Calculo de Caudales Para El Diseño de Canales

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALL G ALLO O FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y DE ARQUITECTURA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y DE ARQUITECTURA

CURSO: HIDROLOGIA DOCENTE: ING. WALTER MORALES UCHOFEN ALUMNO: AL UMNO: FLORES MOROCHO LIPTHER CODIGO:

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

INTRODUCCIÓN

La determinación del uso consuntivo, permite tener mayor certidumbre en la aplicación de la lámina de riego, sobre todo en la época de estiaje, cuando, en algunas ocasiones, no se aplica o se hace un uso irracional del agua de riego que conlleva una baja eficiencia de la irrigación. Las mediciones del uso consuntivo en campo usadas para los cultivos son complejas, consumen mucho tiempo y son costosas, lo que resulta poco práctico. La det determ ermina inació ción n del uso con consun suntiv tivo o es gen genera eralme lmente nte a tra través vés de fór fórmul mulas as empíricas. El uso consuntivo es la cantidad de agua que usan las plantas para crecer, desarrollarse y producir económicamente. El uso consuntivo está constituido por el agua que transpiran las plantas a través de las hojas, el agua que se evapora directamente del suelo y el agua que constituye los tejidos de las plantas. En virtud de que los  primeros componentes constituyen casi el !!" del uso consuntivo es com#n y además correcto, mencionar el término $evapotranspiración real% al hacer


  través de la aplicación del étodo /ndirecto para la determinación del uso consuntivo, denominado étodo de 0hristiansen, obtener los valores de E1& diaria y E&1 mensual, de la 2ona en estudio 

3econocer características propias de los terrenos agrícolas seg#n el cultivo destinado a cada uno, y aplicar estas características a la obtención de uso consuntivo.



4btener el caudal de dise5o en cada canal de distribución del recurso hídrico, mediante un análisis cuantitativo y esquemático de dicha distribución.


6e considera como la evapotranspiración real del cultivo más el agua que se encuentra presente en los tejidos de las plantas, pero como esta es muy peque5a en comparación con la evapotranspiración, se desprecia7 por lo cual usualmente se considera8 UC = ETR

9onde8 ETR = K c × ETP

EVAPOTRANSPIRACION (ET) Es la suma de la cantidad de agua evaporada en el suelo y el agua transpirada por la planta en un tiempo determinado.

EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETP) Es el má:imo consumo de agua que se produce bajo condiciones optimas, cuando el cultivo cubre completamente el terreno y es de baja altura7 el suelo está bien abastecido de agua y nutrientes y su superficie está bien nivelada.

EVAPOTRANSPIRACION REAL (ETR)

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INDIRECTOS : arereaves étodo de 1hornth?alte, etc.

II. • • • • •

METODO DE CHRISTIANSEN

@ormula básica8 ETP =C ∗ K ∗ R T

C =C T ∗C H ∗C W ∗C S∗C E

9onde8 E1&

8 Aalor de evapotranspiración 'mmBdía+

C

8 0onstante adimensional de correlación D .F)


C T =0.463 + 0.425

( ) T C

T CO

+ 0.112

( ) T C

T CO

10 8 1emperatura promedio en G0. 104 8 G0 C W =0.672 + 0.406

( )

2

( )

2

W W − 0.078 W O W O

H 8 &romedio de la velocidad del viento a m sobre el nivel del suelo. H4 8 ( millasBdía ó -.I CmBhora. C H =1.035 + 0.24

( )

( )

H m H −0.275 m H mo H mo

3

>m 8 >umedad relativa promedio. >mo8 -" C S=0.34 + 0.856

6 6o

( )

( )

S S −0.196 So So

2

8 &orcentaje promedio de lu2 solar. 8 *"


1.

CALCULOS:

METODO DE CHRISTIANSEN 1. Dete!"#$%"&# 'e CT : C T =0.463 + 0.425

( ) T C T C 0

+0.112

( )

2

T C T C 0

T C : Temperatura Promedio en ° C T C : 20 ° C 0

CUADRO "A" : TEMPERATURA MEDIA DIARIA EN LA ESTACIÓN JAYANCA Me ENE T! 26 C T

1.+,-

FEB 2.2

MAR 2.#

ABR 2$.8

MA* 2%.8

JUN 2#.8

JUL 20.6

AGO 2#

SEP 2#.

OCT 22

NOV 22.6

DIC 2&.&

1.+/

1.+-

1.10/

1.1+

1.,-0

1.,+,

1.,22

1.,-3

1.,33

1.,/3

1.1/

+. Dete!"#$%"&# 'e

C W

: C W =0.672 + 0.406

( ) W W 0

−0.078

( ) W W 0

2

CALCULO DE CAUDALES PARA EL DISEÑO DE CANALES

6


W : Promediodela velocidad del vientoa

2 m sobre el niveldelsuelo

W 0 :100

Me N/*1 (e34 C W

millas Km  6.7 dia !ora

CUADRO "'" : (ELOCIDAD DEL (IENTO PROMEDIO EN LA ESTACIÓN JAYANCA )*+e, ENE FEB MAR ABR MA* JUN JUL AGO SEP OCT NOV

DIC

%S

%SW

%SW

%S

%S

2S

%S

%S

%S

%S

%S

%S

1.1+

1.1+

1.1+

1.1+

1.1+

1.,1/

1.1+

1.1+

1.1+

1.1+

1.1+

1.1+

2. C$4%546 'e

C H

. C H =1.035 + 0.24

( ) H m H m

0

2

−0.275

( ) H m

H m

3

0

H m : Humedad Relativa Promedio H m

: 60

0

Me ENE HR 5 6 C H

,.0-1

CUADRO "C" : HUMEDAD REALATI(A PROMEDIO EN 5 EN LA ESTACIÓN JAYANCA FEB MAR ABR MA* JUN JUL AGO SEP OCT 66 0 0 # $ 6 $ 2 # ,.0-0

,.0+-

,.0+-

,.01-

,./2

,./31

,./2

,.0,-

,.01-

NOV 0

DIC 68

,.0+-

,.02


7


. C$4%546 'e

C S

. C S=0.340 + 0.856

( ) S S0

− 0.196

( ) S S0

2

S : Porcenta"e Promediode #u$ Solar S 0 : 80

%S =

HORS &E SO# CU'U#&S EN E# 'ES ∗100 12∗ N ° &E &(S # 'ES

CUADRO "D" : HELIOFONA )HORAS Y DECIMOS 7 ESTACIÓN JAYANCA Me P/*e  N D; 5S C S

ENE

FEB

MAR

ABR

MA*

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

#$&.06

#$.6

#$2.%

#62.

#89.#

#8$.&

#8$.&

202.6

20.&

2#.%

20#.

##.

%# &#.&#&

28 &6.90$

%# %0 &0.9&# &$.#9&

%# %0 %# $0.8%% $#.$00 &9.8%9

%# %0 %# %0 $&.&62 $.6## $8.&#& $6.028

%# &6.#$6

,.21

,.-

,.+

,./,-

,./2+

,.30

-. C$4%546 'e

,.31

,./1,

,.0

,./--

,./31

,./2

C E


8


C E= 0.970 + 0.03

( ) E E0

E : Porcenta"e Promediode #u$ Solar E0 : 80

CUADRO "E" ALTITUD )M.S.N.M EN LA ESTACIÓN JAYANCA Me ENE A4t"t5 & ' C E ,.0

FEB

MAR

ABR

MA*

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

,.0

,.0

,.0

,.0

,.0

,.0

,.0

,.0

,.0

,.0

,.0

CUADRO "F" : RADIACIÓN SOLAR TEÓRICA EN LA ESTACIÓN JAYANCA L44< ENE + *e 8 8 #$= 9

FEB

MAR

ABR

#&.$  #&.8 #6.288 #6.2## #6.%$ &0 #$.& #6.%2 #6.26 #6.&9  #6.#9

#6.#9

#6.%

MA*

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

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#2.$6

#2.86

#&.02

#$.%

#6.0

#6.2%

#6.#$

#%.222 #2.$0% #2.809 #%.98# #$.28$ #6.082 #6.26% #6.#9$ #%.##

#2.%

#2.69

#%.89

#$.2$

#6.##

#6.%&


#6.%

9


4=1EK0/K 9EL AL43 9E E1&8 ETP =C ∗ K ∗ R T

D!"#$ C : Producto totalde coe)icientes C =C T ∗C H ∗C W ∗C S∗C E K : Constante adimensional decorrelacin =0.324 R T : Radiacin solar terica considerada en el tec!o de laatms)era *

COEF. +MES

C4

C>

C?

C

Ce

ENE FE' MAR A'R

#.20$ #.2&8 #.2&$ #.#98

#.#2& #.#2& #.#2& #.#2&

0.9$# 0.9$9 0.92$ 0.92$

0.%# 0.$ 0.2 0.6#

0.9 0.9 0.9 0.9

C

,.0+, 1.,10 ,.010 ,.0+3

R4

#6.229 #6.2## #6.%$ #&.8&0

@ 0.%2& 0.%2& 0.%2& 0.%2&

ETP)**+  ./-2 -.2-, ./30 .-+


1%


MAY JUN JUL AGO SEP OCT NO( DIC

#.#2 #.0$9 #.020 #.0%% #.0$6 #.066 #.086 #.#&8

#.#2& #.0#8 #.#2& #.#2& #.#2& #.#2& #.#2& #.#2&

0.9#$ 0.8% 0.86# 0.8% 0.90$ 0.9#$ 0.92$ 0.9&%

0.80$ 0.8#0 0.9 0.8%2 0.8$$ 0.86# 0.8&% 0.69

0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9

,.01+ ,.,.30 ,./+ ,./0/ ,.0++ ,.021 ,.01

#%.222 #2.$0% #2.809 #%.98# #$.28$ #6.082 #6.26% #6.#9$

0.%2& 0.%2& 0.%2& 0.%2& 0.%2& 0.%2& 0.%2& 0.%2&


2.0, 2.,10 2.10, 2.21 ../,.0, .03

11


I.

HIDROLOGIA

CALCULO DEL USO CONSUNTIVO

I3/*!B3 /e
A& CICLOS VEGETATIVOS PARA CADA CULTIVO&

CULTI( MESE O S A47$47 % $ A486'  &# F"964 $ M$; 6

DIAS

#

2

%

90

%05

605

#005

2#0

#05

2$5

&05

#$0 #80

205 205

&05 &05

605 $$5

MESES &

$

6



$$5

05

8$5

#005

805 05

#005 8$5

#005

'& SIEM'RA (INICIO DEL PERIODO VEGETATIVO)

CULTIVO

MESES DE SIEMBRA

ALFALFA ALGODÓN FRIJOL MAI<

E3e/7 A/17 J<17 O!4</e Ne*/e M/7 A,4 M/7 Se4e*/e


12


HIDROLOGIA

C& PORCENTA*ES DE CRECIMIENTO ESTACIONARIO Y COEFICIENTES DE USO CONSUNTIVO DE LOS CULTIVOS

CULTI(OS MES ENE FE' MAR A'R MAY JUN JUL AGO SEP OCT NO( DIC

ALFALFA & Ce!? 5 @! %0 0.$ 60 0.6 #00 0.% %0 0.$ 60 0.6 #00 0.% %0 0.$ 60 0.6 #00 0.% %0 0.$ 60 0.6 #00 0.%

ALGODÓN # Ce!? 5 @! &0 0.$ $$ 0.9 0 0.8$ 8$ 0.6$ #00 0.%$

#0 2$

FRIJOL 2 Ce!? 5 @!

20 &0 60 80 #00 20 &0 60 80 #00

0.2 0.&

0.& 0.8$ 0.9 0.6 0.2 0.& 0.8$ 0.9 0.6 0.2

MAI 2 Ce!? 5 @! 8$ 0. #00 0.$ 20 0.$ &0 0.8 $$ 0.9 0 0.8$ 8$ 0. #00 0.$ 20 0.$ &0 0.8 $$ 0.9 0 0.8$

D& CALCULO DEL USO CONSUNTIVO DE LOS CULTIVOS$ S# +#-.#+# /0 /+#0 "# ETR (#!0-/) MES ETP )**+*e 

ENE

FE'

MAR

A'R

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NO(

DIC

#$0. &$

#&9. 9

#$0. 9&

#%%. $$

#2#. #%

90. $6

98. 90

##$. 66

#%%. %$

#&8. 9

#&. ##

#&8. 66

plicando la relación8


13


HIDROLOGIA

UC = ETR = K C ∗ ETP

6e tabula de acuerdo al mes, con su respectivo valor de E1& y coeficiente de uso consuntivo de cultivo8

MES

DIAS

ETP )**+*e

ENE FEB MAR ABR MA* JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

21 +/ 21 2, 21 21 2, 21 2, 21 2, 21

1-,.- 10.0 1-,.0 122.-- 1+1.12 0,.-3 0/.0, 11-.33 122.21/.0 1.11 1/.33

USO CONSUNTIVO (ETR) ALFALFA $.22$ 89.86 &$.28% 66.6 2.6 2.#6 &9.&$# 69.%9% &0.00& &.&8% 88.26 &&.$99

ALGODÓN ##2.8% #%&.8#& #28.%02 86.809 &2.%9$ 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 29.&22 69.82

FRIJOL 0.000 0.000 60.% ##%.$20 #09.0#6 $&.%%& #9.80 &6.262 ##%.%&$ #%&.069 88.26 29.%%

USO CONSUNTIVO TOTAL !!!e> MAI< #0$.%#& +02.23 &.89 +00.-/3 $.&2 2,0.2 #06.8&2 22.0 #09.0#6 222.1, 6.9% 1-/.2 69.2%# 12/.3+ $.828 12./2 66.6& ++,.,+2 ##9.#2 2+.+2 #%2.&00 22/.2-#26.%6$ +,.-30

!!'"$

0.3 1,., 0.0/ 1+.3 1,.-.11 .3+ -.3, .22 1,.- 11.+/ /.2

U0 !0-!. / . ".+.$

UCt6t$4!$? =


#2.&6

14


II.

HIDROLOGIA

CAUDALES DE DISEÑO

I!+.! R#-#+."$ C:."" +##!. "# ;-  #<.#!. "#/ 0-#/

( 0)

A& DEMANDA DE AGUA$ d n=

UC ma+ ) s

(mm / dia) C! Re4e34 TIPO DE SUELO F!.L F! F!.A A

) s

# # 0.9 0.$

De!$#'$ 'e $85$ mm d= dia #2.&6 #2.&6 #%.8$ #6.62

'& DOTACION DE AGUA NETA$ 3

& neta =d n ( 10 ) (

m /!a ) dia

TIPO SUELO D#et$

F!.L #2&.6$


F!. #2&.6$

F!.A #%8.$0

F!.A #66.20

15


HIDROLOGIA

C& DOTACION DE AGUA REAL$ & real = &neta∗(

1

Er

3

)(

m /!a ) dia

D!"#$ Er : ( E)iciencia de conduccion , distribucin )∗( E)iciencia de aplicacion , mane"o ) Er =68 =0.68

TIPO SUELO De$4

F%6.L6

F%6

F%6.A6

A6

#8%.%#

#8%.%#

20%.6

2&&.&#

D& CALCULO DE LOS CAUDALES DE DISEÑO PARA LOS CANALES A Y C (VARIA'LE 4) 3

&otacion ( - )= & real∗ rea (

CANAL

A

m ) se.

TIPO SUELO A F!. A F!. L

& real

2&&.&# 20%.6 #8%.%#

AREA (@$) PARCIAL 90 #00 80


DOTACION

TOTAL

PARCIAL

TOTAL

20

2#996.89 20%6.&9 #&66&.60

$028.99

'">e6

,.33,

16


HIDROLOGIA

B

F!.L F!.A

#8%.%# 20%.6

#60 0

2%0

29%29.#9 #&2$.2$

&%$86.&&

,.-,

C

F!.L F!.A

#8%.%# 20%.6

$ 90

#6$

#%&8.06 #8%%0.$

%208.88

,.21

ESUEMA DE DISTRIBUCION DE CAUDALES


17


HIDROLOGIA

CONCLUSIONES 

El 0anal $% debe dise5arse para conducir un caudal má:imo de .-- m FBs.


18


  

HIDROLOGIA

El 0anal $=% debe dise5arse para conducir un caudal má:imo de .J) m FBs. El 0anal $0% debe dise5arse para conducir un caudal má:imo de .FI( m FBs. El caudal 0anal de conducción final8 -=( 0.660 + 0.504 + 0.371)∗1.05 -=( 1.535)∗1.05 - =1.612 mFBs


19

Calculo de Caudales Para El Diseño de Canales

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