HIDROLOGIA TALLER 1
PRESENTADO A:
ING. LISANDRO NÚÑEZ GALEANO
PRESENTADO POR:
EDWARD H. VELASCO GONZALEZ Cód. 7301092
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA INSTITUTO DE EDUCACION SUPERIOR A DISTANCIA INGENIERIA CIVIL BOGOTA 2013
ESTACION METEOROLOGICA
Una estación meteorológica es una instalación destinada a medir y registrar regularmente diversas variables meteorológicas. Estos datos se utilizan tanto para la elaboración de predicciones meteorológicas a partir de modelos numéricos como para estudios climáticos. En la actualidad existen equipos multifuncionales que permiten, además de detectar valores como dirección del viento, velocidad del viento, temperatura, humedad relativa e índice de pluviosidad, también el registro o memorización de tales valores. Puede seleccionar el intervalo de medición de la estación meteorológica. Si se desea, se pueden traspasar los datos memorizados desde la estación meteorológica a un ordenador. También puede usarse la estación meteorológica de forma online, transmitiendo los valores directamente al ordenador. Puede adaptar otros sensores a la estación meteorológica. Se usa, además de en la agricultura y en la jardinería, también en la industria y en el sector de la investigación.
Instrumentos y variables medidas
Los instrumentos comunes y variables que se miden en una estación meteorológica incluyen: Termómetro, medida de temperaturas, en diversas horas del día. Termómetros de subsuelo (geotermómetros), para medir la temperatura a 5, 10, 20, 50 y 100 cm de profundidad.
La temperatura del subsuelo se determina también en la misma condición de exposición que los termómetros de minima junto al suelo, de forma que se dispone de tres campos de geotermómetros en las estaciones de primer orden y de dos campos de geotermómetros en las de segundo orden. Los termómetros utilizados en cada campo son los mismos y en análoga distribución. Estas temperaturas se determinan a diferentes profundidades.(2 Cms, 5 Cms, 10 Cms, 20 Cms, 30 Cmc 50 y 100 cms) en grados Celsius (°C) Para las pequeñas profundidades 2 a 30 Cms se utilizan termómetros de varilla acobada, cuyo depósito permanece enterrado permanentemente a la
profundidad que se determine. Estas varillas van sujetas a un soporte apropiado, y todo el juego de termómetros se protege contra posibles golpes con una maya fina. La graduación de estos termómetros es en grados y décimas de grados centígrados (°C). Para definir la temperatura a 50 y 100 Cms se utilizan termómetros montados en vara de madera. La instalación se realiza en un pozo estrecho en el que se introduce la vara o porte de madera o metal, el termómetro ordinario es encerrado en un tubo de cristal en cuyo fondo, rodeando el depósito, va una cierta cantidad de parafina, el conjunto va dentro de un tubo de madera a la profundidad requerida que permite ver la columna y la escala del termómetro. Una tapa de de zinc o metal con asa, sirve para sacar el aparato y realizar las lecturas, y evita que entre agua en el pozo del termómetro. Termómetro de mínima junto al suelo, mide la temperatura mínima a una distancia de 15 cm sobre el suelo. Termógrafo, registra automáticamente las fluctuaciones de la temperatura. Barómetro, medida de presión atmosférica en superficie.
Este es un instrumento para medir la presión atmosférica, es decir la fuerza por unidad de superficie ejercida por el peso de la atmósfera. El peso del
aire ejerce una presión sobre la tierra, que es denominada presión atmosférica.
Pluviómetro, medida de la cantidad de precipitación.
Un pluviómetro es un aparato que sirve para medir la cantidad de precipitación caída durante un cierto tiempo. La idea base de este dispositivo descansa en el hecho de que la lluvia se mide por la cantidad de milímetros que alcanzaría el agua en un suelo perfectamente horizontal, que no tuviera ningún tipo de filtración o pérdida. Se han ideado infinidad de artilugios para este cometido, pero con el fin de hacer las medidas
uniformes, la OMM (Organización Meteorológica Mundial ) recomienda una serie de normas destinadas a que las medidas, por una parte, tengan la adecuada precisión y por otra, sean capaces de evitar múltiples errores que harían inviables y absurdas las medidas.
Psicrómetro o higrómetro, medida de la humedad relativa del aire y la temperatura del punto de rocío.
Un psicrómetro es un aparato utilizado en meteorología para medir la humedad o contenido de vapor de agua en el aire, distinto a los higrómetros corrientes. Los
psicrómetros constan de un termómetro de bulbo húmedo y un termómetro de bulbo seco. La humedad puede medirse a partir de la diferencia de temperatura entre ambos aparatos. El húmedo medirá una temperatura inferior producida por la evaporación de agua. Es importante para su correcto funcionamiento que el psicrómetro se instale aislado de vientos fuertes y de la luz solar directa.
Piranómetro, medida de la radiación solar global (directa + difusa).
Radiómetro solar que mide la radiación semiesférica total, difusa y directa, generalmente sobre una superficie horizontal. Suprimiendo la radiación directa con un disco parasol, se puede medir la radiación difusa. Su elemento fundamental es una termopila sobre la que índice la radiación a través de dos cúpulas semiesféricas de vidrio. El aparato se calibra según normas establecidas en mV por kW/m2. Se llama también solarímetro o actinómetro.
Heliógrafo, medida de las horas de luz solar.
El heliógrafo es un aparato meteorológico que mide la duración de la insolación diaria. La duración de la insolación se halla concentrando los rayos solares sobre una banda de cartulina teñida de azul que se quema en el punto en que se forma la imagen del sol. Se utiliza como focalizador una esfera de cristal, de forma que no es necesario mover este foco constantemente debido al movimiento aparente del sol a lo largo del día y del estacionario. La banda se fija por medio de ranuras a un soporte curvo y concéntrico con la esfera y tiene impresa una escala de 30 minutos. Si el sol luce durante todo el día sobre la banda se forma una traza carbonizada continua y la duración de la insolación se determina midiendo la longitud de la traza carbonizada. Si el sol brilla de forma discontinua, dicha traza es intermitente. En este caso, la insolación se determina sumando la longitud de las trazas resultantes.
Anemómetro, medida de la velocidad del viento y veleta para registrar su dirección.
El anemómetro es un aparato meteorológico que se usa para la predicción del tiempo y, específicamente, para medir la velocidad del viento. Así mismo es uno de los instrumentos de vuelo básico en el vuelo de aeronaves más pesadas que el aire. En meteorología, se usan principalmente los anemómetros de cazoletas o de molinete, especie de diminuto molino cuyas tres aspas se hallan constituidas por cazoletas sobre las cuales actúa la fuerza del viento; el número de vueltas puede ser leído directamente en un contador o registrado sobre una banda de papel (anemograma), en cuyo caso el aparato se denomina anemógrafo. Aunque también los hay de tipo electrónicos. Para medir los cambios repentinos de la velocidad del viento, especialmente en las turbulencias, se recurre al anemómetro de filamento caliente, que consiste en un hilo de platino o níquel calentado eléctricamente: la acción del viento tiene por efecto enfriarlo y hace variar así su resistencia; por consiguiente, la corriente que atraviesa el hilo es proporcional a la velocidad del viento.
Veleta, que indica la dirección del viento.
Nefobasímetro, medida de la altura de las nubes, pero sólo en el punto donde éste se encuentre colocado.
Clasificación de las estaciones meteorológicas
1. Observatorio sinóptico de superficie 2. Observatorio meteorológico aeronáutico 3. Estación termopluviométrica
4. Estación pluviométrica 5. Estación meteorológica automática 6. Estación evaporimétrica ESTACION HIDROMETRICA
Las estaciones hidrométricas consisten esencialmente en una o varias reglas graduadas (escala o limnímetro) colocadas verticalmente y perfectamente niveladas entre sí y con referencia a un plano dado (el cero Wharton corresponde al cero de la escala del Puerto de Montevideo) en una sección de río, arroyo, laguna o embalse. Mediante el auxilio de un operador (escalero) que reside o trabaja en las proximidades de la estación se registra en planillas los niveles observados a horas preestablecidas y todo otro evento relevante para el funcionamiento de la estación. Estas planillas se remiten mensualmente a las oficinas de la DNH para su procesamiento.
VISITA ESTACION METEOROLOGICA
CIUDAD SAN GIL SANTANDER.
La visita fue realizada a la estación meteorológica de la CORPORACIÓN AUTONOMA REGIONAL DE SANTANDER (CAS), localizada en la Carrera 10 con calle 13, centro de la ciudad de San Gil, y se encuentra instalada en la terraza del edificio donde actualmente funcionan sus oficinas. Es una estación digital de última generación, adquirida por la Corporación en el mes de mayo del año en curso y es operada por el Ingeniero Ramiro Acosta Ortiz, quien explicó el funcionamiento de esta y los fenómenos que registra. La información suministrada corresponde al registro de los dos últimos meses, los cuales se adjuntan al presente informe. La estación analiza todos los puntos vistos en el marco teórico del informe y pueden ser subidos a la red nacional.
Localización de la estación. Foto tomada desde la calle 14 con Carrera 8.
Terraza del edificio de la CAS.
REGISTRO DE DATOS MES DE MARZO DE 2013
VISITA ESTACION HIDROMETRICA CIUDAD SAN GIL SANTANDER.
Caseta del limnímetro sub cuenca Rio Fonce, cuenca Rio Suarez. En un sentido amplio, el objetivo fundamental de la hidrología y más precisamente de la hidrometría es proveer datos relacionados con la distribución espacial y temporal del agua sobre la tierra; esta es la información que requieren los proyectos de planeamiento y manejo de los recursos hídricos, para los cuales es indispensable conocer las variaciones de cada una de las corrientes y cuerpos de agua. La mayor parte de la información hidrológica directa se obtiene en puntos de observación y medición, ubicados en ríos y/o cuerpos de agua, denominados estaciones hidrométricas, el conjunto de estos puntos constituye la red hidrométrica y ambiental.
Para las mediciones el nivel de agua se utilizan dos tipos de instrumentos: los de lectura directa como la mira hidrométrica o limnímetro, el limnicontacto y el maxímetro, y los registradores que se conocen bajo el nombre de limnígrafos. Para la medición de las velocidades de las corrientes se emplean los correntómetros o molinetes hidrométricos cuya hélice gira vertical u horizontalmente al recibir el impulso de la corriente; en condiciones hidráulicas especiales se usan flotadores y trazadores como sales, colorantes e isótopos radiactivos. Durante la ejecución de aforos sean estos líquidos o sólidos se utilizan diversos equipos y accesorios como malacates, varillas de vadeo, contadores de revoluciones, escandallos o tocadores de fondo, muestreadores de sedimentos, molinetes, equipos automáticos para aforo químico, además, de los instrumentos específicos de topografía y batimetría.
Objetivos del monitoreo
Seguimiento del agua como elemento de la naturaleza y como recurso. Permite conocer y realizar un diagnóstico sobre el estado en su fase continental agua superficial y subterráneo y evaluar tendencias temporales y espaciales de la cantidad y calidad del recurso a partir de series históricas; Control y vigilancia. Permite a las autoridades ambientales conocer las condiciones de cantidad, calidad y disponibilidad del agua para los diferentes usos y evaluar los efectos que sobre el recurso tienen los diferentes proyectos que lo utilizan; Modelamiento. Permite representar y conocer las características de los cuerpos de agua, la predicción de la variación de estas características y la verificación de ciertos En Colombia existen cerca de 1400 estaciones hidrométricas, de las cuales cerca de 820 pertenecen al IDEAM y en cada una ellas se toman diariamente lecturas de nivel por parte de un observador, persona que reside o trabaja cerca sitio de la estación, o mediante equipos automáticos que registran instantáneamente la evolución del nivel en corrientes y depósitos de agua. El IDEAM y otras instituciones como las Corporaciones Autónomas Regionales, Empresas de Servicios Públicos, Distritos de riego y/o drenaje, Hidroeléctricas y gremios de la producción, entre otros, que operan redes, dan entrenamiento e instrucción a los observadores para la toma adecuada y oportuna de datos y les asigna una tarifa mensual para la compra de los mismos.
Instrumentos y equipos para medir niveles
La forma más sencilla y económica, sin ser la más precisa, es la toma de datos mediante la lectura de instrumentos por parte del observador en horas fijas establecidas por normas internacionales dictadas por la Organización Meteorológica Mundial, con el propósito de estandarizar estadísticamente el origen de las series históricas y los procedimientos para el manejo de las mismas. Para obtener el detalle permanente y preciso de cómo varían y que cifras alcanzan los niveles en las distintas épocas hidrológicas, es decir, en temporadas húmedas, secas e intermedias, se recurre a equipos automáticos mecánicos o digitales cuyo producto, en el primer caso, es una gráfica que relaciona hora y nivel, y en el segundo caso una tabla con registros digitales, que posteriormente se interpretan a través de software especializado, suministrado por las diferentes agencias comerciales de instrumentación hidrométrica.
Observación directa
La medición directa y puntual de nivel a una hora determinada, se realiza mediante la utilización de instrumentos con diferente conformación física y diferente protocolo de operación. Se conocen la mira hidrométrica ó limnímetro, maxímetro, limnicontacto.
Mira hidrométrica o limnímetro
La mira hidrométrica o limnímetro es una regla graduada dispuesta en tramos de (1) metro, que se utiliza para medir las fluctuaciones de los niveles del agua en un punto determinado de una corriente o de un cuerpo de agua.
CONFORMACION DE LA RED HIDROMETEOROLOGICA
La subdirección de Normalización y Calidad Ambiental está encargada del desarrollo de la Red hidrometeorológica, para los cuales está conformada por dos grupos de trabajo:
Grupo Operativo de la red hidrometeorológica, está conformado por tres personas. (Un Conductor, un Aforador, un Inspector). Este grupo es el encargado de realizar la instalación, referenciación, realización de Aforos, mantenimiento para cada estación limnimetrica y metereologica, revisión del funcionamiento de equipos meteorologicos que maneja las estaciones climatológicas ordinarias. Conductor: Es el encargado de conducir el vehículo y asistir como auxiliar de apoyo al inspector en las actividades requeridas por la red. Aforador: Es el encargado de realizar los vadeos con el molinete en los ríos, servir de cadenero al inspector, y del mantenimiento de las estaciones. Inspector: Es el encargado de operar equipos de topografía, de medición de aforos y llevar las respectivas carteras, también es el encargado de revisar las libretas de observaciones diarias de cada estación, recolección y suministro de papelería, inducción a observadores en los diferentes parámetros hidrometeorologicos, tramitar los contratos a los observadores y es el responsable de llevar inventario de materiales y equipos del almacén de la red. Grupo de Apoyo de la red hidrometeorologica, esta conformada por Veinticuatro personas. Este grupo es él más importante para la red ya que sin el no existiría esta, son los encargados de tomar toda la información tanto hidrométrica como meteorologica. Observador: Es la persona encargada de tomar las lecturas horarias, diarias tanto hidrométricas como metereologicas, otra función es la del mantenimiento superficial de cada una de ellas y notificar a la oficina central cualquier caso extraordinario que le pueda suceder a la estación. Grupo de Análisis de la información de la red hidrometeorologica, esta conformada por una persona. Se encarga de la recopilación y análisis de la información de campo. El Analista es la persona encargada de analizar la información meteorológica como precipitación, temperaturas de termómetro húmedo, seco, máxima y mínima, evaporación, brillo solar, recorrido y dirección del viento, nubosidad, humedad relativa de las estación Climatológicas Ordinarias, Procesamiento de datos hidrometeorológicas a la base de datos SIHIMET 7.0, Referenciación topográfica de las estaciones Limnimétricas y Limnigráficas
Para la medición de la precipitación media existen varios métodos, en los que se encuentran: El método aritmético; El método de las Isoyetas y el método del polígono de Thiessen. Para efectos de este trabajo se tendrán en cuenta los dos últimos. METODO DE LAS ISOYETAS.
Es el método más exacto para promediar la precipitación sobre un área . La localización de las estaciones y las cantidades de lluvia se grafican en un mapa adecuado y sobre este se dibujan las líneas de igual precipitación (Isoyetas). La precipitación promedio se calcula ponderando la precipitación entre Isoyetas sucesivas (tomando el promedio de dos valores de las Isoyetas) por el área de las Isoyetas, totalizando estos productos y dividiendo por el área total. METODO DEL POLIGONO DE THIESSEN.
El procedimiento grafico en el método del polígono de Thiessen es el siguiente: -
-
Se unen las estaciones mas cercanas `por medio de líneas rectas sin que estas se crucen Despúes de trazar las líneas, las figuras que deben quedar son triangulos Se trazan perpendiculares por el punto medio de cada triangulo y el punto resultado de la intersección de dichas perpendiculares es el centro geométrico. Los lados de los polígonos son el límite de las áreas de influencia de cada estación.
METODOLOGIA UTILIZADA Para el cálculo de precipitación media de la Sub-cuenca de la quebrada la Pilona se emplearon los métodos de cálculo de las ISOYETAS y el método de los polígonos de THIESSEN. Para el cálculo de las áreas y construcción de polígonos e isoyetas se utilizó el programa de AUTOCAD, haciendo una digitalización de la copia de la plancha del IGAC. ESTACIONES SELECCIONADAS
ANÁLISIS DE PRECIPITACIÓN MEDIA - SUBCUENCA QUEBRADA LA PILONA ESTACIONES SELECCIONADAS
ESTACIÓN Nº
NOMBRE
COORDENADAS LATITUD
LONGITUD
ELEVACIÓN PRECIPITACIÓN m.s.n.m.
m. m.
1 PRADERA
05º 74º 08´ 00´ N 1044338 W 994186
2703
936.4
2 TACHI
04º 74º09´ 56´ N 1036976 W 960911
2650
886.7
04º 74º13´ 3 PRIMAVERA 51´ N 1027752 W 984941
2590
854.2
CUADROS DE CÁLCULO CALCULO ISOYETAS Isoyetas
Precipitacion media (mm)
Area Isoyetas (Km2)
P1 x A1 (mm x Km2)
15001600
1550
1,51
2340,5
16001700
1650
12,9
21285
17001800
1750
2,5
4375
16,91
28000,5
TOTAL
P=1655,85 mm P
P 1 xA1 A
POLIGONO (THIESSEN)
Estacion
Precipitación P1(mm)
Area A1 (Km2)
P1xA1 (mm x Km2)
Pradera
854
0
0
Tachi
1121
0
0
Primavera
1454
16,91
31621,7
16,91
31621,7
TOTAL
P
P 1 xA1 A
P=1870 mm
Una de las Principales causas por la que se ha visto afectado el ciclo hidrológico es por el Calentamiento Global, ya que en el transcurso de los años, por el avance de la ciencia y la Tecnologia, se han presentado intensas sequias e inundaciones con lluvias en épocas diferentes del año temperaturas elevadas, poca agricultura, por los excesos de calor y excesos de frio. En nuestro país se afectan más unas regiones que otras ya sea por la topografía del terreno.
La mayor parte de agua se gasta en la agricultura, la ganadería, la producción de energía, el consumo humano; un factor muy importante en los recursos hídricos es la agricultura con la ganadería que se apodera del 70% de agua por el conjunto de actividades se requiere, se puede decir que para el 2050 el aumento de alimento es de un 60% más con respecto a la temporada actual y en zonas donde es más escaso tiende a hacer mas consumidor en función de la agricultura.
Los efectos de del Niño están dados por temporadas de calor e incendios, sequias, ríos secos y que se desprenden las paredes de los ríos por causa de que se seca o muere la vegetación en estas partes, por ser una zona montañosa alta al presentar precipitaciones se reducen más de un 50% reduciendo los caudales medios hasta llegando a los puntos más bajos en la historia.
En el Sector Eléctrico trae como consecuencia el Racionamiento del Servicio eléctrico y con esto se traen grandes pérdidas de dinero.
En el sector Pecuario la falta de producción de pastos por la poca disponibilidad hídrica hace que la producción de carne y de leche disminuya drásticamente. Con el paso del Niño quedan consecuencias en la agricultura, en el sector pecuario, energético, y perdida de bosques producida por los incendios, y en la salud se incrementan las enfermedades como la malaria.
Enseñar al niño que el Líquido preciado para que la raza humana pueda seguir viviendo en esta hermoso Planeta es el Agua y por tal motivo debemos cuidarla, no desperdiciándola, sino aprovecharla para el beneficio de la comunidad. No arrojar basuras ni desechos tóxicos, ni sanitarios a las Fuentes Hídricas. Reciclar o reutilizar las aguas para una segunda Utilización. Pensar que si seguimos malgastando nuestro recurso hídrico, la Tercera Guerra Mundial será por el Agua. Por eso debemos de concientizarnos y no talar sino al contrario general una cultura de siembra de arboles para que así nos ayuden a conservar el agua. Tratamiento de aguas residuales.
Para mi caso los datos que coloco son los que corresponde a Barbosa Santander, Las coordenadas geográficas son: 05º 55 50 N y 73º 36 59 O ’
”
’
”
Grafica
Según la tabla los meses en que se presenta déficit hídrico son los siguientes: Enero, Febrero, Marzo y Diciembre.
Y los meses en que se presenta exceso de agua son los siguientes: Mayo, Junio y Julio.
