Con once cept ptos os bási básico cos s de la Hid Hidro rolo logí gía a Sup upe er f i ci cia al
Hans P. Sánchez Tueros
[email protected]
Hidr idrolo ologí gía a: Cic Ciclo lo hidrol hid rológi ógico co
• Hidrología: Ciencia Ciencia de la tierra que estudia el agua en el planeta • Diferentes aspectos y fases del del agua en la la Tierra Tierra • Descripción de los procesos físicos involucrados • Enfoque general general de por dónde pueden ir los procesos de cuantificación
Hidr idrolo ologí gía a: Cic Ciclo lo hidrol hid rológi ógico co
• Hidrología: Ciencia Ciencia de la tierra que estudia el agua en el planeta • Diferentes aspectos y fases del del agua en la la Tierra Tierra • Descripción de los procesos físicos involucrados • Enfoque general general de por dónde pueden ir los procesos de cuantificación
Hidr idrolo ologí gía a: Cicl Ciclo o hidroló hidr ológic gico o
• ¿Hidrología? Muchas “hidrologías” – Superficial Superficial vs. Subterránea – Horizonte Horizonte a corto plazo (hidrología de extremos) extremos) vs. Horizonte Horizonte a largo plazo (hidrología de recursos)
• Curso orientado a Hidrología Hidrología superficial, y análisis de eventos extremos (problemas de inundación)
Ag A g u a, elem el emen entt o v i t al
Ag A g u a su s u s f as ases es
Recursos hidráulicos disponibles
Recursos por continentes • Distribución de lluvias medias anuales Europa
734 mm/año
Asia
726 mm/año
Africa
686 mm/año
Sudamérica
1648 mm/año
América del Norte
670 mm/año
Precipitación en Perú
Precipitación en Perú
Precipitación en Perú
Precipitación en Perú
Fases del ciclo hidrológico • Formación de nubes y circulación atmosférica • Precipitaciones • Pérdidas de precipitación – Interceptación – Evapotranspiración – Infiltración – Alm. Depresiones del terreno
• Transformación lluvia – caudal • Circulación de caudales: Propagación
Ciclo del agua
Esquema del Ciclo del agua Precipitación
Evaporación
Intercepción Transpiración
Escorrentía Superficial
Infiltración
Flujo Subsuperficial
Flujo de Agua Subterránea
Ríos Océanos
Formas de precipitación
• Agua, nieve, granizo
Medida de precipitaciones • Datos de lluvia caída: mm
l/m2
• Duración de precipitación caída • Registro temporal de precipitación: pluviograma (precipitación / tiempo)
Máximas precipitaciones registradas • En diferentes observatorios del mundo Mayor precipitación 11680 mm Hawaii, Monte Waialeale media anual Año más lluvioso
26470 mm Cherrapunji, 1860-01
Mes más lluvioso
9300 mm Cherrapunji, Julio 1861
Día más lluvioso
1870 mm
Reunión, Marzo 1952
12 h más lluviosas
1350 mm
Reunión, Febrero 1964
42 minutos
300 mm
Holt, Missouri, Junio 1947
Intensidades de precipitación • Intensidad, cociente entre precipitación y tiempo • Preferencia de representación de datos de lluvia en forma de diagramas intensidad de precipitación / tiempo I (mm / h )
P
t
Medidas de precipitación • Pluviómetros, totalizadores o de intensidad
Pluviómetros totalizadores • Lectura visual a intervalos de tiempo estandarizados
Pluviómetro totalizador
Pluviómetro de balancín • Registro de precipitación a lo largo del tiempo
Pluviómetro de balancín
Hielo.... • Granizo, placas de hielo, etc. • Difícil de medir • Pluviómetros con calefactor
Otros tipos de pluviómetros
Red de medida de Precipitación • Sistema de toma de datos para caracterizar un territorio • Criterios de diseño: – densidad – ubicación – Análisis de calidad de datos – recogida & transmisión de datos – procesado, relleno de datos,…
Red de medidas
• Problemas Potenciales ◆
Errores de Transcripción
◆
Errores de medida
◆
Problemas con los intervalos de lectura
Otros medios de seguimiento de precipitaciones • Satélites meteorológicos: seguimiento cualitativo de masas nubosas
Otros medios de seguimiento de precipitaciones • Satélites meteorológicos: seguimiento cualitativo de masas nubosas
Otros medios de seguimiento de precipitaciones • Satélites meteorológicos: seguimiento cualitativo de masas nubosas
Información por Radar
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Radares meteorológicos
Análisis de datos de precipitación • Hipótesis de trabajo: estudiar la historia de precipitaciones para predecir cómo lloverá en el futuro • Se asume que lloverá en el futuro como ha venido lloviendo hasta ahora • Modificaciones en función de cambios climáticos: se estima que como máximo será del orden de un aumento del 10% según zonas • Aplicación en estudios hidrológicos
Análisis de datos • Banco de datos histórico de precipitaciones • Análisis de la calidad de la información – Completar series temporales – Test de consistencia (dobles masas)
• Análisis estadístico
Fuentes de datos de precipitación • Servicios / Agencias estatales encargadas • SENAMHI, series históricas • Valores trabajados de precipitación máxima en 24 h para un periodo de retorno deseado • Curvas IDF
Curvas IDF • Relaciones entre duraciones de lluvia e intensidades medias máximas para diferentes periodos de retorno • Obtención a partir de los datos de registro de precipitación (eventos de lluvia) • Opción de establecer IDF sintética (con formulas regionales normalmente está en función de la lluvias en 24 horas)
Curva IDF • Cómo obtener curvas IDF – Necesitamos una serie temporal de lluvias (hietogramas) de 30 a 40 años – Definir la serie de máximos anuales para cada duración – Aplicar una distribución de extremos – Unir puntos de igual probabilidad / periodo de retorno
Curvas IDF • A partir de los datos de registro histórico I / D
De lluvia puntual a lluvia en una superficie: distribuciones espaciales de precipitación
Precipitación media • Media aritmética: Datos de precipitación procedentes de estaciones meteorológicas (datos puntuales) • Aplicable si los datos difieren del orden del 10%
Polígonos de Thiessen
Mapa de isoyetas
Análisis de datos
• Criterios de análisis – Estacionariedad / Homogeneidad – Consistencia – Rellenado de series
Estacionariedad
• Analizar subintervalos de menor duración de la serie de datos • Comprobar medias y desviaciones estándard • Diferencias de menos del 10%, si no hay problemas de estacionariedad
Consistencia de datos •
Serie homogénea, sin cambios de registro, posición del aparato, etc.
•
Análisis por dobles masas acumuladas
•
Estación de referencia, a partir de la media de las estaciones disponibles
•
Comparar cada estación con la estación de referencia
Análisis de dobles masas
Cuenca hidrológica
Límites de cuenca • Según topografía del terreno
Cuencas fluviales • Areas asociadas a la desembocadura