COEFICIENTE DE MANNING ANTECEDENTES
En el año 1889, el ingeniero irlandés Robert Manning, presentó por primera vez la ecuación durante la lectura de un artículo en una reunión del Institute of Civil Engineers de Irlanda. El artículo fue publicado más adelante en Transactions , del Instituto. La ecuación en principio fue dada en una forma forma 2/3 1/2 complicada y luego simplificada a V = C*R *S , donde V es la velocidad media, C el factor de resistencia al flujo, R el radio hidráulico y S la pendiente. Esta fue modificada posteriormente por otros y expresada en unidades métricas como V = (1/n )*R )*R2/3*S1/2 (siendo n el coeficiente de rugosidad Manning). Más tarde, fue convertida otra vez en unidades inglesas, resultando en V = (1.486/n )*R )*R2/3*S1/2. Q= (1.486/n ) A*R2/3*S1/2. La ecuación de Manning es el resultado del proceso de un ajuste de curvas, y por tanto es completamente empírica en su naturaleza. Debido a su simplicidad de forma y a los resultados satisfactorios que arroja para aplicaciones prácticas, la fórmula Manning se ha hecho la más usada de todas las fórmulas de flujo uniforme para cálculos de escurrimiento en canal abierto. Al hacer el análisis dimensional de n se deduce que tiene unidades TL -1/3 . Como no resulta explicable que aparezca el término T n un coeficiente que expresa rugosidad, se ha propuesto hacer intervenir un factor , siendo g la aceleración de la gravedad, con lo que las unidades de n serían L 1/6 , mas propias del concepto físico que pretende representar.
BORDES LIBRES (FREE BOARD) Se refiere a la distancia entre el nivel de las aguas cuando el canal transporta el caudal de diseño y la parte superior del mismo, su función es evitar el desbordamiento ya sea por oleaje debido al viento, saltos hidráulicos, sobrelevaciones en curvas, acumulación de sedimentos en el canal o la no operación del sistema de canales de manera ocasional. Para canales no revestidos el borde libre puede ser de 0.30m para pequeños canales; 1,2m para canales de 85 m3/s y tirantes relativamente grandes.
Donde: bL =borde libre en metros y= tirante de diseño en metros C=coeficiente que varia entre 1,5 para Q=0,57m3/s y Q=85 m3/s Borde libre en función del caudal
Aforo de Aguaz
Aforar el agua es medir el caudal del agua, en vez de caudal también se puede emplear los términos gasto, descarga y a nivel de campo riegos. Importancia
La medición o aforo de agua del río o de cualquier curso de agua es importante desde los puntos de vista, como: Saber la disponibilidad de agua con que se cuenta. Distribuir el agua a los usuarios en la cantidad deseada. Saber el volumen de agua con que se riegan los cultivos. Poder determinar la eficiencia de uso y de manejo del agua de riego. Métodos de aforo.
Son varios los métodos que se pueden emplear para aforar el agua, la mayoría basados en la determinación del área de la sección y la velocidad, para lo cual se utiliza la fórmula Q=Axv Donde Q : Caudal (m3/s) A : Área de la sección transversal (m2) V : Velocidad (m/s) Tipos de Aforo
El elemento actuante de un aforador, o medidor de corriente, es una rueda con una serie de aspas o cazoletas impelidas por la corriente. La rapidez de su rotación varía con la velocidad del agua. Hay varios dispositivos para determinar la velocidad de la rueda. Por lo general se hace por medio de un mecanismo que, a cada revolución o a un número dado de revoluciones, abre y cierra un circuito eléctrico que comprende un receptor telefónico u otro aparato eléctrico adecuado, El aforador o molinete:
indicador o registrador. El aforador acústico tiene un aditamento que golpea sobre un tambor aun número dado de revoluciones, y el sonido se transmite al observador a través del tubo que sostiene el medidor. Otros aforadores tienen dispositivos mecánicos registradores. Los medidores de corriente se suspenden de un cable o sujetan a una varilla. Para el aforo de corrientes grandes es preferible la primera disposición. Los medidores sujetos a una varilla son convenientes para aforar corrientes pequeñas. Hay dos tipos generales de aforadores o medidores de corriente: el diferencial o tipo de cazoletas, que consiste en un eje vertical con una serie de cazoletas que giran por el exceso de presión de su parte cóncava sobre la convexa, y el del tipo directo o de hélice con aspas dispuestas sobre un eje horizontal que giran por la acción directa de la corriente. El aforador de cazoletas registra siempre la plena velocidad cualquiera que sea el sentido de la corriente o aquel a que apunte el medidor. El movimiento vertical de éste, lo mismo hacia arriba que hacia abajo, hace girar la rueda en su sentido positivo, por lo que siempre tiene tendencia a indicar una velocidad demasiado alta. El aforador del tipo de hélice no tiene esta característica inconveniente a lo menos en el mismo grado que el de cazoletas. Sin embargo, es probable que cualquiera de las marcas estándares de aforadores, si se usa en forma apropiada, bajo las condiciones a las que se adaptan mejor, será satisfactoria en el aforo ordinario de corrientes. Las características que conviene reúna un aforador son: a) ser tan pequeño como sea posible; b) las corrientes parásitas producidas deben ser mínimas; c) el rozamiento de la rueda debe ser pequeño; d) no deben influir en él las corrientes verticales; y e) debe
funcionar solamente bajo la acción de la componente hacia adelante de las corrientes. Ningún aforador cumple perfectamente estas condiciones. Graduado o calibrado del aforador. Se puede establecer una relación entre su número
de revoluciones y la velocidad del agua moviendo el aforador en agua tranquila a velocidad conocida. A esta operación se le llama graduado del aforador o medidor. Esta graduación puede hacerse desde un bote que se mueva a una velocidad uniforme en agua tranquila, pero es mejor hacer esta labor en una estación graduadora equipada en forma apropiada. Un aforador deberá calibrarse cuando se usa por primera vez, y luego una vez al año a lo menos, y también después de cada accidente que sufra o de cualquiera alteración de sus partes que pueda cambiar su graduación.
Las observaciones para la graduación de un aforador dan velocidades en metros por segundo (o en pies por segundo) en correspondencia con su número de revoluciones por segundo. Estos valores se transportan generalmente a una cuadrícula, ya la línea continua ( o líneas) que pasa por sus posiciones intermedias se le llama gráfica de calibración o de graduación. En la figura (arriba), A es una gráfica de graduación típica para un aforador de eje horizontal y rueda del tipo de hélice y B es otra para uno de eje vertical y de rueda de cazoletas. Se observará que la primera indica una rueda más sensible, característica conveniente para la medición de velocidades pequeñas. Las gráficas de graduación de todos los aforadores son rectas con una irregularidad o discontinuidad característica cerca del extremo inferior.
A partir de la gráfica de graduación se prepara una tabla de graduación que dé las velocidades correspondientes a diferentes velocidades de rotación de la rueda.
Las mediciones con un aforador pueden hacerse desde un puente, un carrito
suspendido de un cable aéreo o un bote, o bien, si la corriente es poco profunda y bastante pequeña, vadeándola.
Se toma primeramente un punto de referencia inicial permanente y después se marcan distancias, generalmente de 1.50 a 3.0m, a lo largo del puente o del cable aéreo o de una línea especial tendida transversalmente al canal. En corrientes pequeñas y poco profundas, en que el aforo se hace por vadeo, se tiende a veces una cinta de tela transversalmente a la corriente desde el punto inicial. Luego se hacen sondeos u aforos con el medidor de corriente, aforos para determinar las profundidades y las velocidades medias verticales que pasen por puntos bien elegidos a lo largo de la sección transversal del canal. Estos puntos deberán situarse en los cambios bruscos de velocidad o del perfil del fondo. Cuando las condiciones son bastante uniforme se acostumbra hacer las mediciones en puntos igualmente distanciados. Por lo general, es necesario hacer una o dos mediciones cerca de ambas márgenes del canal. Al elegir los puntos se deberá procurar que el promedio de las velocidades tomadas en dos verticales adyacentes dé aproximadamente la velocidad media entre ellas y además que el promedio de las profundidades en puntos adyacentes sea aproximadamente la profundidad media entre ellos. La velocidad media en una vertical se obtiene por uno de los métodos siguientes: 1. 2. 3. 4.
Curvas de variación vertical de la velocidad. 2. Velocidad a 0.6 de la profundidad. El promedio de las velocidades a 0.2 y 0.8 de la profundidad. Integración, es decir, moviendo el medidor lentamente a velocidad uniforme desde la superficie libre hasta el fondo del canal y volviendo nuevamente a dicha superficie y observando el tiempo y el número de revoluciones. Este método no se recomienda a observadores sin experiencia.
5.
Una medición de la velocidad cerca de la superficie libre de la corriente, a la cual se aplica un coeficiente ( 0.80 a 0.95, siendo el promedio 0.85) para reducirla a la velocidad media. A veces se recurre a este método aproximado cuando la corriente es demasiado rápida para hacer medidas a las profundidades requeridas por cualquiera de los métodos anteriores.
Para aforar en corrientes cubiertas de hielo, se taladra la capa de éste para dar paso al aforador y, además de la profundidad del agua, se determina la profundidad hasta la cara inferior del hielo, que se resta de la primera para obtener la que ha de utilizarse para calcular el área de la sección transversal. Las velocidades medias en las verticales para corrientes cubiertas de hielo pueden obtener por 1. Curvas de variación vertical de la velocidad. 2: El promedio de las velocidades a 0.2 y 0.8 de la profundidad..
El tubo de Darcy: En la figura 154 (arriba) se representa un dispositivo construido por
Darcy para medir velocidades en los canales abiertos. Una pata cinética y otra estática, como las (a) y ( b) , respectivamente, de la figura de abajo, tienen tubos de vidrio sujetos a sus extremos superiores que están conectados a una bomba aspirante del aire a través de una cámara común con una válvula. Justo debajo de los tubos de vidrio hay dos
válvulas sobre un vástago. Para obtener una medición de la velocidad, la pata cinética ( cualquiera de las dos en este modelo particular) se mantiene apuntando contra la corriente, y haciendo trabajar la bomba, se enrarece el aire lo suficiente para que el agua fluya dentro de los tubos de vidrio. Se cierran entonces las válvulas, se saca el instrumento y se hacen las lecturas. Cualquiera de las formas de pata estática (e), (d), (e) o (f), figura inferior, así como otros modelos no ilustrados, podrían sustituir a ( b ).
Si h1 -h2 ( Fig. 154) es la diferencia de alturas de las columnas de agua en metros y c es un coeficiente, constante para cada instrumento, la velocidad es
Los valores aproximados de c para algunas de las formas de pata estática representadas en la figura (abajo) son
Para (b), c = 0.84 Para (c), c = 0.77 Para (e) y (f), c = 1 Para aforos de precisión, cada instrumento se gradúa moviéndolo en agua tranquila, y se halla c para varias velocidades. Para el calculo del caudal se debe escoger una sección lo mas regular posible y encontrar su área.
Los flotadores, que pueden ser objetos flotantes cualesquiera, adquieren
prácticamente la misma velocidad que el agua en contacto con ellos, y se emplean, por tanto, para medir la velocidad en la trayectoria que recorren. Se emplean tres clases de flotadores: de superficie, de subsuperficie, y de bastón o varilla. Cualquier objeto que flote con su centro de gravedad cerca de la superficie libre del agua puede usarse como flotador de superficie. Los flotadores de superficie dan la velocidad cerca de la superficie libre de la corriente. La velocidad media en la vertical se obtiene multiplicando la velocidad en la superficie por un coeficiente (0.80 a 0.95, siendo el promedio 0.85).
Un flotador de subsuperficie consiste en uno de superficie unido por un cable a otro sumergido mayor, de tal peso que mantenga tirante el cable sin hundir el flotador de superficie. Como el flotador sumergido es relativamente grande, se desprecia por lo general el efecto del de superficie. Para obtener directamente la velocidad media en la vertical, el flotador sumergido debe quedar a alrededor de 0.6 de la profundidad media a lo largo de la trayectoria seguida. El flotador de subsuperficie tiene poco valor para aforos de corrientes. Se usa a veces para determinar la velocidad y dirección de las corrientes subsuperficiales en lagos, puertos y otras grandes masas de agua.
Los flotadores de bastón o varilla se construyen con palos de madera o cilindros metálicos huecos contrapesados en un extremo de manera que floten aproximadamente en posición vertical con el extremo sin contrapeso saliendo ligeramente de la superficie del agua. Deben acercarse lo más posible al fondo del cauce sin que lo toquen en ningún punto de
su trayectoria. Los flotadores de varilla son más satisfactorios en los canales artificiales o en las corrientes naturales de sección regular. Francis 5 dedujo la siguiente fórmula:
en la cual v es la velocidad media en la vertical, Vr la velocidad media del flotador de varilla, D la profundidad del agua, y D' la distancia de la parte inferior del flotador al lecho del canal. La relación anterior da mayor exactitud con valores pequeños de D'/D y no debe emplearse cuando D' sea mayor de 0.25D.
Antes de efectuar un aforo con flotadores, deberá elegirse un tramo de canal tan recto, uniforme y sin corrientes parásitas como sea posible. En los canales más pequeños, la longitud del tramo deberá ser doble del ancho de la corriente, con un máximo de 90 m para las corrientes anchas.
Unwin ilustra un método gráfico para tomar las observaciones y hacer los cálculos. Se eligen dos secciones transversales separadas por una distancia L. Se tienden cordeles marcados con etiquetas identificadoras cada 3 m o a algún otro intervalo conveniente, transversalmente a la corriente encima de las secciones correspondientes. Se hacen sondeos a lo largo de estas secciones transversales. Se observa el tiempo empleado por los flotadores para pasar entre las secciones transversales y el sitio por donde pasan los flotadores en cada sección.
A partir de estas observaciones se prepara un diagrama. Las secciones transversales se trazan a escala adecuada y el canal se divide en secciones o partes longitudinales iguales por líneas de trazos. Las trayectorias de los flotadores se indican con líneas llenas. La recta AB está a la mitad de la distancia entre las líneas de la superficie del agua de las dos secciones transversales. Desde los puntos en que las líneas que representan las trayectorias de los flotadores cortan a AB, se bajan verticales sobre las que se toman a
escala conveniente las velocidades observadas para cada flotador, multiplicadas por el coeficiente apropiado para reducirlas a las velocidades medias. La línea ACB que une los puntos así obtenidos es la línea de velocidades medias. Las velocidades medias para las secciones o partes I, II, III, etc., se determinan midiendo a escala los segmentos de ordenadas, en el punto medio de dichas secciones, comprendidos entre las líneas AB y ACB. El gasto en cualquiera sección es el producto del área media de sus extremos y la velocidad media.
Pantalla corrediza. El método de la pantalla corrediza para medir corrientes de agua, se
adapta solamente a cauces de sección transversal muy regular. El trabajo previo es bastante laborioso, pero cuando el aparato ha sido instalado puede emplearse para tantas observaciones como se deseen.
Una ligera pantalla de lona, barnizada para impermeabilizarla, se suspende con un bastidor rígido de un carrito con ruedas montadas sobre rieles situados a lo largo de las márgenes del canal. La velocidad con que se mueve la pantalla debe ser necesariamente la velocidad media del agua que la impulsa. Se asegura su movimiento libre por medio de una pequeña holgura, de unos 12 mm. La distancia en que puede moverse la pantalla queda limitada a la longitud del tramo de sección recta uniforme. Generalmente se disponen contactos eléctricos al principio y al final del tramo, y se registra automáticamente el tiempo empleado en el recorrido. Una modificación de este método consiste en suspender la pantalla de flotadores contrapesados de manera que se tenga la holgura correcta.
Teóricamente, el resultado debe corregirse por las fugas alrededor de la pantalla, pero el error que se comete despreciando esta corrección es pequeño. El gasto es el producto del área de la sección transversal de la corriente por la velocidad d e la pantalla.
El aforo químico. Consiste en hallar el caudal introduciendo en proporción conocida una
sustancia química en el agua de la corriente y determinando la cantidad de dicha sustancia que contiene esta en una sección situada suficientemente lejos aguas abajo para asegurar su mezcla perfecta con el agua. La sal común es la sustancia empleada comúnmente. Por conveniencia se disuelve la sal en agua antes de introducirla en la corriente.
Representamos por Q el caudal en metros cúbicos por segundo. Si se introducen w kilogramos por segundo de sal después de tener una mezcla perfecta se toma una muestra de la corriente y esta indica que 1 kilogramo de agua contiene n kilogramos de sal, además de la sal que contiene el agua natural,
ó La formula anterior no es de fácil aplicación, debido a la dificultad de determinar n con exactitud. Se describió el método de los tres grupos de muestras que siguen: 1.
El agua de la corriente dosificada, es decir, el agua de la corriente después de introducir la sal y de que esta se ha mezclado perfectamente con dicha agua.
2.
la muestra de la solución de sal; es decir, la salmuera que se prepara para introducirla en la corriente.
3.
la disolución espacial; es decir, la mezcla de la solución salina con el agua de la corriente natural, preparada en el laboratorio.
Por este método no es necesario analizar el agua de la corriente, ya que el efecto de la sal que contiene es eliminado en los cálculos.
Es conveniente tener la salmuera que ha de introducirse en el agua lo mas concentrado posible para reducir el tamaño del tanque mezclador. No se aconseja una solución
saturada debido a la tendencia de la sal a cristalizarse en los bordes del tanque, pero una solución de 260Kg de sal por metro cúbico de agua será satisfactoria.
La solución de sal debe agregarse a la corriente en proporción tal que aumente el contenido de sal de ésta a lo menos en 0.05Kg por metro cúbico y bajo ninguna circunstancia debe exceder el contenido inicial de sal de 25 por ciento de contenido de sal de agua dosificada.
Para conseguir la máxima exactitud al hacer las prueba químicas, debe usarse el método de evaporaciones de equilibrado. Esto requiere que las muestras del agua de la corriente dosificada y de la disolución especial sean evaporadas, y la de la solución de sal diluida, hasta que cada una contenga, tan aproximadamente como pueda estimarse, la misma cantidad de sal. Se toman muestras de 500 centímetros cúbicos del agua de la corriente dosificada y de la disolución especial, y se evaporan hasta que su volumen sea de unos 10 centímetros cúbicos. Luego se obtendrá por dilución una muestra de 10cm 3 de la solución de sal que contenga aproximadamente la misma cantidad de sal que las muestras anteriores.
En general será necesario investigar anticipadamente el lugar apropiado para tomar muestras del agua de la corriente dosificada y el intervalo de tiempo necesario entre la iniciación de la dosificación y el de muestreo. Parker da las siguientes recomendaciones: Representemos por v la velocidad media de la corriente, y por b su ancho. Entonces para la corrientes con profundidas comprendidas entre 1/10b y 1/3b , la mezcla completa no tendrá lugar hasta que una distancia a lo menos de 6b haya sido recorrida y la descarga de la solución haya continuado durante 24b/v segundos por lo menos.
Es evidente que el aforo por el método químico es mas adecuado para aguas turbulentas y es dudoso que se pueda aplicar satisfactoriamente a corrientes lentas.
Tubos de Pitot, En algunos casos de conducción de agua esta circula con velocidades
muy diferentes en los diversos puntos de una sección debido al rozamiento con las paredes, de condiciones de rugosidad muy variables, como sucede en los canales o en los ríos y entonces, para averiguar las condiciones de circulación se emplea un medidor de velocidad que se llama Tubo de Pitot .
Es un tubo vertical en su mayor parte y horizontal en un extremo, el que se sumerge al aperar; esta abierto en ambas extremidades.
Si el agua estuviera en reposo, penetraría al tubo hasta alcanzar en el interior un nivel igual al de la superficie fuera del tubo, pero cuando hay circulación, el agua al penetrar al tubo sube hasta un nivel mayor que el nivel exterior.
Se observa que a mayor velocidad de circulación del líquido, mayor es la altura h que alcanza el agua en el interior del tubo, entonces la velocidad podrá conocerse midiendo h .
Para estudiar la relación que hay entre estas magnitudes, velocidad y altura del agua en el tubo, supondremos dos puntos: uno A dentro del tubo y otro B fuera; podemos considerar que la partícula de agua en B al pasar a A pierde toda su energía de velocidad para convertirla en energía de presión, que es justamente la debida a la columna del líquido h. Aplicando el teorema de Bernoulli entre A y B, tenemos:
Para obtener la curvas de igual velocidad en la sección de una corriente, se hacen exploraciones determinando la velocidad en diferentes puntos, a diferentes profundidades, observando la altura h en el tubo Pitot y la profundidad de la boca con un estadal, marcando con una X en el dibujo de la sección transversal los diferentes puntos de observación e interpolando, se obtienen los puntos de igual velocidad, que unidos por medio de una línea continua, muestran las curvas en cuestión.
Con la ayuda de un planímetro se determinan las áreas de las zonas de igual velocidad, que multiplicadas por la velocidad correspondiente y sumando se obtiene el gasto en la corriente.
Formula de Chezy
Permite calcular la velocidad del agua en una sección de un cauce o canal, fue desarrollada por el ingeniero francés Antoine de Chézy, es la primera fórmula de fricción que se conoce. Fue presentada en 1769.
√ donde:
V= velocidad media del agua en m/s R= radio hidráulico S= la pendiente longitudinal de la solera o fondo del canal en m/m C= coeficiente de Chézy. Una de las posibles formulaciones de este coeficiente se debe a Bazin.
REGISTRO PLUVIOMETRICO DEL RIO CHAMBO EL RÍO CHAMBO
Nace en el sístema lacustre de Ozogoche, en las lagunas Cubillín, y Magtayán con el nombre de río Ozogoche, a 3.730 msnm y al recibir al Atillo y Yasipán forman el río Cebadas. Luego de la afluencia de los ríos: Tingo, Guamote y Guargualla toman el nombre de río Chambo. Otros afluentes son Alao, Ishpi, Daldal, Ulpán, Chibunga, Guano, Taullín, Blanco, Badcahuán y Puela, rompe el nudo de Igualata Sanancajas y encontrándose en la Provincia de Tungurahua se une con el río Patate, forma el río Pastaza y se dirige a la Amazonía. En la mayor parte de su curso es correntoso, su caudal se incrementa en época de lluvias, en los valles forman algunas terrazas, meandros y hermosas playas. Tiene un recorrido de sur a noreste, con una longitud de 140 km. De recorrido, de los cuales 42 km. Pertenecen al cantón Riobamba, desde la afluencia del río Guargualla hasta la confluencia del río Blanco. A su paso por Riobamba, su curso es tranquilo y sinuoso, forma vario meandros y hermosas playas aptas para el turismo.
Cuenca del río Chambo Características de la subcuenca del río Chambo
El sistema hidrográfico de la Cuenca del Río Chambo cuenta con treinta y tres afluentes que corren en todas las direcciones alimentando al río Chambo, entre los principales se encuentra el río Cebadas que alimentado por los ríos Atillo, Yasipan corren desde el límite sur de la cuenca, mientras que desde el norte las principales redes hídricas que alimentan al eje principal son las que forman el río Guano. El río Guamote y el Alao son los afluentes de mayor representación al oeste y este de la cuenca, respectivamente. Otros afluentes de importancia constituyen el río Chibunga, Sicalpa, San Juan, Blanco y Guarguallá.
El mapa siguiente localiza los 5 tipos de clima presentes en la Cuenca del Río Chambo:
Fuente: SIG/AGRO. 2000 Elaboración: SIPAE El régimen del río Chambo se divide en dos zonas perfectamente diferenciadas: La zona oriental: su bien desarrollada red fluvial aporta la mayor parte de sus recursos hídricos al río Chambo, los caudales de estiaje se presentan regularmente entre los meses de octubre y diciembre, en este período los aportes específicos de sus cuencas son mayores a los 20 lt/seg/km2. Cabe destacar que todos los afluentes del lado oriental nacen dentro del Parque Nacional Sangay, destacándose el aporte fundamental que esta Área Protegida brinda al mantenimiento del régimen hídrico de la cuenca. La zona occidental: tiene aportes pluviales menores que se traducen en caudales más bajos respecto a la otra zona. Las aportaciones medias anuales de sus cuencas son de 4.7 lt/seg/km2 en el río Guamote y de 6.3 lt/seg/km2 en el río Chibunga, (Estación Calpi).
Por toda la cuenca del Río Chambo el aporte específico medio es de 22.5 lt/seg/km2 disminuyendo en el estiaje a valores cercanos al 50%. Esta cuenca está afectada por problemas de erosión hídrica en las subcuencas de los ríos Guamote, Chibunga y Guano debido a la práctica de cultivos en pendientes. La presión demográfica y las prácticas
pecuarias, son factores aceleradores de los procesos erosivos (Plan de Desarrollo Provincial, 2002). El agua, un recurso que se agota…
El agua es un elemento fundamental para la reproducción de la vida y de las sociedades humanas sirviendo para la agricultura, agua potable, riego, energía, industria turismo, salud, etc. Existen algunos factores que inciden directamente en la escasez del agua en la cuenca del río Chambo:
El desperdicio en el consumo del agua potable, de riego, o industrial La contaminación provoca una disminución de la cantidad de agua dulce que podamos usar. El crecimiento incesante de la población que genera mayor demanda, especialmente agua potable para las aglomeraciones urbanas. El daño a los ecosistemas, principalmente a las zonas húmedas, disminuye las infiltraciones, la regulación y las precipitaciones en toda la cuenca.
CARACTERISTICAS FISICAS DE LA SUBCUENCA
La subcuenca del río Chambo se ha dividido para este estudio en diez microcuencas hidrográficas, todas ubicadas en la provincia del Chimborazo. La subcuenca tiene una superficie de 3571 Km 2 y forma parte del sistema hidrográfico del río Pastaza, que pertenece a la vertiente del Amazonas. El río principal de la subcuenca es el río Chambo, con una longitud de unos 273 Km., considerada desde los nacimientos del río Yasipán que, al unirse con el río Ozogoche, forman el río Cebadas, el que aguas abajo, al confluir con el río Guamote, toma el nombre de Chambo, hasta la confluencia con el río Patate, desde donde toma el nombre de Pastaza. El relieve de esta subcuenca es bastante irregular, exceptuando la llanura de Tapi, en donde se encuentra la ciudad de Riobamba. Esta región es muy poblada y está dotada de una red vial más o menos buena. La variación de las precipitaciones anuales en la subcuenca es grande, pues existen zonas con precipitaciones menores a 500 mm, mientras que en la parte oriental las precipitaciones superarían los 2000 mm. Los cambios de esta variable, en cortas distancias, pueden ser significativos, en función de las condiciones orográficas (altitud, orientación de las vertientes). En las partes más altas de la subcuenca, correspondientes a las cimas de los volcanes Chimborazo y Tungurahua, se encuentran glaciares que, aunque cubren áreas pequeñas, pueden influir en la regularidad de los cursos de agua que se alimentan de ellos. Inmediatamente bajo de la zona de glaciares se encuentra la zona de páramos, que se extiende hasta un límite aproximado entre 3600 y 4000 msnm y que se caracteriza por estar frecuentemente envuelta en una neblina densa y por la ocurrencia de lluvias de larga duración pero de débil intensidad. La vegetación es herbórea (pajonal) de poca altura, careciendo prácticamente de arbustos y árboles. Esta zona regula en buena medida la escorrentía durante los períodos secos (verano), manteniendo los caudales de
estiaje. A continuación, hacia abajo, se encuentran zonas de cultivos, generalmente no mecanizados, en las que los campesinos realizan sus labores, a pesar de las fuertes pendientes de estos terrenos. En esta zona se tiene una red de riego muy desarrollada, formada por una serie de acequias, algunas de ellas muy antiguas, sobre las que se han superpuesto nuevos canales de riego, lo que modifica necesariamente la magnitud de los estiajes. La temperatura media anual varía desde los 8 °C en las cabeceras de la subcuenca a 3400 msnm, hasta 16 °C en la parte baja. Los suelos en la subcuenca del río Chambo son de origen volcánico y permeable en la parte norte, mientras que en la parte sur, en las zonas de Cebadas y Guamote, las rocas son de origen metamórfico y bastante impermeables. En general, son suelos de poca estabilidad al ser deforestados. ANALISIS DE LAS PRECIPITACIONES
Para analizar esta variable se hizo la recopilación de las precipitaciones mensuales y anuales de las estaciones de la cuenca, como de algunas circundantes, desde la fecha de instalación hasta el año 2005. Parte de esta información fue proporcionada por el INAMHI. Se buscó contar con series con períodos de registro cercano a los 30 años, pues dicho período ha sido sugerido como mínimo para este tipo de análisis (González et al., 2002). De las series pluviométricas de las 21 estaciones que se encuentran dentro de la cuenca, solo 8 cuentan con 30 o más años de registros, aunque con algunos vacíos, que han sido rellenados. Los vacíos debidos a la omisión de observaciones se rellenaron en general mediante correlaciones lineales simples, cuando los coeficientes de correlación eran representativos (mayores a 0,7). En pocos casos, en que los coeficientes de correlación eran bajos, pero faltaban uno o dos meses para completar el año, los rellenos se efectuaron con las medias mensuales respectivas. Un resumen de las series de precipitaciones se presenta en el Cuadro No. 3. Luego de haber rellenado los vacíos existentes, las series completadas se analizaron respecto a su homogeneidad mediante las curvas de doble masa (OMM, 1984), observándose en general una consistencia aceptable de los datos, aunque en el caso de las estaciones M-394 Cajabamba, M-395 Cebadas, M-398 Palmira, M-400 Penipe y M407 Licto (que había sido trasladada, según relató el observador) se notan claramente ciertas variaciones que ponen en duda la validez de tales registros. Se entiende que una serie temporal es homogénea cuando sus variaciones provienen exclusivamente de la dinámica natural del fenómeno analizado, y no han sido inducidas por la actividad humana (González et al., 2002). Dentro del análisis espacial de las precipitaciones se buscó establecer una relación entre las precipitaciones y la altitud de las estaciones, como se observa en el Gráfico No. 4, en el que se indican aproximadamente las tendencias de la variación altitudinal. No ha sido factible determinar una relación única, sino que se perciben al menos dos tendencias, que no se pueden precisar con la información disponible, pues se trata de una zona con relieve muy variable y sometido a diversas variaciones climáticas que originan una variedad de gradientes pluviométricos en función tanto de la exposición como de la situación general de las vertientes, por lo que haría falta implementar algunas estaciones en las zonas que carecen de información, para poder precisar la relación en cuestión.
Una característica que sí se podría inferir es que la zona que tiene influencia oriental es más regada que la que tiene influencia occidental, por lo que para una misma altura, las precipitaciones en la parte oriental resultan mayores. En cuanto a la altitud en que generalmente se produce una inversión de la tendencia de las precipitaciones, pasando a aumentar a medida que disminuye la altitud, no se puede determinar con precisión, estimándose sin embargo que ocurriría alrededor de los 2400 msnm, cota bajo la cual las precipitaciones aumentarían con el descenso de la altitud. Del análisis espacial de las precipitaciones, se puede indicar que la parte oriental de la cuenca, a lo largo de la cordillera oriental, recibe las masas húmedas provenientes de la región amazónica, por lo que en esta zona se observa una sola temporada lluviosa que se prolonga de marzo-abril a agosto-septiembre, con un veranillo que generalmente se presenta en mayo y con junio como el mes más lluvioso, como se puede observar en los histogramas del Gráfico No. 5a. En cuanto a la zona occidental que recibe las masas húmedas provenientes del Pacífico, se observa que se presentan dos estaciones lluviosas, correspondientes a un régimen ecuatorial; la temporada más lluviosa se presenta entre febrero y abril y la segunda temporada lluviosa se presenta en octubrenoviembre, según se presenta en los histogramas del Gráfico No. 5b. Otro producto del análisis regional es el mapa de isoyetas, en el que se presentan las zonas de precipitaciones que tienen una misma magnitud. Este mapa se presenta en el Gráfico No. 6. Para el trazado se tomaron en consideración el relieve, la orografía y la vegetación natural. ANALISIS DE CAUDALES
En la administración de los recursos hídricos, la tarea básica de la hidrología consiste en suministrar información acerca de la distribución temporal y espacial de los recursos hídricos superficiales disponibles. Estos recursos pueden ser redistribuidos en el tiempo
y en el espacio mediante embalses, canales, trasvases, bombas y otras estructuras y sistemas de ingeniería. En la gestión de los recursos hídricos se utilizan generalmente tres niveles de información de los caudales para estimar la cantidad de agua disponible en un cauce: los medios anuales, los medios mensuales y los medios diarios. 5.1 CAUDALES MEDIOS ANUALES Y MENSUALES
Caudales medios anuales Una serie de caudales medios anuales se obtiene a partir de los caudales medios mensuales y contiene una cantidad considerable de información, indispensable para una administración cuantitativa de los recursos, pero si la serie es corta, o de pocos años, la información podría no ser representativa. La experiencia indica que los registros deben ser suficientemente largos como para que incluyan períodos secos y húmedos, de manera que se dispo nga de un rango amplio de comportamientos (“respuestas”) de la cuenca. Se estima que por lo menos se necesita alrededor de 10 años de información, pero en el caso de cuencas en regiones secas el período debería ser mayor [Schaake et al., 2000], especialmente para el uso de diferentes modelos matemáticos del tipo lluviaescorrentía. El inventario de recursos hídricos superficiales, expresado en términos de los caudales medios anuales, provee una suerte de información sobre la abundancia o carencia de agua en cierto territorio, lo cual es básico para el manejo del recurso, pero en muchos casos tiene importancia la variación del recurso a lo largo del año (variación estacional). Caudales medios mensuales Los caudales medios mensuales sirven como la herramienta principal para describir la distribución intra-anual de la escorrentía y en este estudio constituyen la información básica, pues no se ha dispuesto de series de caudales medios diarios. Gran parte de esta información fue suministrada por el INAMHI, mediante un Convenio de Cooperación. Las series de caudales medios mensuales en las estaciones se rellenaron y completaron, en los casos en que fue posible, mediante correlaciones lineales. En algunos casos en que las correlaciones son bajas y las estaciones han sido levantadas, se completó al menos el período histórico respectivo. La relación entre las magnitudes de los caudales medios mensuales y sus respectivas frecuencias de excedencia o superación (ó estimaciones del porcentaje de tiempo que un caudal dado sea igualado o superado) está dada por sus curvas de duración general, calculadas para un período histórico determinado. Una característica muy útil de la distribución de caudales en años específicos es la dada por las curvas de variación estacional, que consisten en líneas conectando caudales mensuales de iguales probabilidades de superación (excedencia) a lo largo del ciclo anual [Klemes, 1973]. En estas curvas se se observa que en general los meses con caudales más altos son los correspondientes a los meses en que se tiene una mayor influencia del régimen pluviométrico oriental, mientras que en los ríos que tienen mayor influencia del régimen occidental o del Pacífico(Chibunga en Calpi y Guamote AJ Cebadas) se presentan los caudales máximos en los meses en que se presentan las precipitaciones más altas (distribución bi-modal, con el máximo en abril y un segundo máximo en octubre-noviembre), y en los ríos que tienen influencia de los dos regímenes (Balsacón en San Andrés), los caudales resultan mejor distribuidos a lo largo del año, con una ligera preponderancia del régimen occidental, si se juzga a base de los caudales de 50 % de frecuencia de ocurrencia.
En el presente estudio, los caudales obtenidos en las estaciones no representan los rendimientos naturales de las microcuencas, sino que están afectados en la medida en que aguas arriba de las estaciones existen tomas de los canales de riego, que no son controladas, por lo que no se puede reconstruir el régimen natural. Para algunas estaciones, los caudales derivados aguas arriba pueden ser significativos, en relación a la magnitud de los caudales naturales, primordialmente durante el estiaje. Los resultados obtenidos, se advierte, no son definitivos, sino que deben revisarse y corregirse periódicamente, incorporando la nueva información que se vaya recopilando a lo largo del tiempo, en un proceso progresivo de perfeccionamiento, por lo que el presente trabajo representa solo una etapa del proceso, y no la meta. http://books.google.com.ec/books?id=194g9lx5vpcC&pg=PA310&lpg=PA310&dq=borde+libre+en +canales&source=bl&ots=Gr7a7KM74i&sig=bjfA8K9qhVFYVtvnrzYmjWxV0C0&hl=es&sa=X&ei=Bh 4UT7zaHpDrggeb_GEBA&ved=0CCIQ6AEwATgK#v=onepage&q=borde%20libre%20en%20canales&f=false
http://artemisa.unicauca.edu.co/~hdulica/ayudas_flibre.pdf http://web.usal.es/~javisan/hidro/temas/Hidro_Sup_1.pdf
