UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA NO. 1
Hidrom etereolog etereolog ia y evapotrans evapotrans piración piración
HIDROLOGIA
INTEGRANTES: JORGE RIAÑO RIAÑO AR IAS COD. D7302002
LISANDRO NUÑEZ NUÑEZ DOCENTE
BOG OTA, 2013-11 2013-11
INTRODUCCIÓN
El agua se considera tal vez el compuesto de mayor importancia para el hombre sobre la superficie de la tierra. De su comportamiento y características dependerá gran parte de las actividades básicas de alimento e higiene realizadas. Entender el comportamiento del agua a través de las etapas de su ciclo permitirá sacar el máximo provecho de sus beneficios, pero si al contrario no se atienden las señales que genera el aumento o disminución del volumen de este recurso resultara en graves consecuencias como inundaciones o sequias en el futuro. La hidrología y las herramientas que proveen los programas de computación permiten de una manera eficiente sacar el máximo provecho a los recursos hidráulicos en las obras de ingeniería de tal manera que se puede predecir el comportamiento de cualquier tipo de afluente, controlando su energía y convirtiéndola en beneficio para la comunidad.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL Identificar los conceptos básicos y equipos utilizados en el campo de la HIDROLOGÍA y su aplicación en la construcción de obras civiles
OBJETIVOS ESPECIFICOS
-
Evaluar en una visita de campo, sustentando teóricamente los equipos utilizados en la medición de las condiciones atmosféricas e hidrométricas.
-
Identificar los métodos validos para calcular la precipitación media de una cuenca.
-
Calcular con base en datos suministrados por programas de computación relacionados, los índices de déficit hídrico y exceso de agua en cualquier parte del mundo.
-
Identificar los criterios básicos necesarios para la toma de decisiones en la construcción de obras civiles respecto al comportamiento del agua en eventos futuros.
PUNTO 1 1. Se debe realizar una visita a una estación: una meteorológica y una hidrológica con fin de conocer los diferentes tipos de estaciones, así como los diferentes equipos que operan en ellas. Estaciones de monitoreo: 1.1 Estaciones hidrológicas: Equipos utilizados en la medición del comportamiento del agua a través del tiempo. El objetivo es registrar de manera periódica el aumento o disminución del caudal o precipitación de agua en la zona, siendo estos una herramienta indispensable en la toma de decisiones en el aprovechamiento de zonas de cultivo, la construcción de obras y la identificación de señales de alarma para la comunidad aledaña a esas zonas. Mide parámetros como: -
Nivel de agua. Velocidad de la corriente de agua. Áreas parciales. Medicion indirecta a partir del numero de vueltas de la hélice del molinete.
De acuerdo a lo indicado se identifican dos clases claras de estaciones hidrológicas:
1.1.1 Medidores de caudales - Registro manual
Consisten en reglas previamente graduadas colocadas verticalmente con respecto a un plano de referencia sobre el afluente en estudio
1.1.1.1 Estación limnigrafica De acuerdo a las necesidades, recursos y acceso a las estaciones se utilizan ampliamente los medidores automatizados, de esta manera se puede tener una mayor continuidad y menor probabilidad de falla en la to ma de datos. Limnigrafo: Dispositivo que se utiliza para medir el nivel del agua a intervalos de tiempo determinados.
1.1.1.2 Mareógrafo: Dispositivo para medir las oscilaciones del nivel del mar.
1.1.2 Medidores de precipitación: Estaciones dotadas de dispositivos llamados pluviografos o pluviometros. Se utilizan para registrar valores y duración del fenómeno de lluvia. 1.1.2.1 Pluviografo: Dispositivo utilizado para registrar en forma continúa la cantidad total y duración de la lluvia en (mm). Este equipo permite de una manera automatizada dar un dato ajustado a la realidad de la distribución de la lluvia en un sector por un periodo de tiempo y clasificar el punto como de influencia débil, moderada o fuerte.
1.1.2.2 Pluviómetro: Dispositivo que mide la cantidad de agua precipitada en mm. Difiere del pluviografo en no poder tomar de manera continua el dato de precipitación, sin embargo es ampliamente utilizado por su economía y fácil manejo.
Estaciones meteorológicas: Lugar destinado a medir y registrar las variables meteorológicas. Están dispuestos una serie de dispositivos utiles para calcular las variaciones en cuanto a: -
Velocidad y dirección del viento Temperatura HR Evaporación Horas Radiacion del sol
Entre los equipos mas utilizados se cuentan:
Higrotermografo: Dispositivo utilizado para calcular de manera simultánea la temperatura y humedad relativa
Tanque evaporímetro:
Helio pirógrafo:
Dispositivo para medir la evaporación efectiva de una zona. Se mide en mm de agua evaporada y da una clara idea del índice de evapotranspiración de la zona
Dispositivo que registra la duración de la luz solar
PUNTO 2 Variación espacial de la precipitación Para desarrollar este punto se adjunta dos planchas del IGAC a una escala 1:100.000. El punto de cierre de la cuenca son en las coordenadas 1.025.285,17 N y 979.941,60 E, que se encuentra sobre el río Subachoque. -
La subcuenca tiene tres estaciones de lluvia: La Pradera, Tachi y La Primavera, el cual se adjunta la información de valores totales mensuales de precipitación en mm.
-
El propósito de este punto, es suficiente disponer del límite de la cuenca, con suficiente espacio adicional para ubicar las estaciones con las que se desarrollará el ejercicio.
-
Deben calcular la precipitación media mensual por: o Método de Thiessen o Método de las Isoyetas.
a) DATOS SACADOS DE ARCHIVO ADJUNTO (Bloc de Notas) Calculo de la precipitación promedio por estación en los lapsos de tiempo especificados en cada uno.
Estacion 1
Coordenadas
1
N 0500 - W 7408
Fecha proceso Años
14/01/2013 1956 - 1990
Enero
33.5
Febrero
37.5
Marzo
64.8
Abril
103.8
Mayo
105.4
Junio
77.6
Julio
56.4
Agosto
55.4
Septiembre
75.4
Octubre
147.8
Noviembre
116.2
Diciembre
62.6
Vr Anual Prom. Anual
936.4
78.03
s / m m
Estacion
Coordenadas
2
N 0456 - W 7409
Enero
30.3
Febrero
44.7
Marzo
65
Fecha proceso
14/01/2013
Abril
Años
1987 - 2012
Mayo
100.2
Junio
69.2
Julio
58.2
Agosto
63.7
Septiembre
73.6
Octubre
114
Noviembre
103
Diciembre
49.8
Estacion
Coordenadas
3
N 0451 - W 7413
115
Vr Anual
886.7
Prom. Anual
73.89
Enero
31.7
Febrero
39.4
Marzo
63.1
Abril
101
Fecha proceso
14/01/2013
Mayo
103.9
Años
1963 - 1999
Junio
68.6
Julio
54.4
Agosto
60.1
Septiembre Octubre
75 115.6
Noviembre
95.7
Diciembre
45.7
Vr Anual
854.2
Prom. Anual
71.18
s / m m
s / m m
b) Para el calculo de la “precipitación media” de acuerdo al área de influencia determinada por la cuenca SIBACHOQUE se traslaparon las dos planchas (archivo adjunto y se ubicaron los puntos de cierre y de localización de las estaciones obteniendo los siguientes resultados CALCULO PRECIPITACIÓN MEDIA
CUENCA RIO SUBACHOQUE Estación
Coordenadas
Punto de cierre
N 1.025.285,17 E 979.941,60
1
N 0500 - W 7408
2
N 0456 - W 7409
3
N 0451 - W 7413
METODO ARITMETICO
Estación 1 1 2 3 PREC MEDIA TOTAL
Precipitación promedio 78.03 73.89 71.18
74.37
METODO THIESSEN
Estacion 1
Precipitación promedio
Área Carta (cm^2)
rea terreno (m^2)
Factor ponderacion
Precipitación ponderada
1 2 3
78.03
15.58
15580000
0.39
30.61
73.89 71.18
4.33 19.81
4330000 19810000
0.11 0.50
8.05 35.50
39.72
39720000
1
74.16
TOTAL
METODO ISOYETAS
Estación
1 2 3 TOTAL
Precipitación promedio
Área Carta (cm^2)
Área terreno (m^2)
Precipitación promedio estimada
6.92
6920000
80.1
0.18
14.02
9.71
9710000
75.96
0.25
18.65
15.93
15930000
72.54
0.40
29.22
6.98
6980000
69.825
0.18
12.33
39.54
39540000
1
74.22
Factor Precipitación ponderación ponderada
78.03 73.89 71.18
CUADRO COMPARATIVO METODO ARITMETICO METODO THIESSEN 74.37
Precipitación media Cuenca SIBACHOQUE
METODO ISOYETAS
74.16
74.22
Punto 3
Para el lugar de residencia encuentre las variables climáticas. Con los datos obtenidos efectúe una gráfica donde se evidencie la variación mes a mes de la precipitación (mm/mes) y la evapotranspiración (mm/mes). En qué meses se presenta déficit hídrico y en cuales meses se presenta un exceso de agua?. NOMENCLATURA
Prc: Prc: Prc. cv: Wet days: Tmp mean: Tmp. max: Tmp. min: Grnd Frost: Rel.hum: Sunshine: Wind (2m): ETo: ETo:
Precipitación (mm/mes) Precipitación en (mm/día) Coeficiente de variación de la precipitación (%) Numero de días al mes con más de 0.1 mm de precipitación (días) Temperatura media (°C) Temperatura máxima (°C) Temperature minima (°C) Numero de días al mes con congelamiento del suelo (días) Humedad relativa (%) Brillo solar como porcentaje de la longitud del día (%) Velocidad del viento a 2 metros sobre la superficie (m/s) Evapotranspiración (mm/mes) Evapotranspiración (mm/día)
DATOS PARA Bogotá D.C (COLOMBIA)
Latitude:
4.598°
Longitude:
-73.924°
Elevation: 2 580m
Prc. Wet Tmp. Tmp. Tmp. Grnd Rel. Sun Wind Month Prc. Prc. cv days mean max. min. Frost hum. shine (2m) ETo ETo mm/m mm/d % days °C °C °C days % % m/s mm/m mm/d Jan 30 1.0 91.0 8.1 13.2 19.7 6.7 3.0 76.6 50.9 2.2 88 2.9 Feb 46 1.6 69.5 11.1 13.6 19.9 7.3 2.2 76.1 45.1 2.2 82 2.9 Mar 66 2.1 54.8 13.9 14.1 19.7 8.5 1.5 76.7 36.0 2.2 89 2.9 Apr 129 4.3 41.8 19.0 14.2 19.3 9.2 1.0 78.0 25.6 2.0 77 2.6 May 131 4.2 41.4 21.2 13.9 18.8 9.0 1.0 79.3 25.3 2.1 76 2.5 Jun 137 4.6 49.3 22.2 13.4 18.1 8.8 1.2 78.5 25.4 2.3 72 2.4 Jul 122 3.9 45.3 21.1 13.0 17.7 8.4 1.5 77.7 30.3 2.5 77 2.5 Aug 97 3.1 51.5 19.8 13.1 18.1 8.1 1.7 77.5 30.8 2.4 80 2.6 Sep 92 3.1 51.2 18.1 13.2 18.5 8.0 1.7 77.3 31.5 2.2 79 2.6 Oct 122 3.9 36.4 19.5 13.6 18.9 8.4 1.5 78.2 29.3 1.9 78 2.5 Nov 100 3.3 41.4 16.4 13.8 19.1 8.6 1.4 79.2 35.8 1.9 75 2.5 Dec 48 1.5 62.5 10.9 13.3 19.3 7.3 2.5 77.3 46.3 2.1 83 2.7 Total 1 117 958
a) PRECIPITACIÓN MENSUAL (mm/m)
Mes
Prc.
Precipitación mensual (mm/m) Bogota
mm/m Enero
30
Febrero
46
Marzo
66
Abril
129
Mayo
131
Junio
137
Julio
122
Agosto
97
Septiembre
92
Octubre
122
Noviembre
100
Diciembre
48
Total
140 ) m / m m ( N O I C A T I P I C E R P
129
131
137 122
122
120 97
100 80
66
60 40
100 92
48
46 30
20 0 Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sept
Oct
Nov
Dic
MESES
1 117
De acuerdo al grafico: -
Los meses de mayor precipitación fueron; Abril, Mayo, Junio, Julio y Octubre. Los meses de menor precipitación fueron; Enero, Febrero, Marzo y Diciembre. Se presenta un aumento gradual del índice de precipitación desde el mes de Enero hasta Junio donde desciende nuevamente. La mayoría del año presenta un importante índice. No se presentan estaciones donde se marque un cambio considerable y constante. Promedio de precipitación anual: 93.3 (mm/m).
b) EVAPOTRANSPIRACION MENSUAL mm/m Mes
ETo mm/m
Evapotranspiracion mensual Bogota
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto
88 82 89 77 76 72 77 80
Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Total
79 78 75 83 958
100
89
88 82
80
77
76
Abr
May
72
77
80
79
78
Ago
Sept
Oct
83 75
n o i c a 60 r i o p s n a 40 r t o v E
20
0 Ene
Feb
Mar
Jun
Jul
Nov
Dic
MESES
De acuerdo al grafico: -
Se presenta un índice relativamente constante de evapotranspiración Promedio evapotranspiración anual: 79.67 Los meses de menor índice son; Junio, Noviembre, Mayo y Abril. Los meses con mayor índice son; Marzo, Enero, Diciembre. Este factor depende directamente de las características del suelo y las plantas dando una idea de las condiciones de aridez del área.
Cal c u lo De Dé fi ci t Y Ex c es o H íd ri c o Formulas a utilizar -
Reserva o o o
-
Variable Reserva o
-
Evapotranspiración real o Periodo húmedo ETRi = ETi o Periodo seco ETRi = Pi + VRi
Nomenclatura
-
o
-
Pr = Precipitación ET = Evapotranspiración Res = Reserva de agua VR = Variable de la reserva ETR = Evapotranspiración real
Deficit Def = ETi – ETRi
Exceso o o
BALANCE HÍDRICO Reserva. Máxima
100 mm/s
L I R B A
Pr. ET Pr - ET Res. VR ETR Deficit Exceso
O Y A M
O I N U J
O I L U J
O T S O G A
E R B M E I T P E S
E R B U T C O
E R B M E I V O N
E R B M E I C I D
O R E N E
O R E R B E F
O Z R A M
129 77
131 76
137 72
122 77
97 80
92 79
122 78
100 75
48 83
30 88
46 82
66 89
52
55
65
45
17
13
44
25
-35
-58
-36
-23
52
100
100
100
100
100
100
100
65
7
0
0
52
48
0
0
0
0
0
0
-35
-58
-7
0
77
76
72
77
80
79
78
75
83
88
53
66
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
29
23
0
7
65
45
17
13
44
25
0
0
0
0
RTA
Se reorganizaron los meses de acuerdo a la diferencia entre la precipitación y la evapotranspiración. ABRIL sería el primer mes húmedo después de una temporada seca.
DEFICIT HÍDRICO: Febrero – Marzo EXCESO HÍDRICO: Mayo – Junio – Julio – Agosto – Septiembre – Octubre - Noviembre