas de agua se traduce en el agua que queda
almacenada.
Entradas - Salidas = Variacin del AlmacenamientoAplicando estos
conceptos, se expresa la precipitacin como:P = E + R + I +
eSiendoeel error cometido en las estimaciones oerror de cierre, E
laevapotranspiracin, R el escurrimiento e I la infiltracin.Para
poder aplicar esta ecuacin hay que tener en cuenta dos condiciones
importantes:
Unidad hidrogeolgica: es decir, que todas las aguas que se miden
y comparan pertenezcan al mismo acufero. Perodo de tiempo: el
perodo de medicin deber de ser de al menos un ao.
De modo ms concreto podramosreescribirla ecuacin de forma que
abarque todas las fuentes y sumideros de la zona en estudio de la
siguiente forma:e = P +Qse+Qte- E -Qss-Qts- S
Donde:
e= error de cierreP= aportacin pluviomtricaQse= caudal
superficial entranteQte= caudal subterrneo
entranteE=evapotranspiracinrealQss= caudal de superficie
salienteQts= caudal subterrneo salienteS= variacin del
almacenamiento (final - inicial). En condiciones ideales de medida
debe ser igual al error de cierre.LaEse calcula mediante el balance
hdrico o mediante frmulas empricas (deCoutagne, deTurc, o
deMakkink) o directamente medianteevapotranspirmetros. En cada
caso, segn el mecanismo de recarga y descarga del acufero en
estudio y del intervalo de tiempo seleccionado para plantear el
balance, cada uno de los trminos de la ecuacin podr o no aparecer.
Por ejemplo, si se trata de un acufero limitado totalmente por
fronteras impermeables, los trminosQteyQtsno aparecern, ya que no
existe entrada ni salida por flujo subterrneo.Si se trata de un
solo acufero que no tiene descarga porevapotranspiracinni por
afloramientos, los trminosQssy Esern suprimidos de la ecuacin. Por
otra parte, la ecuacin de balance para un mismo acufero podr variar
de un intervalo de tiempo a otro. En todos los casos, es necesario
tener una idea ms o menos clara del comportamiento del acufero para
plantear su ecuacin de balance.El rea utilizada para efectuar el
balance de agua subterrnea depende de varios factores: por una
parte, lo ideal sera efectuar el balance para todo el acufero
(valle, planicie) a fin de conocer su potencialidad total; sin
embargo, esto no siempre es posible, debido a que la aplicacin del
balance requiere del conocimiento del comportamiento del acufero
observado en pozos los cuales no siempre se encuentran distribuidos
en toda el rea, sino slo en una porcin de la misma. Por
consiguiente, en muchas ocasiones el rea de balance tiene que
limitarse al rea con datos disponibles.
El rea de balance puede estar limitada por fronteras reales,
geomtricas e hidrolgicas, tales como afloramientos o masas de agua
(mar, lagos,etc), y por fronteras virtuales, imaginarias.Para
realizar un balance hdrico lo principal es la adquisicin de datos,
por lo cual se requiere que sta se haga de la forma ms precisa
posible.Se deben recoger datos de (Figura 1):
Precipitacin (P):Se mide por la altura que alcanzara sobre una
superficie plana y horizontal, antes de sufrir prdidas. Para
determinarla se usan los pluvimetros y la unidad de precipitacin es
el milmetro de altura (1mm).Evapotranspiracin(ET):Se determina
mediante clculos basados en la temperatura y humedad de la atmsfera
y del suelo.Escurrimiento superficial o directo (ED):Se determina
por aforos de cursos fluviales.Escurrimiento subterrneo o base
(ES):Se calcula por diferencia, una vez conocidos los dems trminos
del balance hdrico, o por clculos y experiencias basados en la
porosidad y permeabilidad de diferentes rocas.
Para establecer elbalance hdricose necesitan los datos de:
Las precipitaciones medias anuales (con una serie de 5-10 aos)
del mximo de estaciones meteorolgicas disponibles.
Laevapotranspiracinpotencial media anual (de la misma serie de
aos). La reserva de agua til (RU) o el agua que puede almacenar el
suelo y utilizar las plantas. Depende de:
El tipo de sueloLa capacidad de campo (Cc): grado de humedad de
una muestra que ha perdido toda su agua gravitacional.El punto
demarchitez(Pm): grado de humedad de una muestra tal que la fuerza
o succin que ejercen las races sobre el agua ya no les permite
sacar ms agua. Esto quiere decir que la fuerza de succin de las
races no supera a la fuerza con la que dicho suelo retiene el
agua.La profundidad de las races.La densidad aparente del
suelo.
Estos datos se pueden obtener experimentalmente o mediante
tablas conociendo el tipo de suelo.PLUVIGRAFOEste es un aparato
registrador que sirve para registrar en forma continua la cantidad
total y la duracin de lluvia cada en milmetros (mm), de los
registros puede definirse no slo la altura de la precipitacin cada
sino tambin, cuanto ha cado, permitiendo analizar la distribucin de
la lluvia en el tiempo. El pluvigrafo que se utiliza normalmente en
las estaciones es de sistemaHellman de Sifn.El receptor del
pluvigrafo es anlogo al pluvimetro Hellmanpero este va unido a una
caja cilndrica de mayor dimetro y de una altura de unos 110 cms, en
la que se aloja debidamente protegido el sistema del aparato, y una
jarra colectora.El agua recogida en el receptor pasa por un embudo
y un tubo, el mecanismo registrador, constitudo por un cilindro en
cuyo interior hay un flotador que se desplaza verticalmente
dispuesto, va el sistema inscriptor, un brazo de palanca con una
pluma que registra en la banda, colocada sobre un tambor con un
sistema de relojera, las precipitaciones recogidas. El sistema de
descarga del cilindro en que se aloja el flotador es de sifn.La
instalacin del pluvigrafo debe guardar las mismas precauciones que
las del pluvimetro tratando de que el agua recogida represente lo
mejor posible la presentacin cada en el rea circundante. El
emplazamiento ha de estar especialmente protegido de los efectos
del viento.La altura de la boca del pluvigrafo sera de 1m 50 cms,
sobre el suelo, y su superficie quedar perfectamente horizontal, es
muy importante la nivelacin del aparato, para que su funcionamiento
sea correcto.Las bandas o grficas que se ajustan al tambor, pueden
ser diaria,semanal o mensual. Las diarias se usan ms en periodos o
zonas lluviosas, la semanal en lugares donde la lluvia no es diaria
y las mensuales en perodos de estacin seca o verano.Su lectura se
har especialmente a las 07 de la maana. la utilizacin del
pluvigrafo es importante porque determina la intensidad de las
precipitaciones, que es el factor fundamental para su clasificacin
en dbil, moderado o fuerte.
ElpluvimetroElpluvimetroes un instrumento que se emplea en
lasestaciones meteorolgicaspara la recogida y medicin de
laprecipitacin.La cantidad deaguacada se expresa en milmetros de
altura. El diseo bsico de un pluvimetro consiste en una abertura
superior (dereaconocida) de entrada de agua al recipiente, que
luego es dirigida a travs de un embudo hacia un colector donde se
recoge y puede medirse visualmente con una regla graduada o
mediante el peso del agua depositada. Normalmente la lectura se
realiza cada 12 horas. Unlitrocado en unmetro cuadrado alcanzara
una altura de 1 milmetro. Para la medida denievese considera que el
espesor de nieve equivale aproximadamente a diez veces el
equivalente de agua.
Hasta hace unos 10-20 aos los pluvimetros en realidad no podan
registrar la evolucin temporal de lalluviay se revisaban dos veces
al da. A diferencia delpluvigrafoque es un instrumento que podra,
por medio de un sistema de grabacin mecnica, registrar grficamente
la cantidad de lluvia en un cierto intervalo de tiempo (diario,
semanal, etc.) en una tira especial depapelcuadriculado. Con estas
herramientas era posible alcanzar resoluciones temporales del orden
de cinco minutos, aunque en la mayora de los casos la resolucin
utilizada fue del orden de media hora. Obviamente, la grabacin de
un evento de lluvia con este sistema incluye una serie de problemas
de mantenimiento, la fiabilidad de los instrumentos, lectura y
discusin de los datos que deben hacerse a mano de todos modos es
controvertible. Con el desarrollo de la electrnica primero, y
delordenadorluego, los pluvigrafos evolucionaron sensiblemente, al
pasar de una registracin mecnica a los dispositivos electrnicos con
la capacidad de almacenar datosdigitales. Hoy en da la distincin
entre dos tipos de instrumentos ha prcticamente desaparecido y slo
tiene sentido cuando se considera a los antiguos instrumentos, que
no tienen una capacidad de grabacin, para la medicin de la
precipitacin de 24 horas.Estos instrumentos se encuentran
generalmente entre los de una estacin meteorolgica comn. En todos
los casos, es muy importante que sea instalado en un espacio
abierto, libre de obstculos. Los datos recibidos de las estaciones
de lluvia son recogidos y clasificados en los
registroshidrolgicos.
AREA DE LA CUENCA (A).El rea de la cuenca es probablemente la
caracterstica geomorfolgica ms importante para el diseo. Est
definida como la proyeccin horizontal de toda el rea de drenaje de
un sistema de escorrenta dirigido directa o indirectamente a un
mismo cauce natural.Es de mucho inters discutir un poco sobre la
determinacin de la lnea de contorno o de divorcio de la cuenca.
Realmente la definicin de dicha lnea no es clara ni nica, pues
puede existir dos lneas de divorcio: una para las aguas
superficiales que sera la topogrfica y otra para las aguas sub
superficiales, lnea que sera determinada en funcin de los perfiles
de la estructura geolgica, fundamentalmente por los pisos
impermeables.Pendiente de la cuenca.Tiene una gran importancia para
el clculo del ndice de peligro de avenidas sbitas, a travs de la
velocidad del flujo de agua, influye en el tiempo de respuesta de
la cuenca, el mtodo ms antiguo es a travs de la siguiente frmula:S
= (h * Lcn / A)Donde S es la pendiente media de la cuenca, h la
equidistancia entre curvas de nivel, Lcn la longitud de todas las
curvas de nivel y A el rea total de la cuenca.Otra forma seria:S =
(2H / P )Donde H (diferencia de elevacin mxima medida entre el
punto ms alto del lmite de la cuenca y la desembocadura del ro
principales la citada diferencia de cota y P el permetro de la
cuenca. Tambin se tiene los mtodos de Alvord, Horton y
Nash.Criterio de HORTON Consiste en trazar una malla de cuadrados
sobre la proyeccin planimetra de la cuenca orientndola segn la
direccin de la corriente principal. Si se trata de una cuenca
pequea, la malla llevar al menos cuatro (4) cuadros por lado, pero
si se trata de una superficie mayor, deber aumentarse el nmero de
cuadros por lado, ya que la precisin del clculo depende de ello.
Una vez construida la malla, se miden las longitudes de las lneas
de la malla dentro de la cuenca y se cuentan las intersecciones y
tangencias de cada lnea con las curvas de nivel.
La pendiente de la cuenca en cada direccin de la malla se
calcula as:
Siendo: Sx = pendiente en el sentido x Sy = pendiente en el
sentido y Nx = nmero total de intersecciones y tangencias de lneas
de la malla con curvas de nivel, en el sentido x Ny = nmero total
de intersecciones y tangencias de lneas de la malla con curvas de
nivel, en el sentido y D = equidistancia entre curvas de nivel Lx =
longitud total de lneas de la malla en sentido x, dentro de la
cuenca Ly = longitud total de lneas de la malla en sentido y,
dentro de la cuencaHorton considera que la pendiente media de la
cuenca puede determiarse como:
Siendo: S = pendiente media de la cuenca N = Nx + Ny = ngulo
dominante entre las lneas de malla y las curvas de nivel L = Lx +
Ly
Como resulta laborioso determinar la sec() de cada interseccin,
en la prctica y para propsitos de comparacin es igualmente eficaz
aceptar al trmino sec() igual a 1, o bien considerar el promedio
aritmtico o geomtrico de las pendientes Sx y Sy como pendiente
media de la cuenca.
MEMORIA DEL CLCULO
Para llevar a cabo los clculos y registros de los resultados de
los mismos ha de contar con la siguiente tabla.
123
NUMERO DE LA LINEA DE LA MALLAINTERSECCIONESLONGITUD EN
KILOMETROS
NXNYLXLY
Donde:Columna 1: numero de la lnea de la malla que se desea
analizar.Columna 2: nmero total de intersecciones y tangenciales en
x, y de las lneas de la malla.Columna 3: longitudes totales en x, y
de las lneas de las mallas comprendidas dentro de la cuenca.
Ejemplo: calcular mediante el criterio de horton, la pendiente
de la cuenca mostrando en el plano anterior.Calculo de longitudes
en kilmetros tanto en x como en y. Constantes de correccin (K)
123
NUMERO DE LA LINEA DE LA MALLAINTERSECCIONESLONGITUD EN
KILOMETROS
NXNYLXLY
0303.080
111811.086.35
214713.738.4
3241522.7311.27
4241424.89.84
5211525.2110.25
6241524.9111.27
7192115.5912.09
810162.3612.71
90140.8212.09
10019011.58
11011010.04
120907.71
130706.35
140706.35
150704.3
160605.94
170405.53
180402.12
190001.23
200000
= 150= 199= 144.6= 155.42
PENDIENTE:
SUME PROMEDIO DE Sx + Sy: PROMEDIO GEOMETRICO :
CRITERIO DE NASH
Actuando en forma similar al criterio de Horton, se traza una
cuadrcula en el sentido del cauce principal, que debe cumplir la
condicin de tener aproximadamente 100 intersecciones ubicadas
dentro de la cuenca. En cada una de ellas se mide la distancia
mnima (d) entre curvas de nivel, la cual se define como el segmento
de recta de menor longitud posible que pasando por el punto de
interseccin, corta a las curvas de nivel ms cercanas en forma
aproximadamente perpendicular. La pendiente en ese punto es:
Siendo: Si = pendiente en un punto interseccin de la malla D =
equidistancia entre curvas de nivel di = distancia mnima de un
punto interseccin de la malla entre curvas de nivel
Siendo: S = pendiente media de la cuenca n = nmero total de
intersecciones y tangencias detectadas
Cuando una interseccin ocurre en un punto entre dos curvas de
nivel del mismo valor, la pendiente se considera nula y esos son
los puntos que no se toman en cuenta para el clculo de la pendiente
media. Memoria de clculoPara la realizacin de este criterio nos
hemos de apoyar de una tabla, en el cual se harn registros de los
datos q arrojen el desarrollo del criterio de Nash.12345
INTERSECCIONES COORDENADASDISTANCIA MINIMAPENDIENTESELEV.
MSNN
XY
DONDE:Columna 1: numero de intersecciones q pueden observar en
el plano.Columna 2: coordenadas de las intersecciones de la curva
en el eje x y y.Columna 3: distancia mnima entre las
intersecciones. La medicin se realiza con un escalimetro con la
escala 1:100.Columna 4:valor de la pendiente que da al aplicar la
siguiente formula. Si=D/dm.Columna 5: elevacin en mts. Sobre el
nivel del mar. Para estas elevaciones se utilizan clculos
topogrficos.Clculos: para la realizacin de los clculos, al igual
que en el criterio de horton se utilizara la constante de correccin
k; para esto puede realizarse, primero hacer las correciones por
separado o hacerlo directamente en la tabla de registro.
INTERCOORDENADASDMKCORREECCIONPENDIENTE D/DmELEVACION MSNM
XY
1060.42.050.820.0612620
2130.12.050.20.252650
3140.22.050.410.122670
4150.22.050.410.122610
5160.32.050.610.0822545
6220.352.050.720.072570
7230.12.050.20.252605
8240.22.050.410.122585
9250.42.050.820.612550
10260.42.050.820.612510
11270.32.050.610.122610
123102.05002565
13320.652.051.330.0372525
14330.22.050.40.122505
15340.12.050.22.52445
163502.05002445
17360.12.050.20.252510
18370.552.051.130.0442580
19380.052.050.10.52560
20410.32.050.610.0822550