CON EL ESCUDO O SOBRE EL ESCUDO, VENCER O MORIR EN EL CAMPO DE BATALLA
5 de enero de 2013
CURSO: HIDROLOGIA GENERAL SOLUCION DEL 1º EXAMEN DE HIDROLOGIA SOLUCIONADO POR: ROQUE CHARCA, Rosand CODIGO: 103291 DOCENTE: Ing. MELLADO VARGAS, Zenón
PUNO – PERU 2013 ROQUE CHARCA, ROSAND - VI SEMESTRE
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Dedicado a una persona divertida y muy especial para mí y que siempre estará presente en mi corazón... Dana
1. Se tiene la información de las características fisiográficas y relieve de la micro cuenca del rio Churuchama – Provincia de Lampa - Puno Solución AREAS % AREAS COTAS AREA ENTRE % ACUMULADAS ENTRE m.s.n.m. COTAS Km2 ACUMULADAS Km2 COTAS 3800 4000 77,25 77,25 43,51% 43,51% 4200 25,55 102,8 14,39% 57,90% 4400 22,25 125,05 12,53% 70,43% 4600 29,5 154,55 16,62% 87,05% 4800 17,5 172,05 9,86% 96,91% 5000 5,5 177,55 3,09% 100,00% 177,55 100,00%
Datos complementarios Perímetro de la micro cuenca 63.60 Km. Longitud del rio principal 34.25 Km. Longitud total de los ríos 132.34 Km. Número total de los ríos 25 unidades Lado mayor 24.68 Km. Lado menor 7.19 Km. a) Determinar la forma de la cuenca estableciendo: coeficiente de compacidad ROQUE CHARCA, ROSAND - VI SEMESTRE
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Es el cociente que existe entre el perímetro de la cuenca respecto al perímetro de un círculo del área de la misma cuenca. √
√
Si la cuenca es de forma circular. Este coeficiente nos dará luces sobre la Escorrentía y la forma del hidrograma resultante de una determinada lluvia caída sobre la cuenca. Si cuenca regular Si cuenca irregular, ( grande, menos susceptible a inundaciones) √
La microcuenca es menos susceptible a
inundaciones. Factor de forma Fue definido por Horton, como el cociente entre el ancho promedio de la cuenca y su longitud del cauce principal:
Dónde: (Km) (Km2) que se define como la distancia entre la salida y el punto mas alejado, cercano a la cabecera del cauce principal, medida en línea recta. Entonces tenemos:
b) Densidad de drenaje: Horton (1945) definió la densidad de drenaje de una cuenca como el cociente entre la longitud total (Lt) de los cauces pertenecientes a su red de drenaje y la Superficie de la cuenca (A):
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c.- Determinar la pendiente de la cuenca por el criterio de Alvord siendo la longitud total de las curvas de niveles dentro de la cuenca de 134.39 Km. Dónde: Sc = pendiente promedio de la cuenca, adimensional. D = intervalo o desnivel constante entre curvas de nivel, en Km. Para nuestro caso D=200m=0.2Km Ln = longitud total de las curvas de nivel dentro de la cuenca, en Km. A = área o tamaño de la cuenca, en Km2.
2. Anemómetros instalados a 8 y 100m de altura registran velocidades promedio del viento de 5 y 10m/s respectivamente. Calcule las velocidades promedio a 30 y 60m de altura utilizando: a) la ecuación de perfil de velocidad logarítmica para calcular la velocidad promedio del viento a una altura intermedia. b) utilizando la ecuación del perfil de la ley exponencial. Para k=0.4 Solución Para calcular la velocidad promedio del viento ̅ a una altura intermedia , cuando las velocidades promedio ̅ y ̅ a alturas y son conocidas, es: ̅ DATOS: a) Para ̅
Para ̅
̅
̅
̅
̅ =5 ̅ hallamos la velocidad promedio ̅ (
)
(
)
hallamos la velocidad promedio ̅ (
)
(
)
b) En meteorología el perfil de ley exponencial se expresa usualmente como: ROQUE CHARCA, ROSAND - VI SEMESTRE
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̅ ̅ a) Para ̅
hallamos la velocidad promedio ̅ ̅
a) Para ̅
hallamos la velocidad promedio ̅ ̅
3. La precipitación anual media registrada en 6 estaciones pluviométricas son las siguientes: 890, 983, 1123, 940, 1050, y 1200 mm. La cuarta estación por defecto estuvo paralizada por un periodo de 2 meses habiendo registrado en ese periodo de paralización una tormenta con los datos siguientes: 84, 95, 110, x, 100 y 120 mm. Estimar la precipitación durante la tormenta para la cuarta estación. Solución Como la tormenta es un conjunto de lluvias que obedecen a una misma perturbación meteorológica y de características bien definidas, además para nuestro caso tuvo una duración de dos meses, entonces si los datos faltantes son lluvias podemos aplicar el método de Weather Bureau o el método de la regresión normalizada: 1.- Verificar si la precipitación normal anual de las estaciones índices está dentro del 10% con la estación con datos diarios faltante:
2. Si la precipitación media anual (o mensual) de cualquiera de las estaciones auxiliares difiere en más de un 10% de la medida en la estación incompleta, el dato faltante será determinado por el método de la regresión normalizada. ROQUE CHARCA, ROSAND - VI SEMESTRE
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El dato faltante anual o mensual Px será igual a: *
+ Donde
NOTA: Cuando el método es aplicado para estimar datos mensuales, los valores de corresponden al mes que se estiman. Entonces tenemos este cuadro de resumen y aplicamos en la fórmula: precipitacion lectura en el ESTACION media anual Delta % periodo de registro periodo de dos (mm) meses (mm) A 890 -50 -5,32% 01/01/2000 - 01/01/2001 84 B 983 40 4,57% 01/01/2000 - 01/01/2001 95 C 1123 183 19,47% 01/01/2000 - 01/01/2001 110 D 940 01/03/2000 - 01/01/2001 x E 1050 110 11,70% 01/01/2000 - 01/01/2001 100 F 1200 260 27,66% 01/01/2000 - 01/01/2001 120
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“1 milímetro de agua de lluvia equivale a 1litro de agua por m²” 4. Cuál es la densidad en kg/m3 de a) aire seco a 35ºC a una presión de 850 milibares y b) Aire húmedo con humedad relativa de 70% y a la misma temperatura y presión Solución a) Calculamos la densidad de aire seco
b) Calculamos la densidad de aire húmedo a la misma temperatura y presión
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; calculamos para una Entonces
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De las dos respuestas podemos decir que: La densidad del aire húmedo es menor que la del aire seco en las mismas condiciones de presión y temperatura, lo cual es muy cierto. 5. ¿Cuál es el objetivo de la Hidrología, mencionar 03 proyectos donde se aplican estudios hidrológicos indicando que datos o informaciones se requieren? Solución OBJETIVO DE LA HIDROLOGIA: Está ligado íntimamente en la planificación diseño y operación de proyectos hidráulicos en base a los estudios de los fundamentos hidrológicos como la radiación solar; vientos que circulan; y su ocurrencia como la precipitación, infiltración dentro de un área hidráulica. APLICACIONES DE LA HIDROLOGIA: 1. NAVEGACION: Obtención de datos y estudios sobre construcción y mantenimiento de canales navegables. 2. ESTUDIO Y CONSTRUCCION DE OBRAS HIDRAULICAS: Fijación de las dimensiones hidráulicas de obras de ingeniería, tales como puentes, etc. Proyectos de presas Establecimiento de métodos de construcción. 3. DRENAJE: Estudio de características de nivel freático
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Examen de las condiciones d alimentación y de escurrimiento natural del nivel freático: precipitación, hoya de contribución y nivel de agua de las corrientes 6. ¿Indicar y describir la clasificación de los cauces de las corrientes en función del transporte del agua? Solución La clasificación en función al transporte de agua en una cuenca tenemos: 1. PERENNES.-Corrientes con agua todo el tiempo, el nivel del agua subterránea mantiene una alimentación continua y no desciende nunca debajo del lecho del rio. 2. INTERMITENTES: Corrientes q escurren en estación de lluvia y se secan durante el verano, el nivel de agua freática se conserva por encima del nivel del lecho del rio solo en estación lluviosa, en verano el escurrimiento cesa u ocurre solamente inmediatamente después de las tormentas. 3. EFIMEROS: Existen apenas durante o inmediatamente después de los periodos de precipitación y solo transportan escurrimientos superficiales. 7. ¿Cómo está conformado sistema hidrológico global y mencionar la distribución del agua en la tierra? Solución Un sistema hidrológico se define como una estructura o volumen en el espacio rodeado por una frontera, que acepta agua y otras entradas, opera con ellas internamente y las produce como salidas, para analizar el sistema hidrológico integralmente, los agrupamos en tres subsistemas, así:
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Subsistema de agua atmosférica (A): que contiene los procesos de precipitación, Evaporación, intercepción y transpiración. Subsistema de agua superficial (B): que contiene los procesos de flujo superficial, Escorrentía superficial y, nacimientos de agua subsuperficial y subterránea y Escorrentía hacia ríos y océanos. Subsistema de agua subsuperficial (C): que contiene los procesos de infiltración, Recarga de acuíferos, flujo subsuperficial y flujo de agua subterránea, el flujo Subsuperficial ocurre en la capa de suelo cercana a la superficie, mientras que el Flujo de agua subterránea lo hace en estratos profundos de suelo y roca. CLASIFICACION DEL AGUA EN LA TIERRA: Total de agua: de agua Agua en mares y Océanos 97% Agua en los glaciares y Polares 2.4% Aguas subterráneas 0.54% Aguas superficiales 0.06% Aguas atmosféricas 0.01% 8. ¿Qué es precipitación, indicar las formas y su medición? Solución
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PRECIPITACION: Se define precipitación a toda forma de humedad, que originándose en las nubes, llega hasta la superficie terrestre. FORMAS DE PRECIPITACION: • Llovizna: consiste en pequeñas gotas de agua, con diámetro variable entre 0,1 y 0,5 mm, con velocidad de caída muy baja. Por lo general, la llovizna precipita de los estratos bajos de la atmósfera y muy rara vez sobrepasa el valor de 1mm/h de intensidad. • Lluvia: consiste en gotas de agua líquida, con diámetro mayor a 0,5 mm. La lluvia se identifica según su intensidad q puede ser ligera, moderada, fuerte. • Escarcha: es una capa de hielo, generalmente transparente y suave, que contiene bolsas de aire. Se forma en superficies expuestas, por el congelamiento de agua superenfriada que se ha depositado en ella, por llovizna o lluvia. • Nieve: está formada por cristales de hielos blancos o traslúcidos de forma compleja y aglomerados. Estos conglomerados pueden formar copos de nieve que pueden llegar a tener varios centímetros de diámetro. La densidad de la nieve fresca varía, por lo general, una capa de nieve acumulada de 125 a 500 mm, representan una lámina de agua líquida de 25.0 mm. • Granizo: es precipitación en forma de bolas o trozos irregulares de hielo, que se produce por nubes convectivas, la mayoría de ellas de tipo cúmulo-nimbus. El granizo puede ser esférico, cónico o de forma irregular y su diámetro varía entre 5 a más de 125 mm. • Bolas de hielo: están compuestas de hielo transparente o traslúcido. Pueden ser esféricas o irregulares, y cónica, por lo general, tienen menos de 5 mm de diámetro. MEDICION DE LA PRECIPITACION: 1. PLUVIOMETROS SIMPLES: En principio cualquier recipiente abierto de paredes verticales puede servir de pluviómetro, porque lo q interesa es retener el agua llovida para luego medirla, en el Sistema métrico se mide en mm y decimos de mm. Pero es necesario q estos instrumentos estén normalizados. 2. PLUVIOMETROS REGISTRADORES (PLUVIOGRAFOS): Los pluviómetros simples solo registran la cantidad de lluvia caída, y no dicen nada acerca de la intensidad q ella adquiere en el transcurso de la precipitación, lo cual se consigue con los pluviógrafos. La intensidad de lluvia es un parámetro importante para el diseño de obras hidráulicas, de ahí su importancia de los pluviógrafos. 3. PLUVIOMETROS TOTALIZADORES: Se utilizan cuando hay necesidad de conocer la pluviometría mensual o estacional de una zona de difícil acceso, donde solo se va unas pocas veces al año. ROQUE CHARCA, ROSAND - VI SEMESTRE
