HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
Hidrometría Práctico
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS BIBLIOGRAFÍA:
1 – Hidrología Aplicada, Ven Te Chow et al.
2 – Fundamentos de Hidrología de Superficie, Francisco J. Aparicio Mijares
2
EJERCICIO 1
Conceptos básicos
Balance hidrológico a nivel mundial Año hidrológico Cuenca hidrográfica Líneas isócronas Lámina de lluvia Isohietas Tiempo de concentración Flujo subterráneo Evaporación Uso consuntivo Pluviógrafo Pendiente media del cauce principal Pendiente media de la cuenca 3
EJERCICIO 2
4
EJERCICIOS 3 y 4
EVAPORACIÓN Es el proceso por el cual el agua pasa del estado líquido, en que se encuentra en los almacenamientos, conducciones y en el suelo, en las capas cercanas a su superficie, a estado gaseoso y se transfiere a la atmósfera
MÉTODO DE PENMAN
NOMOGRAMA DE WILSON 5
EJERCICIOS 3 y 4 (ver ejemplo 4.1 de pág. 54 del libro Aparicio Mijares)
Método de Penman con Nomograma de Wilson, mediante los pasos: a) Temperatura del aire en ºC b) Relación de nubosidad, n/D donde: n = Nº de horas de sol reales del mes en cuestión. D = Nº de horas de sol posibles. Tabla 4.1
6
EJERCICIOS 3 y 4
Método de Penman con Nomograma de Wilson, mediante los pasos: c) Rc = es la radiación solar, de Tabla 4.2 (pag. 52)
d) Humedad relativa, es conocida. (hay tablas para su cálculo) e) Velocidad del viento (m/s)
7
EJERCICIOS 3 y 4 Método de Penman con Nomograma de Wilson, mediante los pasos: Nomograma de Wilson. T
T
E1
E (mm/día) = E1 + E2 + E3 + E4 n/D
n/D
T a1
E2
Rc
h
T a2
n/D E3
Vw
T a3
h E4
8
EJERCICIO 5
EVAPOTRANSPIRACIÓN
EVAPOTRANSPIRACIÓN Es la suma del agua perdida por evaporación más la perdida por transpiración.
TRANSPIRACIÓN Es el agua que se despide en forma de vapor de las hojas de las plantas. Esta agua es tomada por las plantas, naturalmente, del suelo.
Métodos de Thorntwaite y de Blaney-Criddle 9
EJERCICIO 5
EVAPOTRANSPIRACIÓN ESTIMACIÓN Método de Thorntwaite
10T j a U j 1.6 K a ( ) I U j Uso consuntivo en el mes j ,
T j I
en cm
Temperatura media en el mes j , en ºC 12
i ;i j
j 1
j
(
T j 5
1.514
)
K a f (latitud ; mes)
De Tabla 4.3 (pág. 57)
a 675 10 9 I 3 77110 7 I 2 179 10 4 I 0.492
10
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS EVAPOTRANSPIRACIÓN Método de Thorntwaite
11
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS EVAPOTRANSPIRACIÓN ESTIMACIÓN Método de Blaney-Criddle
E t K g F E t
Evapotranspiración durante el ciclo vegetativo, en cm
K g f (tipo _ de _ cultivo) Coeficiente global desarrollo F
n
f ; f P ( i
i 1
i
i
T i 17.8 21.8
Factor temperatura y lumino) sidad; n = nº de meses
Pi f (latitud ; mes) Porcentaje de horas de sol del mes i T i Temperatura media del mes i en ºC 12
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS EVAPOTRANSPIRACIÓN Método de Blaney-Criddle: Coef de cultivo global. Kg
13
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS EVAPOTRANSPIRACIÓN Método de Blaney-Criddle: Porcentaje de horas de sol mensual
14
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS EVAPOTRANSPIRACIÓN ESTIMACIÓN Si la zona es árida, los valores f i se multiplican por un factor de corrección K ti
K ti 0.03114T i 0.2396 Para calcular la evapotranspiración de un mes, se usa:
E ti K ci f i E ti K ci
Evapotranspiración durante el mes i , en cm Coeficiente de desarrollo parcial = f (% del ciclo vegetativo)
15
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS EVAPOTRANSPIRACIÓN Método de Blaney-Criddle: Variación del coef. de cultivo durante el ciclo
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS EJERCICIO 5: DISEÑO DE EMBALSE PARA RIEGO FACTORES a considerar, además de la EVAPOTRANSPIRACIÓN: • • •
Evaporación directa en los reservorios Pérdidas por infiltración y fallas en el sistema de riego Ganancias por lluvia sobre el cultivo
Volumen de Di a extraer en el periodo i : Di = Eti Ar – hpi Ar + hevi Aco + Wi Eti : Evapotranspiración del periodo i Ar : Area de riego hpi : Precip sobre la zona de cultivo hevi : Evaporación directa sobre el sist. De riego Aco: Area expuesta de los reservorios. 17
EJERCICIO 6: Delimitación de cuenca y estimación de pendiente
18
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS CUENCA
N
19
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS CUENCA
20
Caracterización Hídrica Pendiente media de la cuenca - Método de la cuadrícula 1
2
8
9
19
3
10
11
12
20
21
22
30
31
32
33
41
42
43
52
53
54
63
64
4
13
23
14
24
6
5
15
7
16
17
18
25
26
27
28
29
34
35
36
37
38
39
44
45
46
47
48
49
50
51
55
56
57
58
60
61
62
67
68
65
66
59
40
69
Referencias: 70
71 76
72 77
73 78
74 79
75
Curvas de nivel Límite de cuencas
80
Cuadrícula 81 23
Pendiente
Punto elegido de la cuadrícula
p/cuenca del lago=0.164 m/m p/cuenca del Colanchanga = 0.174 m/m p/cuenca de Los Hornillos = 0.141 m/m
21
Caracterización Hídrica Pendiente media de la cuenca - Método de las curvas de nivel ic
D L A
Variab. 2
Cuenca
Colanch. Los Horn.
A (km )
36.5
19.7
16.8
L (km)
389.9
223.3
166.6
D (km)
0.025
0.025
0.025
DL = A / L
0.094
0.088
0.101
Pend : D/DL
0.267
0.284
0.247
Referencias: Curvas de nivel Límite de cuencas
Pendiente
p/cuenca del lago=0.267 m/m p/cuenca del Colanchanga = 0.284 m/m p/cuenca de Los Hornillos = 0.247 m/m
Método de la cuadrícula 0.164 0.174 0.141
22
Caracterización Hídrica Pendiente media del cauce principal de la cuenca Colanchanga
Los Hornillos 1275
1275
1275
1250
1250
1225
1202
1200
1225 1200
1175
1175
1150
1150
1125
1125
1100
1100
1075
1075
1050
1050
1025
1025
1000
1000
975
975
950
950
925
925
900
900
875
875
850
850
825 800 784
825 800 784
87,47
Método
simple
Método
de las áreas iguales
Método
de Taylor y Schwarz
1255
92,33
2
L S lm l2 l1 ... s s s m 2 1 23
Caracterización Hídrica
Cuenca y subcuencas del Dique La Quebrada C2
C5 C8
Subcuenca Colanchanga
C7
C3
C6
C1
C4
H7
H6
H3 Subcuenca los H4 Hornillos
H1
H5 H2
H6
H3
H2 140
138
130
186
133
80
24
EJERCICIO 7: Condiciones de escurrimiento en cuencas.
25
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS HIDROGRAMA DE CAUDALES TIEMPO DE TRÁNSITO 240 240 300 300
HTA Circulos Concéntricos
180 180 120 120
60 60
700 360 360
60 60 120 120 180 180 240 240 360 360
300
26
Caracterización Fisiográfica Coeficiente de Gravelius r=(A/π)1/2 Kc= P / (2
Factor de forma
K c 0,28 π
r)
P A
1.53
Ff = A / L2
L=8.81 km
* Indice de Grav = 1 para cuencas circulares. Para irregulares será mayor.
A= 36.88 km2
P= 28.44 km
* A menor factor de forma, hidrogramas con picos más reducidos. 27
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS PRECIPITACIÓN PRECIPITACIÓN MEDIA EN UNA CUENCA a) Media aritmética = (∑Pi) / N
b) Polígonos de Thiessen
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Estimación de parámetros de modelación Cálculo de la lámina media para cada evento
La Estancita
Valle Hermoso
C3 C1
Ea. Los Nogales
C2 Dique La Quebrada
Casa Grande
Subcuenca
H2 H1
Colanchanga
Estaciones
Coef. de pond.
Los Nogales
0.63 0.19 0.18 0.78 0.22
La Quebrada La Estancita
Los Hornillos
Los Nogales La Quebrada
Unquillo
Pan de Azúcar
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS PRECIPITACIÓN PRECIPITACIÓN MEDIA EN UNA CUENCA
c) Método de las isohietas (isoyetas) 15
18
18
18
18 15
21 24
21 24
12 12
30
Mapa de isohietas - Precipitación media anual de la cuenca
Ea. La Serrana
La Estancita 1000 1100
1200
Ea.Sta. Ines
1050 mm/año
Ea. Los Nogales 800
Dique La Quebrada 800
1000
1200
1100
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS HIDROGRAMA DE CAUDALES TIEMPO DE TRÁNSITO
Tiempo tc
Tiempo de concentración
P Q
Primer punto de inflexión Escurrimiento superficial Segundo punto de inflexión Flujo Base Tiempo
32
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS HIDROGRAMA DE CAUDALES SEPARACIÓN DEL FLUJO BASE
A ) Método de Horton 25 20
Escurrimiento Directo
15
l a d u 10 a C 5
Flujo Base
0 -5 1
3
5
Q(t )
Tiempo 7
Qe
9
k ( t t 0 )
11
33
SEPARACIÓN DEL FLUJO BASE MÉTODOS de estimación del comienzo de la recesión: (pag. 137 Chow)
B ) Método de la línea recta 100 90
) s / 3 m ( l a d u a C
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
5
10
15
Tiempo (t)
34
