Manual de Prácticas de Hidrología URL

UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERIA CIVIL

PRÁCTICAS DE HIDROLOGÍA

ING. JORAM MATÍAS GIL LAROJ

INDICE

GUIA ESTACION METEOROLOGICA OBJETIVOS 1

Desarrollo 2

Recomendaciones 2

Ayuda 3

GUIA 2 CARACTERISTICAS DE UNA CUENCA 4

Desarrollo 5

Ayuda 6

GUIA 3 CURVAS DE INTENSIDAD DURACION 7

Objetivos, desarrollo 8

Ayuda 9

GUIA 4 CARACTERISTICAS DE CUENCAS 10

Objetivos, Desarrollo 11

Ayuda 12

GUIA 5 ESTACION HIDROMETRICA 13

Desarrollo 14

Recomendaciones, ayuda 15

GUIA 6 AGUA SUBTERRANEA 16

Desarrollo, ayuda 17

GUIA 7 HEC RAS 18

Desarrollo, recomendaciones, ayuda 19

GUÍA DE TRABAJO PRÁCTICO No. 1

Estaciones Meteorológicas

La meteorología es el estudio del estado del tiempo y de los meteoros en la atmósfera terrestre. Se define como meteoro a todo fenómeno de la naturaleza que tiene lugar en la atmósfera y se encuentra en movimiento.

Una estación meteorológica es una instalación destinada a medir y registrar regularmente diversas variables meteorológicas. Estos datos son utilizados tanto para la elaboración de probabilidades meteorológicas, a partir de modelos numéricos, como para estudios climáticos.

Las estaciones meteorológicas se dividen por clase, y esto depende de la calidad y cantidad de información que pueden proporcionar, lo cual se relaciona estrechamente con la cantidad de instrumentos que posea. En Guatemala se catalogan como Tipo A, B, C y D.

Objetivos

Los objetivos de esta práctica se definen así:

Que usted tenga un contacto directo con lo que es una Estación Meteorológica, el equipo que se encuentra en una y condiciones que debe cumplir.

Que defina qué es tanto una estación como cada intrumento de medición. Que visite estaciones meteorológicas y las evalúe por su tipo, según su criterio

y lo aprendido. Que incorpore en su conocer todo un esquema globalizado de lo que trata la

Meteorología, sobre todo en nuestro país. Que ponga en práctica sus habilidad de relaciones interpersonales al realizar

un trabajo eficiente y de buena calidad en un tiempo meta determinado.

Trabajo

El trabajo de Estaciones Meteorológicas contiene varios puntos a cumplir, los cuales se delimitan de la siguiente manera:

Como primer punto, formar grupos de 3 personas. Este grupo trabajará en todas las asignaciones no individuales del curso de Hidrología.

1. Realizar visita al Instituto de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrología (INSIVUMEH). En dicha visita debe conseguir información sobre lo que es una Estación Meteorológica, observar el equipo en las instalaciones y definir el trabajo de cada instrumento de medición.

2. Visitar 3 estaciones meteorológicas del interior del país, las mismas deben ser distintas para cada grupo. Las estaciones visitadas deben ser evaluadas por cada uno de los integrantes del grupo, explicando el por qué se le define como Tipo A, B, C o D, definiendo el equipo que contiene, si contactó a los observadores de la misma y una pequeña sección de recomendaciones para mejorar dicha instalación. Instalaciones dentro del perímetro del departamento de Guatemala no serán tomadas en cuenta.

3. Realizar una investigación sobre el equipo actual/moderno que existe para estaciones meteorológicas.

4. Recomendar área dentro de las instalaciones de la URL para la ubicación de la estación meteorológica de la institución. Este trabajo se basará en las experiencias de las visitas y lo investigado sobre especificaciones para la implementación de una estación.

Recomendaciones

No olvide adjuntar fotos de las visitas realizadas a las instalaciones. Tome el nombre de las personas, que le ayudaron en las visitas a los lugares

especificados, y adjuntelos al trabajo escrito. Incluya referencias bibliográficas o fuentes de información en el trabajo. No

olvide aspectos importantes como índice, introducción, etc.... Procure una buena presentación física del trabajo escrito. Redacte de forma clara y coloque lo que se pidió de una manera objetiva (no

escriba por relleno).

Ayuda

Para la visita al INSIVUMEH: Su dirección es la 7a. Avenida 14-57, zona 13. En la instalación puede avocarse a la sección de Climatología, donde le proporcionarán información escrita sobre lo que es una estación meteorológica y los requisitos que debe cumplir. Puede comunicarse con Pr´sni Archila, asistente del área al teléfono 2261-3241, extensiones 210 y 211. En esta sección le pueden proporcionar información sobre las estaciones meteorológicas que se encuentran en funcionamiento hasta la fecha, para lo cual puede solicitar una entrevista con el señor Alberto Hernández, encargado del área de estaciones meteorológicas, quien incluso puede darle indicaciones para llegar a las mismas. Puede visitar la página del INSIVUMEH: http://www.insivumeh.gob.gt/.

Para la recomendación de la estación de la URL incluya planos y fotos del lugar que piensa es el mejor para colocarla. En el INSIVUMEH pueden proporcionarle una tesis que indica las especificaciones para esta sección.

GUIA DE TRABAJO PRACTICO No.2

Determinación de las características físicas de la cuenca

INTRODUCCIÓN

Las características físicas de una cuenca son elementos que tienen una gran importancia en el comportamiento hidrológico de la misma. Dichas características físicas se clasifican en dos tipos según su impacto en el drenaje: las que condicionan el volumen de escurrimiento como el área y el tipo de suelo de la cuenca, y las que condicionan la velocidad de respuesta como el orden de corriente, la pendiente, la sección transversal, etc.

OBJETIVOS

Proporcionar al estudiante las características físicas de una cuenca, las cuales contienen elementos de comportamiento hidrologico. Dichas características físicas se clasifican en dos tipos según su impacto en el drenaje: las que condicionan el volumen de escurrimiento como el área y el tipo de suelo de la cuenca, y las que condicionan la velocidad de respuesta como el orden de corriente, la pendiente, la sección transversal, etc.

Trabajo:

1. Delimitación a escala de la cuenca: se deberá realizar un mapa a escala, determinada por el catedrático, en la cual se presenta la ubicación geográfica de la cuenca y así se pueda contar con la sección detallada a nivel de cuenca.

2. Área de la cuenca: El área de la cuenca es un dato ya establecido solo que depende en sí de la cuenca analizada. El área de la cuenca tiene importancia porque:

a. sirve de base para la determinación de otros elementos (parámetros, coeficientes, relaciones, etc.);

b. por lo general los caudales de escurrimiento crecen a medida que aumenta la superficie de la cuenca;

c. el crecimiento del área actúa como un factor de compensación de modo que es más común detectar crecientes instantáneas y de respuesta inmediata en cuencas pequeñas que en las grandes cuencas.

3. Hidrografía de la cuenca: Esta información es el detalle de los recursos hídricos de la cuenca.

4. Pendiente: La pendiente media constituye un elemento importante en el efecto del agua al caer a la superficie, por la velocidad que adquiere y la erosión que produce.

5. Hipsométrica: Se define como curva hipsométrica a la representación gráfica del relieve medio de la cuenca, construida llevando en el eje de las abscisas, longitudes proporcionales a las superficies proyectadas en la cuenca, en km2 o en porcentaje, comprendidas entre curvas de nivel consecutivas hasta alcanzar la superficie total, llevando al eje de las ordenadas la cota de las curvas de nivel consideradas.

6. Ubicación de Estaciones Metereologicas, Hidrológicas: Localización de las estaciones metereologicas, hidrológicas ubicadas en los alrededores de la cuenca.

7. Determinación de las cabeceras municipales: localización de cada uno de los municipios los cuales esta limitada la cuenca.

8. Localización de las temperaturas máxima, promedio y mínima: Determinar las diferentes temperaturas que se encuentran en las regiones de la cuenca.

9. Precipitación máxima, promedio, y mínima: Determinar los diferentes tipos de precipitación que se encuentran en las regiones de la cuenca.

AYUDA:

Para poder elaborar el mapa de la cuenca es necesario contar con la ayuda del Atlas temático ya que este nos proporciona en sí la cuenca a diferentes escalas. También es recomendable ir al INDE ya que en esta institución nos proporcionan el mapa cartográfico para las diferentes regiones, las cuales nos ayuda poder observar algunos de los recurso hídricos como ríos.

Otra ayuda son las paginas de Internet:

www.guateagua.org.gt

http://200.12.49.237/sig/D-INFO%20DISPONIBLE/a-TEXTO%20GENERAL/4%20INFORMACI%D3N%20DISPO%20Y%20MECANISMOS%20DE%20ACCESO.htm

en estas paginas esta digitalizado cada uno de los recursos hídricos que servirán para la elaboración de cada uno de los mapas.

GUÍA DE TRABAJO PRÁCTICO No. 3

Curvas de Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF)

Siendo la Estadística la ciencia de mayor apoyo para la Hidrología, se han logrado estudios sobre los posibles eventos del futuro, dentro de los cuales podemos encontrar la teoría de las curvas de Intensidad, Duración y Frecuencia (IDF).

Las curvas IDF son aquellas que nos muestran el comportamiento de las precipitaciones en cuanto a sus características de Intensidad (cantidad de precipitación en mm, durante una hora), Duración (tiempo en minutos) y Frecuencia (período de retorno).

La curvas IDF son de gran importancia en el ámbito de la Ingeniería Civil por el hecho de ser utilizadas para la toma de decisiones importantes dentro de grandes proyectos, incluso en pequeñas estructuras, que al parecer, no tendrían problema en cuanto a repercución por precipitaciones.

Las curvas pueden informarnos de tal manera, en un aspecto técnico, que la toma de decisiones importantes puede estar en la vía correcta para salvaguardar vidas de miles de habitantes en una población. Al estar bien informado, el Ingeniero Civil puede desarrollar sus obras civiles con mayor calma y más exactitud.

El proceso para trazar las curvas IDF no es muy sencillo pero si de gran importancia para los profesionales de la construcción. Conlleva procesos estadísticos que son de gran importancia, con los cuales se pueden hacer predicciones para eventos futuros.

Objetivos

Trazo de curvas IDF a través de métodos estadísticos. Conceptualización de las curvas IDF. Conocimiento de la importancia de curvas IDF para la obra civil. Obtener conocimientos sobre la aplicación de curvas IDF en la vida práctica. Aplicarse en el ramo de la investigación recabando los datos necesarios.

Trabajo

Trabajo individual.

1. Obtener información sobre precipitaciones de una de las estaciones meteorológicas de su cuenca y trazar las curvas de IDF.

Recomendaciones

No olvide incluir el nombre de las personas que le ayudaron en el trabajo escrito.

Incluya referencias bibliográficas o fuentes de información en el trabajo. No olvide aspectos importantes como índice, introducción, etc....

Procure una buena presentación física del trabajo escrito. Redacte de forma clara y coloque lo que se pidió de una manera objetiva (no

escriba por relleno). Realice el trabajo concientemente, no se aceptarán curvas trazadas a partir de

las ecuaciones ya planteadas por otras personas.

Ayuda

La información sobre la estación meteorológica de su cuenca puede obtenerla en el INSIVUMEH, en el Laboratorio de Hidrología. Procure hablar con Jorge Mario Izaguirre, quien es técnico de la sección y puede proporcionarle la

información necesaria. En el laboratorio puede encontrar un documento con los Hietogramas de las estaciones más importantes de las cuencas. Obtenga toda la información posible ya que la puede adjuntar a su trabajo para que tenga una mejor presentación. Incluya información importante como las cartas de lectura de los pluviógrafos, que son la base para la formación de los hietogramas. Procure trazar los hietogramas en su forma gráfica y no presentarlos únicamente en tabla.

Para el trazo de las curvas puede pedir en el laboratorio de Hidrología del INSIVUMEH, una tesis de trazo de curvas IDF, donde se describe cada uno de los pasos realizados para el trabajo y el uso de la iformación que ha obtenido.

Puede utilizar referencia bibliográficas como al tesis del Ing. Francisco Urrutia, la cual puede encontrar en la biblioteca de la URL.

El libro de Ven Te Chow puede ser de gran importancia para la información de selección de datos obtenidos para el trazo de curvas.

Para que tenga una idea, el procedimiento se puede resumir de la siguiente manera: Obtener datos de hietogramas, seleccionar los datos, convertirlos a intensidad (mm/h), realizar tabla de frecuencas, frecuencias acumuladas, cálculo de factor "Y" para localizar puntos de partida, trazo en gradas en tabla de frecuencias acumuladas, obtención de coordenadas, ploteo de puntos de gráficas, trazo de curvas que más se ajusten.

GUÍA DE TRABAJO PRÁCTICO No. 4

Características Físicas de una Cuenca

Como se ha visto en clase, una cuenca es un área de drenaje para formar un cuerpo de agua (lagos, ríos, etc...). Existen dos tipos de cuencas, las hidrológicas e hidrográficas. La primera es aquella que toma el agua en todos sus estados, mientras que la segunda es la de mayor importancia para el Ingeniero Civil, pues trata con un área de drenaje debido a la topografía del lugar y le interesa el agua en su estado líquido.

Cuando se habla de las características físicas de una cuenca, nos referimos a parámetros a estudiar en la misma, tales como: Evapotranspiración potencial, precipitación, temperaturas, zonas de vida, etc... Estos parámetros se estudian para mejorar el desarrollo de un proyecto dentro del área específica.

Este trabajo práctico pretende que usted se familiarice de una mejor forma con su cuenca, ya que ha realizado un primer trabajo sobre estas características físicas.

Objetivos

Profundizar en características físicas de una cuenca. Desarrollar un mejor sentido de investigación. Conocimiento de temas a investigar en la cuenca. Práctica en desarrollo de planos geográficos.

Trabajo

Es un trabajo individual, debe estudiar la cuenca del trabajo práctico No. 2

1. Conseguir información de su cuenca y presentar planos con la misma a escala 1:50,000 ó 1:250,000 según lo indique el catedrático:

Zonas de Vida (Holdridge) Municipios Servicios Básicos (Fuentes de agua, drenajes, teléfono, energía eléctrica) Carreteras Crecidas, Inundaciones (Vulnerabilidad y Riesgo) Sismos Agua Subterránea Evapotranspiración

Recomendaciones

No olvide incluir el nombre de las personas que le ayudaron en el trabajo escrito.

Incluya referencias bibliográficas o fuentes de información en el trabajo. No olvide aspectos importantes como índice, introducción, etc....

Procure una buena presentación física del trabajo escrito. Redacte de forma clara y coloque lo que se pidió de una manera objetiva (no

escriba por relleno). Realice el trabajo concientemente. El trabajo escrito debe tener una fuerte relación con lo trazado en los planos.

Ayuda

Las zonas de vida de Holdridge, crecidas e inundaciones y sismos puede encontrarlo en la página: http://www.segeplan.gob.gt.

La división política y evapotranspiración potencial se encuentra en http://www.guateagua.org.gt

Las líneas de conducción eléctrica se encuentran en el portal del Instituto de Electrificación: http://www.inde.gob.gt

Puede utilizar el Atlas Temático del MAGA (Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación), el cual puede conseguirlo con el Ing. Joram Gil. En

este Atlas se encuentran las crecidas de una forma más detallada. Para agua subterránea visite el INVSIVUMEH, la sección de Hidrología donde

le proporcionarán un mapa con tipo de suelos, lo cual es el indicador de las reservas-acuíferos.

El siguiente link del MAGA contiene información más completa sobre los puntos pedidos en este trabajo: http://200.12.49.237/sig/D-INFO%20DISPONIBLE/b-LISTADO%20GENERAL/INFORMACION%20NACIONAL%20DISPONIBLE.htm

Puede visitar el Instituto Geográfico Nacional (IGN) donde encontrará cartografía sobre los temas, aunque representa un costo más alto.

PRACTICA NO. 5

ESTACION HIDROMETRICA

En forma clásica, se define la hidrometría como la parte de la hidrología que tiene por objeto medir el volumen de agua que pasa por unidad de tiempo dentro de una sección transversal de flujo. La hidrometría aparte de medir el agua, comprende también el planear, ejecutar y procesar la información que se registra de un sistema de riego, sistema de una cuenca hidrográfica, sistema urbano de distribución de agua.

Existen varios sistemas para la realizar las mediciones en una estación hidrométrica entre los que se encuentran el molinete con el cual se mide la velocidad del agua en un punto dado de la masa de agua... Entre otros de los métodos se encuentra el Limnímetro el cual es simplemente una escala tal como una mira de topógrafo, graduada en centímetro. Se puede utilizar la mira del tipógrafo, pero, por lo general, se pinta una escala en una de las paredes del río que debe ser de cemento. Basta con leer en la escala o mira, el nivel que alcanza el agua para saber el caudal de agua que pasa en este momento.

Objetivos

Los objetivos fundamentales en la realización de la presente práctica se describen a continuación:

Que el alumno tenga conocimiento de que es una estación Hidrométrica y las mediciones que allí se realizan.

Que el alumno sepa definir que es una estación así como los instrumentos que la conforman.

Que el alumno incorpore y entienda la importancia de los aportes que da una estación hidrométrica en la construcción de puentes y otras obras civiles.

Que por medio de la observación el alumno aprenda cómo se realiza la medición y toma de los datos.

Que el alumno aprenda a realizar los cálculos respectivos así como a la interpretación de la información.

Trabajo

Para la realización de la presente práctica se debe llevar a cabo los siguientes pasos para el éxito de la misma:

1. Como primer punto se debe proceder a la elección de una estación hidrométrica, la que sea de interés para el estudio y análisis del salón así como tener conocimiento de la institución encargada de la misma.

2. Luego de que la estación fuese seleccionada se debe contactar a la

institución encargada de la misma para ver si es posible arreglar una visita con el salón de clase, proporcionándoles datos tales como cantidad de alumnos día y hora de la visita.

3. Luego de planificado la hora y el día de la visita, de ser necesario un alumno deberá asignado para transportar a los trabajadores de la institución contactada, los cuales serán los operadores de la estación hidrométrica.

4. Los alumnos de clase deben designar un punto de reunión con el cual todos se identifiquen y se reúnan

5. . Al llegar al lugar los operadores procederán a realizar la toma de datos en el cauce del rio de interés, el alumno deberá prestar debida atención en las mediciones, es decir cómo se realizan las mismas y con qué instrumentos, y a las explicaciones proporcionadas por los operadores.

6. Los datos tomados por los operadores deberán ser proporcionados a cada uno de los estudiantes pues estos serán de utilidad en la realización de la práctica.

7. Además el alumno deberá investigar las funciones y características de una estación Hidrométrica además de proporcionar una explicación del los datos tomados en la estación así como los respectivos cálculos.

Recomendaciones

No olvide adjuntar fotos de las visitas realizadas a la estación y al equipo. Tome nota del nombre de los operadores de la estación y la institución para la

cual trabajan. Incluya referencias bibliográficas o fuentes de información en el trabajo. No

olvide aspectos importantes como índice, introducción, etc.... Procure una buena presentación física del trabajo escrito. Redacte de forma clara y coloque lo que se pidió de una manera objetiva (no

escriba por relleno). Por seguridad de los estudiantes se recomienda realizar la visita en grupos

grandes y estad debidamente identificados. No olvidar contactar a la institución encargada de la estación ya que se puede

negar la entrada a la misma sin un representante de la misma.

Ayuda

El instituto Nacional de Electrificación (INDE) puede brindar ayuda a los estudiantes en la visita a estaciones la misma está ubicada en 7a Avenida 2-29 zona 9, Ciudad de Guatemala o llamar a los teléfonos 2422-1800, 2422-1920, 2422-2040, 2422-2160 así mismo como brindar acerca de las características de una estación Hidrométrica.

GUIA DE TRABAJO PRACTICO No.6

Agua Subterránea

INTRODUCCIÓN

Un pozo es un hoyo taladrado en el suelo que alcanza una fuente de agua como una vertiente o el acuífero. Un perfil estratigráfico es una especie de radiografía del terreno sondeado, y lo conformas de acuerdo a los estratos que identificaste en los sondeos que hayas realizado en el terreno. En el perfil también incluyes de manera gráfica el contenido de humedad natural y los limites de Atterberg (Límites Líquido y Plástico), obviamente esto por estrato.

OBJETIVOS

Uno de los principales objetivos de la practica es conocer detalladamente el estudio que se realiza a la hora de la perforación de un pozo.

Que el estudiante desarrolle el analisis sobre la perforación de pozos asi como la lectura correspondiente de ello.

En un futuro llegar a tener un amplio criterio sobre la importancia de los pozos asi como la contratación de uno de ellos.

Conocer todas las pruebas realizadas en cada perforación ya que conlleva varias de ellas para llegar a tener un pozo con el agua adecuada para el uso humano.

Trabajo:

1. Definir que es un pozo. 2. Cual es la importancia de la construcción de un pozo. 3. Detalle de un perfil estratigráfico. 4. Factores importantes para la interpretación adecuada de un perfil estratigráfico. 5. Pruebas de análisis para la aprobación de un pozo. 6. Cotización de un pozo. 7. Calculo de volumen de agua a sacar de un pozo.

AYUDA

Es importante hacer contacto con una empresa perforadora de pozos la cual nos pueda proporcionar la información detallada de una perforación, asi como las cotizaciones y cada uno de los estudiós realizados. Como empresas que nos podrían ayudar estan: Daho pozos y PERFORAGUA.

PRACTICA NO. 7 HEC RAS

HEC-RAS

HEC-RAS es un modelo de dominio público desarrollado del Centro de Ingeniería Hidrológica del cuerpo de ingenieros de la armada de los EE.UU. Características técnicas: - Cálculo hidráulico de estructuras (puentes, aliviaderos, alcantarillas, etc.). - Visualización gráfica de datos y resultados

- Edición gráfica de secciones. Aplicaciones: Modelación hidráulica en régimen permanente de cauces abiertos, ríos y canales artificiales.

Objetivos

• El objetivo fundamental es que el alumno maneje el programa no en su totalidad pero que el mismo tenga una idea de las funciones del mismo.

• Que el alumno conozca las nuevas herramientas disponibles para la modelación hidráulica de cauces abiertos, ríos y canales artificiales.

• Que el alumno comprenda la importancia del manejo de este tipo de herramientas

• Que el alumno pueda predecir áreas de inundación, y mitigación del mismo en un rió o sistema de ríos para diferentes periodos de retorno.

Trabajo

Como primer punto luego de proporcionadas las instrucciones acerca de la tarea a realizar en HEC RAS el alumno debe proceder a descargar el programa en la dirección http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/hecras-download.html descargar de la pagina antes mencionada hec ras 3.1.3. Luego debe proceder a instalar el programa en su CPU.

Cuando el programa esté listo para ser utilizado el alumno debe proceder previo a cualquier uso a leer el manual del programa ya sea uno proporcionado por el catedrático o uno que el alumno pueda bajar de internet.

El catedrático podrá resolver cualquier duda al alumno acerca del programa y cada una de sus herramientas luego de resolver cualquier duda el alumno estará listo para operar el programa y realizar las actividades de interés.

Recomendaciones

• El alumno deberá consultar la dirección y el programa que descarga para evitar que la versión no sea la deseada.

• Leer el manual antes del uso del programa para evitar confusiones y así mismo para que el alumno sepa manejar perfectamente las herramientas antes de su uso.

Ayuda

Para ayuda acerca del programa e información del mismo consultar http://www.construaprende.com, para facilitar la descarga del programa y garantizar la misma visitar la pagina http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/hecras-download.html.