HIDROLOGA
HIDROLOGIA
I.- INTRODUCCIN.
Enagricultura, el uso consuntivo es el agua que se evapora del
suelo, el agua que transpiran las plantas y el agua que constituye
el tejido de las plantas. Es la cantidad de agua que debe aplicarse
a un cultivo para que econmicamente sea rentable, se expresa en
mm/da.Es el uso del agua que no se devuelve en forma inmediata
alciclo del agua. Por ejemplo, elriegoes un uso consuntivo,
mientras que lageneracin de energa elctricamediante el turbinado
del agua de un ro, si la descarga es en el mismo ro no es un uso
consuntivo.Aunque la cantidad de procedimientos con que se cuenta
para el clculo del uso consuntivo y evapotranspiracin potencial son
muy numerosas y en gran parte se han desarrollado para su uso en
determinadas regiones, es recomendable adoptar para nuestro medio
criterio general, para uniformizar una metodologa base para los
clculos. Al respecto y como recomendacin general se tiende a
emplear diversos mtodos, de los cuales usaremos el Mtodo de
Christiansen, con el cual se calcular la Evapotranspiracin
Potencial, luego basndonos en los cuadros de ciclos vegetativos del
cultivo, inicio de periodo vegetativo, podremos determinar el
coeficiente Kc, y as hallar el Uso Consuntivo.Todos estos clculos
son base para poder encontrar los caudales de diseo en un canal,
teniendo en cuanta el uso de la capacidad retentiva del agua o
eficiencia del suelo y la prdida por infiltracin.
II.-OBJETIVOS
Determinar la ETP diaria en la Estacin Jayanca. Determinar la
ETP mensual en la Estacin Jayanca. Determinar el UC mximo de
cultivos seleccionados. Hallar los Q diseo para los canales A y C.
Determinar el caudal de captacin.
III.-MARCO TERICODETERMINACIN DEL QQUE CIRCULA POR UN CANAL Y
CLCULO DE CAUDAL DE CAPTACIN.
Uso consuntivo de los cultivos (UC-ETR)Se considera como la
evapotranspiracin real del cultivo ms el agua se encuentra presente
en los tejidos de las plantas, pero como est muy pequea en
comparacin con la Evapotranspiracin, se desprecia, por lo cual
usualmente se considera:
Evapotranspiracin: Es la prdida de humedad o agua del suelo o
superficie por evaporacin directa junto con la prdida de agua por
transpiracin de la vegetacin. Se expresa en mm por unidad de
tiempo. Evapotranspiracin Potencial: Segn Charles
Thornthwaiteen1948, como la mxima cantidad de agua que puede
evaporarse desde un suelo completamente cubierto de vegetacin, que
se desarrolla en ptimas condiciones, y en el supuesto caso de no
existir limitaciones en la disponibilidad de agua.Segn esta
definicin, la magnitud de laETPest regulada solamente por las
condicionesmeteorolgicaso climticas, segn el caso, del momento o
perodo para el cual se realiza la estimacin. Evapotranspiracin de
referencia o evapotranspiracin del cultivo de referencia (ETo)La
nocin deEToha sido establecida para reducir las ambigedades de
interpretacin a que da lugar el amplio concepto de
evapotranspiracin y para relacionarla de forma ms directa con los
requerimientos de agua de los cultivos. Es similar al deETP, ya que
igualmente depende exclusivamente de las condiciones climticas,
incluso en algunos estudios son considerados equivalentes,pero se
diferencian en que laEToes aplicada a un cultivo especfico, estndar
o de referencia, habitualmentegramneasoalfalfa, de 8 a 15 cm de
altura uniforme, de crecimiento activo, que cubre totalmente el
suelo y que no se ve sometido a dficit hdrico.Es por lo anterior
que en los ltimos aos est reemplazando al deETP.
Evapotranspiracin Real: No obstante las mayores precisiones
alcanzadas con la incorporacin de algunos de los conceptos
anteriores, las condiciones establecidas por ellos no siempre se
dan en la realidad, y aquella evapotranspiracin que ocurre en la
situacin real en que se encuentra el cultivo en el campo, difiere
de los lmites mximos o potenciales establecidos. Para referirse a
la cantidad de agua que efectivamente es utilizada por la
evapotranspiracin se debe utilizar el concepto de evapotranspiracin
actual o efectiva, o bien, ms adecuadamente, el de
evapotranspiracin real.LaETRes ms difcil de calcular que laETPoETo,
ya que adems de las condicionesatmosfricasque influyen en
laETPoETo, interviene la magnitud de las reservas dehumedaddel
suelo y los requerimientos de los cultivos. Para determinarla se
debe corregir laETPoETocon un factorKcdependiente del nivel de
humedad del suelo y de las caractersticas de cada cultivo.
Coeficiente de Desarrollo de los Cultivos:Un coeficiente de
cultivo,Kc, es uncoeficientede ajuste que permite calcular laETRa
partir de laETPoETo. Estos coeficientes dependen fundamentalmente
de las caractersticas propias de cada cultivo, por tanto, son
especficos para cada uno de ellos y dependen de su estado de
desarrollo y de sus etapasfenolgicas, por ello, son variables a lo
largo del tiempo. Dependen tambin de las caractersticas del suelo y
su humedad,as como de las prcticas agrcolas y del riego.Se hace
alusin aKcen numerosas publicaciones, puesto que permiten conocer
laETra partir de laETPoEToevitando el uso de mtodos ms precisos,
pero de ms difcil aplicacin. Tiene en cuenta el efecto de la
relacin Agua- Suelo- Planta, en funcin del % crecimiento del
cultivo.
MTODOS PARA DETERMINAR EL USO CONSUNTIVODirectos: A travs de los
ensayos IN SITU. Con Lismetros Con Evapotranspirometro de
Thornthwaite Mtodos Gravimtricos ( Parcela de Ensayo)a.
IndirectosUso de frmulas, basados en principios fsicos y datos
metereolgicos. Mtodo de PENMAN Mtodo de Blaney-Criddle Mtodo de
Christiansen Mtodo de Hargreaves Mtodo de Thornthwaite
MTODO DE CRISTIANSEN Frmula Bsica
Coeficientes NOTA.-Si los valores de velocidad se obtienen de
alturas diferentes de 2m sobre el nivel del suelo; deben ser
corregidos, usando:
NOTA.- Las horas de Sol se registran generalmente en horas de
sol total al mes, por lo que hay que convertirlas en% de horas de
sol diarias usando la expresin:
NOTA.-Para Calcular la ETP Mensual, se multiplica la ETP diaria
por el nmero de das del mes, luego de conocido ETP, se aplica la
expresin
Informacin requerida Valores Medios Mensuales de Radiacin
Extraterrestre. Temperaturas Medias Diarias. Velocidad del Viento
Promedio en Estacin. Humedad Relativa Promedio en %. Heliofana.
Coeficiente de uso conjuntivo de los cultivos en % de crecimiento
estacionario. Ciclos Vegetativos del cultivo. Inicio Periodo
Vegetativo.Clculo del Uso Consuntivo (UC)Para su clculo se
multiplica el valor de Evapotranspiracin del Mes considerado, por
el coeficiente Kc del cultivo (Tabla N2).
Coeficientes de uso consuntivo de los cultivos en porcentaje de
crecimiento estacionario
Procedimiento Christiansen (UTAH)
CultivosPorcentaje estacional de crecimiento
0102030405060708090100
Alfalfa0.10.20.40.50.60.60.60.550.450.350.3
Algodn 0.10.20.40.550.750.90.90.850.750.550.35
Frijoles0.20.30.40.650.850.90.90.80.60.350.2
Maz 0.20.30.50.650.80.90.90.850.750.60.5
Fuente: Manual de Operaciones para Riego DGA-IICA-MAA-Lima-Per.
Cuadro 9: pgina 48 Irrigacin- Rosell.
Se requiere conocer:1. Ciclos Vegetativos del
Cultivo.CultivosDasMESES
1234567
Alfalfa90( 3 meses)30%60%100%
Algodn210( 7 meses)10%25%40%55%70%85%100%
Frijol150( 5 meses)20%40%60%80%100%
Maz180( 6 meses)20%40%55%70%85%100%
2. Siembra (Inicio de Periodo Vegetativo)Alfalfa: Enero, Abril,
Julio, Octubre (*)
Algodn: Noviembre
Frijol: Marzo, Agosto (**)
Maz: Marzo, Setiembre (**)
Nota:*4 cosechas
**2 cosechas
3. Determinacin del Coeficiente Kc de los cultivos para resolver
la Frmula de Christiansen.
MesesCULTIVOS
AlfalfaAlgodnFrijolMaz
%Kc%Kc%Kc%Kc
4. Clculo del Uso Consuntivo de los Cultivos: mm/mes y
seleccin.
MesEne.Feb.MarzoAbr.May.Jun.Jul.Ago.Sept.Oct.Nov.Dic.
ETP: mm/mes
MESCultivosUC TOTAL
AlfalfaAlgodnFrijolMazmm/mesmm/das
5. Caudales de DiseoSe requiere conocer: Uso consuntivo de los
cultivos (UC). Capacidad retentiva de agua o eficiencia del suelo
(Fs). Prdida por infiltracin: en la conduccin como en la
aplicacin.6. Demanda de Agua: (d: mm/da)
Tipo de Suelo
Fco LoFcoFco AoAo
fs110.90.75
7. Dotacin de Agua Neta:( D neta: m3/ha da)
8. Dotacin de Agua Real: (D real: m3/ha da)
Para:
Tipo de SueloFco LoFcoFco AoAo
Dreal
9. Clculo de los Caudales de Diseo para los canales.Nota:
CanalTipo de SueloDreal m3/mm/diaArea HaDotacin m3/daQ
(m3/seg)
AFco Lo
Fco
Fco Ao
Ao
C Fco Lo
Fco Ao
Al caudal que resulta de la suma, se le multiplica por 1.10 (10%
ms) y resulta el caudal de CAPTACIN.
DATOS Y CLCULOSEstacin de Jayanca, a una altitud de 60 m.s.n.m.
y una latitud de 720
1. Clculo De Etp. Mtodo De Cristiansen Frmula Bsica
Clculo de Coeficientes CLCULO DEL CT PARA CADA UNO DE LOS
MESES
Coeficiente de Temperatura(ver anexo CUADRO NUMERO N A)
ENTONCES:MESEne.Feb.Mar.Abr,May.Jun.Jul.Ago.SepOct.Nov.Dic.
TNORNAL26.027.227.226.023.821.820.620.921.622.322.924.6
TC1.2061.2481.2471.2061.1291.0591.0201.0301.0541.0751.0961.156
Coeficiente de Velocidad del Viento(ver anexo CUADRO NUMERO N
B)
ENTONCES:AoEne.Feb.Mar.Abr.May.Jun.Jul.Ago.Sep.Oct.Nov.Dic.
TNORNAL
(m/s)2.802.802.402.402.602.302.502.602.702.702.702.60
TNORNAL(km/h)10.0810.088.648.649.368.289.009.369.729.729.729.36
Cw1.1061.1061.0661.0661.0871.0551.0771.0871.0971.0971.0971.087
Coeficiente de humedad(ver anexo CUADRO NUMERO N C)
SABIENDO QUE:
ENTONCES:AoEne.Febr.Mar.Abr.May.Jun.Jul.Ago.SepOctNovDic.
Hm666569697174757572717068
CH0.9570.9640.9340.9310.9120.8810.8710.8770.9070.9170.9270.941
Coeficiente de Horas de Sol(ver anexo CUADRO NUMERO N D)SABIENDO
QUE:
ENTONCES:AoEne.Febr.Mar.Abr.May.Jun.Juli.Agos.SepOctNovDic
SUMA
TOTAL2155.92358.61980.42739.42652.72489.52575.22830.52903.63141.93025.93004.5
N
das153.99157.24152.34182.63189.48165.97183.94202.18207.40224.42201.73214.61
%S41.39646.79840.95150.73050.93546.10249.44754.34957.61160.32856.03557.690
Cs0.7300.7740.7270.8040.8060.7680.7940.8310.8550.8740.8430.855
Coeficiente de AltitudALTITUD60msnm
LATITUD(720')7.333
CE0.975901639
Clculo de Radiacin Extraterrestre (Rt)RADI.
SOLAREne.Feb.Mar.AbrilMay.Jun.Jul.Agos.Sept.OctNovDic
716.0716.1216.1214.6813.4412.7413.0414.1515.3616.0416.1116.01
7.33316.11016.14316.18014.64313.38312.68012.98014.10715.34016.05016.15016.057
816.1916.1916.314.5713.2712.5612.8614.0215.316.0716.2316.15
CALCULO DEL COEFICIENTE "C"
MESEneFebMarAbrMayJunJulAgoSepOctNovDic
TC1.2061.2481.2471.2061.1291.0591.0201.0301.0541.0751.0961.156
Cw1.1061.1061.0661.0661.0871.0551.0771.0871.0971.0971.0971.087
CH0.9570.9640.9340.9310.9120.8810.8710.8770.9070.9170.9270.941
Cs0.7300.7740.7270.8040.8060.7680.7940.8310.8550.8740.8430.855
CE0.9760.9760.9760.9760.9760.9760.9760.9760.9760.9760.9760.976
C0.9101.0050.8810.9390.8800.7380.7410.7960.8740.9230.9170.988
N das31.0028.0031.0030.0031.0030.00
MesEneFebMarAbrMayJun
C0.9101.0050.8810.9390.8800.738
K0.3240.3240.3240.3240.3240.324
RT16.11016.14316.18014.64313.38312.680
ETP(mm/dia)4.7495.2564.6174.4573.8163.031
ETP(mm/mes)147.220147.163143.127133.707118.29590.940
N das31.0028.0031.0030.0031.0030.00
MesJulAgoSepOctNovDic
C0.7410.7960.8740.9230.9170.988
K0.3240.3240.3240.3240.3240.324
RT12.98014.10715.34016.05016.15016.057
ETP(mm/dia)3.1173.6394.3454.7984.8005.138
ETP(mm/mes)96.639112.810130.346148.736144.013159.287
CALCULO DE LA EVAPOTRASPIRACION ETP
CLCULO DEL USO CONSUNTIVO (UC)Para su clculo se multiplica el
valor de Evapotranspiracin del Mes considerado, por el coeficiente
Kc del cultivo (Tabla N2).Coeficientes de uso consuntivo de los
cultivos en porcentaje de crecimiento estacionario
Procedimiento Christiansen (UTAH)
CultivosPorcentaje estacional de crecimiento
0102030405060708090100
Alfalfa0.10.20.40.50.60.60.60.550.450.350.3
Algodn 0.10.20.40.550.750.90.90.850.750.550.35
Frijoles0.20.30.40.650.850.90.90.80.60.350.2
Maz 0.20.30.50.650.80.90.90.850.750.60.5
Fuente: Manual de Operaciones para Riego DGA-IICA-MAA-Lima-Per.
Cuadro 9: pgina 48 Irrigacin- Rosell.
Se requiere conocer:Ciclos Vegetativos del Cultivo.
CultivosDasMESES
12345678
Alfalfa90( 3 meses)30%60%100%
Algodn210( 7 meses)10%25%40%55%70%85%100%
Frijol150( 5 meses)20%40%60%80%100%
Maz180( 6 meses)20%40%55%70%85%100%
Siembra (Inicio de Periodo Vegetativo)Alfalfa: Enero, Abril,
Julio, Octubre (*)
Algodn: Noviembre
Frijol: Marzo, Agosto (**)
Maz: Marzo, Setiembre (**)
Nota:*4 cosechas
**2 cosechas
Determinacin del Coeficiente Kc de los cultivos para resolver la
Frmula de Christiansen.MesesCULTIVOS
AlfalfaAlgodnFrijolMaz
%Kc%Kc%Kc%Kc
Enero300.5400.75850.7
Febrero600.6550.91000.5
Marzo1000.3700.85200.4200.5
Abril300.5850.65400.85400.8
Mayo600.61000.35600.9600.9
Junio1000.3800.6800.85
Julio300.51000.21000.7
Agosto600.6200.4200.5
Septiembre1000.3400.85400.5
Octubre300.5600.9600.8
Noviembre600.6100.2800.6800.9
Diciembre1000.3250.4751000.21000.85
Clculo del Uso Consuntivo de los Cultivos: mm/mes y
seleccin.
MesETPmm/mesCULTIVOSUC
AlfalfaAlgodnFrijolMaizmm/msmm/da
Ene147.22073.610110.41599.374283.3999.142
Feb147.16388.298132.44773.582294.32610.512
Mar143.12742.938121.65857.25171.564293.4119.465
Abr133.70766.85486.910113.651106.966374.38012.479
May118.29570.97741.403106.465106.465325.31010.494
Jun90.94027.28254.56477.299159.1445.305
Jul96.63948.31919.32865.231132.8784.286
Ago112.81067.68645.12456.405169.2145.459
Set130.34639.104110.79465.173215.0717.169
Oct148.73674.368133.862118.989327.21910.555
Nov144.01386.40828.80386.408129.611331.22911.041
Dic159.28747.78675.66131.857135.394290.6989.377
CAUDALES DE DISEODemanda de Agua: (d: mm/da)
Tipo de SueloFco LoFcoFco AoAo
fs110.90.75
dn (mm/da)12.47912.47913.86616.639
Dotacin de Agua Neta:( D neta:m3/ha da)
Tipo de SueloFco LoFcoFco AoAo
D neta124.79124.79138.66166.39
Dotacin de Agua Real: (D real: m3/ha da)
Tipo de SueloFco LoFcoFco AoAo
D real183.515183.515203.905244.686
CANALTIPO DE SUELODREALAREA (ha)DOTACIN (mm3/da)Q DISEO
PARCIALTOTALPARCIALTOTAL
AAo244.6866015014681.1732013.120.37052
Fco183.515509175.73
FcoAo203.905408156.20
BFco.Lo183.51580210.00014681.1741188.850.47672
Fco.Ao203.90513026507.68
CFco183.51570180.00012846.0234256.070.39648
FcoAo203.9056012234.31
FcoLo183.515509175.73
Clculo de los Caudales de Diseo para los canales.
Clculo del Caudal total de ambos canales.CanalQQ(m3/seg)
A32013.12090.37052223
B41188.8560.47672287
C34256.0780.39648239
Total1.244
Clculo de Caudal de Captacin.Caudal de Captacin
Q total1.244
Qcaptacin (1.10 Q TOTAL)1.368
Al caudal que resulta de la suma, se le multiplica por 1.10 (10%
ms) y resulta el caudal de CAPTACIN.
GRAFICA DONDE SE INDICA LA DISTRIBUCIN DE CAUDALES.
ANEXOS
CUADRO N A: ''TEMPERATURA MEDIA DIARIA EN LA ESTACION DE
JAYANCA''
196525.726.927.226.425.423.822.421.922.123.122.624.824.4
196626.326.626.925.923.620.919.620.421.121.322.223.423.2
196725.626.626.726.324.019.819.620.120.521.720.822.822.9
196825.826.326.224.221.419.820.221.322.322.022.124.323.0
196926.127.427.926.625.323.320.421.522.522.423.725.124.4
197025.527.027.126.523.320.919.020.121.522.022.224.223.3
197125.426.425.824.322.321.520.920.621.121.922.324.223.1
197226.127.527.425.824.924.222.723.022.623.423.626.024.8
197327.328.128.825.723.621.019.619.721.221.021.722.923.4
197425.427.326.025.023.521.519.820.320.921.623.024.023.2
197525.226.626.125.123.221.120.020.120.521.921.422.922.8
197626.127.327.325.924.423.421.722.121.922.023.725.624.3
197727.027.927.726.824.222.620.820.321.022.122.725.124.0
197826.127.126.925.824.021.321.120.422.221.824.125.323.8
197926.627.928.126.423.921.520.922.222.422.122.925.124.2
198026.727.628.127.825.122.521.120.921.623.423.624.824.4
198125.727.727.728.623.021.119.620.121.123.023.525.023.8
198226.027.327.125.423.922.221.621.422.924.225.827.824.6
TNOR.26.027.227.226.023.821.820.620.921.622.322.924.623.7
CUADRO N B: ''VELOCIDAD DEL VIENTO PROMEDIO EN LA ESTACION
JAYANACA''AoEne.Feb.Marz.Abr.May.Jun.Jul.Ago.Sep.Oct.Nov.Dic.MEDIA
A.
196733 SW3 SW3 SW3 SW33 SW3 S4 S3SW3 S3 SW3 S
196833 SW2 SW3 SW2 SW22 SW2 SW3 SW3SW3SW3 SW3 SW
196933 SW3 SW3 S2 S22 S2 SW2 SW2 S2 S2 S2 S
197033 SW3 SW2 SW3 SW23 SW2 SW3 SW3 S3 S3 S3 SW
197133 SW3 SW2 SW3 S23 S2 S3 SW3 S3 S3 SW3 SW
197233 SW2 SW2 SW2 SW22 SW2 SW2 SW3SW2 S2 S2 SW
197322 S2 SW2 S2 S22 S2 S2 SW2 S2 S2 SW2 S
197433 SW2 S2 S3 S23 S3 S2 S2 S3 S3 S3 S
197533 S2 S2 S3 S23 S4 S3 S3 S3 S3 S3 S
197622 SW2 SW2 S2 S23 SW3 S4 S3 S3 S2 S2 S
197734 S2 S2 S4 S22 S3 S2 S3 S3 S3 S3 S
197843 S3 S3 S4 S44 S3 S3 S3 S3 S3 S3 S
197944 S4 S4 S4 S44 S5 S4 S4 S4 S4 S4 S
198022 S2 S2 S2 S22 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S
198122 S2 S2 S2 S21 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S
198222 S2 S2 S1 S11 S1 S2 S2 S2 S2 S2 S
W2.82.82.42.42.62.32.52.62.72.72.726.03 S
CUADRO N C : ''HUMEDAD RELATIVA PROMEDIO EN % EN LA ESTACION
JAYANCA''AoEneFebMarAbrMayJunJulAgoSepOctNovDicMEDIA ANUAL
196560677676707572717369696770
1966--------------------------
196766706562677778757069706770
196862606164707172717071686767
196964646768697175727171686569
197067656365717576747068676469
197164637375747678767374716772
197266657674737472727373717272
197371696871697577757269696771
197465626569717776757270696970
197570717974737578797573717174
197669686670747274767574717372
197772607271737780807370706772
197868707067687172747071706970
197966636969747576737172686870
198066646563687272747169706869
198164657370767576767169716871
198268666570727574767272737071
Hm66656969717475757271706871
CUADRO N D: ''HELIOFANIA (HORAS Y DECIMOS) EN LA ESTACION DE
JAYANCA''AoEneFebMarAbrMayJunJulAgoSepOctNovDic
19650.00.047.0133.3149.4172.2151.2188.3188.7225.3189.8177.0
1966128.8187.9180.0138.9228.0262.1234.5224.8253.9177.0180.7205.0
1967142.0173.499.5209.2237.0166.2149.0198.4239.2217.4228.4190.4
1968221.3183.2222.4249.6239.0205.3215.2231.2201.6182.0226.5220.0
1969245.2136.1156.2133.1195.5149.0184.0211.9218.3196.0208.2160.1
1970165.5186.2210.2206.2182.1187.1193.8211.2230.2--174.6125.0
1971150.3159.6--149.262.02.0------212.2154.4198.5
1972224.5203.2134.2136.5106.178.1177.5162.4161.1220.5158.0554.9
197390.7144.8165.4187.0235.2210.7214.5229.5212.4238.1218.4--
1974--168.2--221.0--119.2164.4199.0147.5241.5204.0200.4
1975165.5122.8124.6171.3184.5139.1185.0201.1229.0246.9250.0226.0
1976134.6175.5184.5173.1138.8138.3144.1122.6212.1281.2213.3140.7
197786.0221.1174.5198.1209.9207.1178.6212.1215.3230.9184.8189.5
1978235.0131.0161.9202.8229.3240.3198.0231.4193.7221.7215.6253.5
1979166.5165.6120.0225.1255.9212.8185.4206.6200.6251.2209.2163.5
S.TOTAL2155.92358.61980.42739.42652.72489.52575.22830.52903.63141.93025.93004.5
Heliofonia153.99157.24152.34182.63189.48165.97183.94202.18207.40224.42201.73214.61
N
das31.0028.0031.0030.0031.0030.0031.0031.0030.0031.0030.0031.00
UNPRG | ING.CIVIL20