Hidrologia Resumen 42 pags

Introducción

Entre los conceptos básicos de la hidrología, está:

El ciclo hidrológico el cual puede considerarse como el conocimiento fundamental del movimiento del agua sobre la superficie del globo terráqueo.

Los principales objetivos de la hidrología, en el diseño de una obra de ingeniería, son:

a) Obtener la avenida máxima referida a un periodo de retorno, esto es, su frecuencia con la que ocurre en cierto lugar, lo cual es necesario considerar al diseñar por ejemplo un vertedor, un puente, drenaje en general, etc.

b) Cantidad, frecuencia y naturaleza de ocurrencia del transporte del agua sobre la superficie terrestre. Lo cual sirve para el diseño de instalaciones de irrigación, aprovechamientos hidrológicos, abastecimientos de agua y navegación en ríos.

c) Efectos que producen los embalses, diques y otras obras de control sobre las avenidas de las corrientes.

En resumen la hidrología puede ser clasificada en forma amplia en dos fases:

a) Recolección de datos y métodos de análisis. b) La solución general a la mayoría de los problemas especialmente los que tienen la relación

de tres conceptos básicos: Precipitación Cuenca y Escurrimiento.

Definiciones

HIDROLOGÍA.- Es la ciencia que estudia las aguas terrestres, su ocurrencia, circulación y distribución en el globo Terrestre, sus propiedades físicas y químicas y sus interacciones en el medio físico y biológico, sin olvidar las relaciones con la acción del hombre.

INTERCEPCIÓN.- Proceso por el cual la precipitación es detenida o retenida por la vegetación y estructuras, precipitación que se pierde por evaporación y transpiración antes de penetrar al suelo.

ALMACENAMIENTO POR DEPRESIONES.- Es el almacenamiento de agua que se presenta en las depresiones del terreno, también se les considera como perdida, pues muchas veces no escurre ni se infiltra.

ESCORRENTÍA.- Parte de la precipitación que fluye por la superficie del terreno (escorrentía superficial) o por debajo de ella (escorrentía subterránea).

FLUJO SUBSUPERFICIAL.- Flujo que se presenta por debajo de la superficie del terreno, en la zona en donde los poros del suelo no están saturados.

INFILTRACIÓN.- formación de un paso de agua en forma de conducto a través de materiales naturales o artificiales, cuando las resultantes de todas las fuerzas que actúan sobre las partículas del suelo tienen una componente vertical en sentido de la gravedad.

PERCOLACIÓN.- Flujo de líquido a través de un medio poroso, por ejemplo de agua en suelo, bajo la acción de gradientes hidráulicos moderados; principalmente es un flujo debido a la acción de la gravedad.

AGUA CAPILAR.- La capilaridad es importante cuando se trata con medios porosos, con un diámetro de partículas menor o igual a 10 mm. El líquido se eleva cuando la fuerza de adhesión de este a las paredes del receptáculo contenedor es mayor que la fuerza de cohesión del líquido. Al contrario, cae cuando la fuerza de cohesión del líquido es mayor que la fuerza de adhesión de éste a las paredes del receptáculo contenedor.

Ciclo Hidrológico

CICLO HIDROLOGICO.- Es un término descriptivo aplicable a la circulación general del agua, en la tropósfera. El cual puede empezar con la evaporación del agua en los océanos, ya que es el sitio en donde se da la mayor cantidad de este fenómeno. El vapor resultante es transportado por las masas de aire en movimiento, esto es de masas de aire más frío a masas de aire más caliente. En determinadas condiciones de corrientes de aire frío, el vapor se condensa formando nubes que, a su vez, pueden ocasionar precipitaciones. De la precipitación sobre el terreno, una parte es retenida por la superficie y vegetación, otra escurre sobre ella y la restante penetra en el suelo (se infiltra).

El agua retenida es de vuelta a la atmósfera por evaporación y por transpiración de las plantas y animales, lo cual recibe el nombre de evapotranspiración. La parte que escurre sobre la superficie es drenada por arroyos y ríos hasta el océano; aunque parte se pierde por evaporación e infiltración. El agua que se infiltra satisface la diferencia de humedad del suelo y abastece los depósitos y mantos subterráneos, de donde puede fluir hacía las corrientes de los ríos, o bien descargar en los océanos; la que queda detenida en la capa vegetal del suelo se regresa a la atmósfera por transpiración.

CUENCA HIDROGRÁFICA

Es el espacio físico que integra un “sistema hidrológico”, también dicho de otra manera, es el área que capta la precipitación y contribuye al escurrimiento y que proporciona todo el flujo de una corriente principal y sus tributarios.

Las cuencas se pueden clasificar en dos de acuerdo a su salida:

DIVISORIA O PARTE AGUAS.-

Es la línea imaginaria que limita la cuenca hidrográfica y la separa de las adyacentes, marcando cual es el área de aportación y el punto de interés o salida de la cuenca hacía donde se concentran todos los escurrimientos dentro de ella. Las propiedades que debe cumplir el parte aguas son:

a) La línea divisoria corta en forma ortogonal a las curvas de nivel y pasa por los puntos de mayor nivel topográfico.

b) Cuando la línea divisoria va aumentando su altitud, corta a la curvas de nivel por su parte convexa.

c) Cuando la línea divisoria va decreciendo, corta a las curvas de nivel por su parte cóncava.

d) Como comprobación, la divisoria nunca corta a un arroyo o río, excepto en el punto de interés de la cuenca (boquilla).

CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS DE UNA CUENCA.

COBERTURA VEGETAL.- Este elemento condiciona y modifica la retención del agua, la evaporación, el escurrimiento y la infiltración. Es interesante clasificarla y evaluarla, sobre todo que es la que permite una diferencia muy marcada en el comportamiento de dos cuencas semejantes. Hace la diferencia entre una cuenca en el desierto u otra en el bosque o la selva.

CARACTERÍSTICAS GEOMORFOLOGICAS. Todas estas características aplicándolas en conjunto permiten comparar si dos cuencas son semejantes, por lo que se puede inferir lo que se conoce de una a la otra. Esto es, que si sumamos todos los conceptos que a continuación se analizarán, se podrá decir si dos cuencas son semejantes.

ÁREA O MAGNITUD DE LA CUENCA.- Es la superficie plana proyectada horizontalmente de una cuenca, limitada por el parte aguas.

CORRIENTE PRINCIPAL DE LA CUENCA.- Es la corriente que pasa por la salida de la misma y nace en el punto más distante del punto de interés.

FORMA DE LA CUENCA.- Es una de las características de la cuenca que definitivamente tiene influencia en el comportamiento del escurrimiento en la cuenca.

COEFICIENTE DE COMPACIDAD.- H. Gravelius, lo definió (Cc) como el coeficiente adimensional entre el perímetro de la cuenca (P) y el perímetro de la circunferencia (Pc) de un circulo cuya área sea igual al tamaño del (A) área de la cuenca en Km2, este coeficiente permite definir que tan alargada o redondeada es la cuenca, esto es:

A = área de la cuenca y P = perímetro de la cuenca. Pc = Perímetro de la circunferencia de igual área que la cuenca.

Cuyo límite inferior es la unidad, lo cual indica que la cuenca es circular. Conforme crece este valor, la cuenca se hace más alargada o asimétrica.

ELEVACIÓN MEDIA DE LA CUENCA.- La altura media de una cuenca, tiene influencia fundamental en el régimen hidrológico, puesto que modifica las precipitaciones que alimentan el ciclo hidrológico de la cuenca; pero además, generalmente se encuentra una buena correlación entre este parámetro y otros índices de las cuencas de una región o área especifica, tales como la vegetación.

PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE DE UNA CORRIENTE.- Este factor es muy importante en el comportamiento de la cuenca, ya que es la vía por la cual se conducen los escurrimientos hasta el punto de interés. La pendiente media de una corriente se puede determinar de tres maneras diferentes, siendo las dos primeras menos exactas que la última, y esta última será más exacta mientras se tome una longitud entre puntos seleccionados mas pequeña.

Con esta expresión y substituyendo los valores de cada una de las pendientes de los tramos se obtienen la pendiente promedio del cauce. A continuación se presentan dos cuadros en donde se

indican los datos tanto de nivel como de distancias de cada uno de los dos perfiles, así como el desarrollo de cada uno de los términos del segundo miembro de la expresión, hasta llegar a la suma total de los recíprocos, para al final obtener la pendiente promedio:

S1 = ( 29 / 328.939 ) 2 = 0.0078 m/m.

S2 = ( 29 / 253.486 ) 2 = 0.0131 m/m.

También aquí son diferentes y si se comparan con las del primer caso, son totalmente diferentes, al igual que con el segundo caso.

CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE DRENAJE.- Se llama drenaje de una cuenca, al sistema de cauces por el que fluyen los escurrimientos superficiales, sub superficiales y subterráneos, de manera temporal o permanente.

Algunas de las principales características de la red de drenaje son: tipos de corrientes, orden de corrientes y densidad de drenaje.

TIPOS DE CORRIENTES.- Se clasifican en función de la constancia con la que se da el escurrimiento: Perennes, que son las que conducen agua todo el tiempo, excepto durante las sequías extremas. Intermitentes, las que llevan agua la mayor parte del tiempo, pero principalmente en épocas de lluvia. Efímeras, que solo conducen el agua de lluvia el tiempo que dura el escurrimiento superficial de esta.

ORDEN DE CORRIENTES.- El orden de las corrientes, refleja el grado de ramificaciones o bifurcaciones dentro de la cuenca. Así los números 1 son las más pequeñas o que no están ramificadas. De orden 2 las que solo tienen ramificaciones del orden 1, y se presentan cuando se juntan dos de orden 1. Las de orden 3 que tiene ramificación de orden 2 y 1, y se presentan cuando se juntan dos de orden 2. Y así sucesivamente.

DENSIDAD DE DRENAJE.- Es la longitud total de cauces dentro de una cuenca, dividida por el área total de la cuenca. Una densidad alta refleja un cuenca bien drenada y viceversa.

1.5 CARACTERÍSTICAS PEDOLOGICAS

Los suelos van a influir en el fenómeno de la escorrentía. Es importante su naturaleza, su color y tipo de vegetación. Entre más impermeable es el suelo, más abundante es la escorrentía.

1.6 CARACTERÍSTICAS HIDROGEOLÓGICAS

Son todos aquellos aspectos que permiten el movimiento y almacenamiento del agua en los mantos sub superficiales y subterráneos, formándose en algunos casos corrientes y en otros mantos acuíferos.

1.7. TIEMPO DE CONCENTRACIÓN.

El tiempo de concentración (Tc) es el tiempo que tarda el escurrimiento, en viajar de la parte hidráulica más distante del área de tormenta en la cuenca, a la salida de esta o cualquier otro punto de interés.

Cuando se dispone de hidrogramas reales el “Tc” se considera igual al tiempo entre el final de la lluvia en exceso y el punto donde la curva de recesión comienza.

1.7.1 FÓRMULA DE KIRPICH (Cuencas Pequeñas).

En Guanajuato, como Estado, por las características de suelo, vegetación, topografía y demás características de la cuenca la fórmula de kirpich (para cuencas pequeñas) es de las que reportan buenos resultados:

2. PRECIPITACIÓN.

Se debe de englobar dentro del término precipitación a todas las aguas meteóricas que caen en la superficie de la tierra, tanto en forma líquida como sólida como la nieve, el granizo, la lluvia, etc.. Esta precipitación se mide en términos de altura en milímetros.

2.2 TIPOS DE PRECIPITACIÓN

La precipitación lleva a menudo el nombre del factor responsable que la originan y se pueden clasificar en tres grupos:

a) PRECIPITACIÓN CONVECTIVA. Es la originada por el ascenso de las masas de aire cálido más ligero que el aire frío de los alrededores, próximas a la superficie de un suelo que ha recibido una fuerte insolación y enfriadas por una corriente de aire al llegar a una cierta altura. Suelen ser tormentas locales propias de la estación cálida.

b) PRECIPITACIÓN FRONTAL O CICLÓNICA. Puede dividirse en frontal o no frontal. Tiene origen en la superficie de contacto de masas de aire (frentes) con temperatura y humedad diferentes. Pueden ser de frente cálido o frío o bien estar originadas por la oclusión de un frente, también cuando se ha formado un ciclón. La precipitación frontal resulta del levantamiento de aire calido a un lado de una superficie frontal sobre aire más denso y frío. Son de frente calido cuando el aire avanza hacia arriba sobre una masa de aire mas frío. La precipitación de frente frío es corta y se forma cuando el aire calido es obligado a subir por una masa de aire frío que está avanzando y cuya cara delantera es un frente frío.

c) PRECIPITACIÓN OROGRÁFICA. A este tipo de lluvia también se le conoce como lluvia de relieve, como resultado del ascenso mecánico sobre una zona montañosa, son originadas por el enfriamiento y consiguiente condensación de vapor de agua de las masas de aire que al tropezar con una ladera montañosa ascienden por ella. Sin embargo para que esto ocurra, La humedad debe ser generada comúnmente por otro fenómeno.

2.3 MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN

La precipitación como se indicó se mide en función de la altura de agua acumulada en dos aparatos especialmente diseñados para esto:

a) EL PLUVIÓMETRO. Es un artefacto que mide la lluvia en un intervalo de tiempo, en función de cuando se haga la lectura, que principalmente es cada 24 hrs. Las medidas más usuales de pluviómetro, son 20 cm. de diámetro en el cilindro receptor y un diámetro diez veces menor en el cilindro colector, probeta.

b) PLUVIÓGRAFO. Es un aparato por medio del cual se puede llevar a cabo un registro de altura de lluvia contra el tiempo. Los más comunes son de forma cilíndrica y el embudo receptor esta ligado a un sistema de flotadores, que originan el movimiento de una aguja sobre un papel registrador montado a un sistema de relojería.

Los registros de los pluviógrafos se pueden transformar en gráficas que se les da el nombre de curva masa para posteriormente obtener el Hietograma de las diversas tormentas medidas. El Hietograma es una gráfica de barras que representa la cantidad de lluvia recogida en intervalos regulares de tiempo, el cual se escoge arbitrariamente según la tabla 2.3.

2.3.1 LIMITACIONES DE LOS PLUVIÓMETROS Y LOS PLUVIOGRAFOS.

Algunas de las limitaciones de los aparatos que se utilizan para medir la precipitación son:

a) La distribución de la lluvia en el espacio se considera puntual. b) La poca confiabilidad de la distribución de la lluvia-tiempo. c) Falta de personal capacitado d) Errores al transmitir y concentrar la información.

2.4 HIETOGRAMA.

Es una gráfica que representa la cantidad de lluvia recogida en intervalos regulares de tiempo, el cual se puede escoger arbitrariamente. Esta se puede obtener de la gráfica de lecturas de un pluviografo.

2.5 REDES DE OBSERVACIÓN. Se le da este nombre al número de estaciones climatológicas que existen en una cuenca y al número de estaciones divididas por el área se le conoce como densidad de red.

2.6 VARIACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN.

Esta variación puede deberse a tres causas principales:

2.6.1 INFLUENCIA DE LA ALTURA.

La precipitación aumenta con la altura de la cuenca hasta cierta elevación, llamada óptima pluvial, a partir de la cual decrece nuevamente.

2.6.2 INFLUENCIA DE LA PENDIENTE Y LA ORIENTACIÓN DE LAS VERTIENTES MONTAÑOSAS.

En una zona donde la lluvia es igual, la cantidad de lluvia recibida por una superficie inclinada es menor a la cantidad de la lluvia recibida por esa misma área de proyección horizontal. También será mayor la que capta una superficie expuesta a la vertiente de Barlovento, que la vertiente de Sotavento. Barlovento es, el lado que da la cara a donde viene la lluvia Sotavento, lado de espalda de donde viene la lluvia.

2.6.3 LEY DE ALEJAMIENTO DEL MAR.

Los sistemas nubosos “se gastan” a medida que avanzan hacia el interior del continente. Las precipitaciones van decreciendo a medida de que se alejan del mar.

2.7 TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE LA PRECIPITACIÓN.

La precipitación es muy variable como se indicó anteriormente, de acuerdo al sitio en donde se este evaluando. En general se dice que varía de acuerdo al clima.

2.8 PRECIPITACIÓN MEDIA SOBRE LA CUENCA. Es un valor promedio necesario para conocer la altura de precipitación en una zona específica, en un periodo de tiempo determinado, de acuerdo a los valores registrados en las diferentes estaciones climatológicas ubicadas dentro de la cuenca.

2.8.1 PROMEDIO ARITMÉTICO.

Se obtiene con el cociente de dividir la suma de todas las alturas de precipitación registradas en el área en estudio en el periodo deseado entre el total de registros tomados. Es un método no muy exacto, pero de fácil obtención, solo se requieren los datos, su precisión depende de la densidad de la red de estaciones y el periodo de registro de datos que se tenga.

2.8.2 MÉTODO DE THIESSEN.

Este es un criterio que toma en cuenta la distribución de los pluviómetros en el área de estudio. Es necesario conocer la localización de cada estación climatológica. La forma en que se delimitan es trazando triángulos que ligan las estaciones. Posteriormente se trazan perpendiculares bisectrices de estas líneas, formando polígonos alrededor de cada estación. Los lados de estos vienen a formar los límites del área tributaria de cada estación.

PRECIPITACIÓN PROMEDIO = 72.394 mm.

2.10 LLUVIAS MÁXIMAS.

Considerando que la lluvia máxima trae muchas veces como consecuencia la avenida máxima, es necesario que se le asigne un periodo de retorno, el cual dependerá de la importancia de la obra y de la vida útil de ésta.

2.11 PERIODO DE RETORNO. (Tr).

Cuando se habla de un evento hidrológico se llama periodo de retorno al intervalo medio de tiempo o número de años dentro del cual ese evento puede ser igualado o superado.

El periodo de retorno y la probabilidad tienen que ver con la vida útil de la obra, pero también con los daños, Es el periodo en el que se pretende que la obra sea resistente a un fenómeno determinado.

A continuación se da la clasificación de las presas de acuerdo a su categoría respecto a este aspecto:

a) CATEGORÍA A. Embalses situados en zonas deshabitadas, o bien, aguas arriba de otro embalse de mayor capacidad o de la desembocadura del río en el mar.

b) CATEGORÍA B. Embalses situados aguas arriba de un núcleo de población, pero debido a su capacidad reducida u otras circunstancias, aunque fallara por una avenida importante, las víctimas y daños serían los mismos que en el caso de que no existiera el embalse.

c) CATEGORÍA C. Embalses situados aguas arriba de núcleos de población cuyas características de capacidad y demás determinan que, si se presenta una gran avenida debida al vaciado del embalse, se incrementa sensiblemente las víctimas y daños que ocasionaría por si sola la avenida del río.

El periodo de retorno para diseño de vertedores y revisión de bordo libre de acuerdo al tipo de presa son 50, 75, 100, 200, 350 y 500 años respectivamente. En la actualidad estos tiempos se han incrementado considerablemente para casos en los que un presa quede aguas arriba de una población urbana por ejemplo como León.

OBTENCIÓN DEL VALOR DE LLUVIA MÁXIMA EN 24 HORAS, REPRESNTATIVO PARA LA CUENCA.

Cuando se utiliza una sola estación pluviométrica cercana, los valores obtenidos de la lluvia en 24 horas para los períodos de retorno necesarios, serán considerados representativos para la cuenca en estudio.

PRECIPITACIÓN MÁXIMA PROBABLE. (PMP)

Se define como la mayor cantidad de precipitación metodológicamente posible que corresponde a determinada época del año, sin tener para nada en cuenta las tendencias climáticas que se producen a largo plazo.

La PMP es un evento al que no se le puede asignar un período de retorno.

Dentro de estos métodos se tiene:

a) Método estadístico.

b) Modelos de tormentas.

c) Métodos de transposición y maximización de tormentas.

De estos tres métodos el que más se aplica es el estadístico, puesto que se aplica en función de los datos registrados de tormentas máximas de 24 hrs.

METODO ESTADÍSTICO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA PMP.

Para llevar a cabo el método estadístico se debe realizar el procesamiento de los registros disponibles de lluvias máximas de 24 horas.

El fundamento de este criterio se basa en la Ecuación General del Análisis Hidrológico de Frecuencias la cual para el caso de estimación de la PMP se transforma en:

PMP = Xn + Km Sn ------------------ ( 1 )

Donde:

PMP = precipitación máxima probable en 24 horas, en mm.

Km = Factor de frecuencia, función de la media de la serie anual y de la duración en horas de la PMP que se estima.

Xn, Sn = Media y desviación típica, respectivamente, de la serie anual de lluvias máximas en 24 horas, previamente corregida por valor máximo observado y longitud de registro.

3. ESCURRIMIENTO.

El escurrimiento es el fenómeno en el que se transforma la parte de la precipitación drenada por las corrientes de las cuencas hasta la salida, tanto superficialmente como subterraneamente. El agua que fluye por las corrientes proviene de diversas fuentes.

3.1 TIPOS DE ESCURRIMIENTO.

a) ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL. Es aquel que proviene de la precipitación no infiltrada y que escurre sobre la superficie del suelo y la red de drenaje hasta salir de la cuenca. La parte de la precipitación que contribuye al escurrimiento superficial y que también se le llama precipitación en exceso.

b) ESCURRIMIENTO SUBSUPERFICIAL. Es el agua infiltrada en la superficie del suelo, que se mueve literalmente sobre el horizonte superior del mismo, esto es, arriba del nivel freático, según la aportación que se tenga relacionado con el tiempo que llovió, se dirá que es rápido o lento.

c) ESCURRIMIENTO SUBTERRÁNEO. Se refiere a las aguas subterráneas, cuando hay una recarga al manto acuífero que esta abajo del nivel freático, por parte de la precipitación que se infiltra a través del suelo, una vez que éste se ha saturado.

Al analizar el escurrimiento superficial total, puede considerársele compuesto por los escurrimientos directo (precipitación en exceso) y base (aportación de los escurrimientos sub superficial y subterráneo). La primera de estas cantidades se denomina lluvia interceptada, y aunque no es muy importante, puede disponer de la mayor parte de la lluvia ligera. La segunda cantidad se llama infiltración (F); se denomina capacidad de infiltración (f) al máximo volumen de agua que puede absorber un suelo en determinadas condiciones. La última cantidad se designa almacenaje por depresión; posteriormente este almacenaje se evapora o es empleado por la vegetación o se infiltra en el suelo, pero no origina escurrimiento superficial.

Después de que las depresiones del suelo han sido llenadas, si la intensidad de lluvia excede a la capacidad de infiltración del suelo, la diferencia es la llamada precipitación en exceso. Esta lluvia en exceso primero se acumula sobre el terreno como detención superficial, y a continuación fluye hacia los cauces. A este movimiento se le denomina flujo por la tierra., y el agua que en esta forma llega a los causes es el escurrimiento superficial.

Debajo de la superficie del suelo hay un manto de agua, a cuyo límite superior se le denomina nivel freático, se llama agua subterránea; se llama humedad del suelo no saturado, al agua que hay sobre el nivel freático (zona sub superficial). A la cantidad de agua que cualquier suelo puede retener indefinidamente contra la acción de la gravedad se llama capacidad de campo.

La diferencia entre la capacidad de campo de un suelo y la humedad que contenga en un cierto instante, se conoce como deficiencia de humedad del suelo (DHS).

Las relaciones entre precipitación y escorrentía y los métodos para distribuir la escorrentía a través del tiempo, son la base para una predicción eficaz de la operación de proyectos hidráulicos, para la extensión de registros de caudal en ríos con estaciones hidrométricas y para la estimación de caudales en ríos con los datos obtenidos en estaciones hidrométricas.

El escurrimiento base tiene como fuente el agua sub superficial lento y subterránea y en épocas de secas sólo este último contribuye al escurrimiento del río. El escurrimiento directo aparece cuantas veces la intensidad de la tormenta es mayor que la infiltración del terreno. Este escurrimiento representa el mayor porcentaje de volumen de la avenida.

3.3 AFORO DE CORRIENTES.

La palabra aforar significa medir la capacidad de algún concepto. El aforo de corrientes consiste en determinar el volumen de agua que pasa por una sección transversal determinada y sus variaciones en el tiempo.

3.3.1 FINALIDAD DE LOS AFOROS.

a) Cuantificar volúmenes con respecto al tiempo.

b) Registrar eventos máximos para su control.

c) Cuantificar pérdidas.

d) Conocer el tipo de corrientes.

e) Cuantificar el balance hidrológico en una cuenca.

f) Definir coeficientes empíricos (de pérdidas, velocidad, etc.).

g) Período de recuperación de la obra (pozo).

Existen diversas formas de aforar una corriente, dependiendo de las características de la corriente a medir, así como el equipo disponible.

3.3.2 CRITERIOS PARA AFORAR UNA CORRIENTE.

Los procedimientos para aforar una corriente, se pueden agrupar en los criterios siguientes:

3.3.2.1 SECCIONES DE CONTROL.

Este criterio es el más exacto, pero requiere de un elemento de aforo que representa una estructura perenne, en ocasiones muy costosa. Por esta razón este tipo de estructuras se construyen o se instalan en corrientes pequeñas o cuando la presa se requiere también para otro uso, también en corrientes artificiales en las que se conocen perfectamente sus dimensiones y las características de su superficie.

La ventaja de utilizar este tipo de estructuras es que sólo se requiere conocer la carga de agua sobre la cresta vertedora y así obtener el gasto. Por ejemplo, para un vertedor de sección rectangular, el gasto se calcula como:

3.3.2.2 RELACCIÓN SECCIÓN-VELOCIDAD.

Este criterio es el más usado y es utilizable en cualquier tipo de corriente. Se basa en el principio de continuidad:

Q = V A

Lo anterior implica que, para conocer el gasto en una corriente en una cierta sección, se requiere definir su área y su velocidad.

Para obtener el área de la sección hace falta hacer un levantamiento topográfico de la sección con suficiente detalle para conocer todo su perfil, después determinar el tirante de agua en un punto dado de ese perfil con lo que se puede marcar el área hidráulica y conocerla.

El otro elemento para este criterio es conocer la velocidad media en esa sección. Por esta razón se puede decir que en una sección de aforos de una corriente que se esté controlando con el criterio de sección velocidad, el problema se reduce a medir las elevaciones y velocidades medias del agua.

La elevación del agua, lo mismo que los puntos del perfil de la sección deben estar referidos a un banco de nivel que puede tener cualquier cota arbitraria o referirlo al nivel medio del mar, y los aparatos que sirven para medir la elevación del agua pueden ser automáticos o manuales.

A los manuales se les conoce con el nombre genérico de Limnímetros, y consisten básicamente en una regla graduada que se introduce en la corriente en un punto en el que se pueda apreciar cualquier lectura hasta los milímetros, y se lee la altura a la que llega el agua.

Hay que nivelar la regla en cualquier valor para poderlo referenciar a la misma cota que la sección.

Otra forma sería bajando desde un puente sobre la corriente una plomada y rozar apenas la superficie del agua, obteniendo así la altura del puente al agua y con esto el nivel del agua, sí el nivel del puente tiene la misma referencia que la sección.

Los aparatos de registro automático de la elevación del agua en una corriente con respecto al tiempo se conocen con el nombre de Limnígrafo. Estos aparatos son necesarios para lograr una correcta definición del hidrograma, principalmente en los casos en los que el nivel de la corriente puede cambiar rápidamente y constantemente.

Los Limnígrafos tienen un flotador sobre la superficie del agua el cual está ligado por un cable a un contrapeso y este enrollado a una polea y esta unida a una pluma que marca sobre un papel de registro la variación de los niveles de agua que le transmite dicho flotador. El papel está montado sobre un cilindro, el cual tiene un sistema de relojería que le permite girar respecto al tiempo y así se obtienen registros de los cambios de la elevación de la superficie del agua contra el tiempo.