Trabajo De Investigació Investigación n Nombres
: Chulle Gordillo, Manuel
Facultad
: Ingeniería De Minas
Ciclo
: VII
Tema
: Tratamiento Tratamiento De Datos Hidrometeorológicos
Asignatura Docente
: Hidrología y Recursos
: Ing. Zeta lores
Universidad : !ni"ersidad #acional De $iura
201 !A"o de la consolidación del #ar de $rau%
Tratamiento de Datos &idrometeorológicos INFORMACION HIDROMETEOROLÓGICA. %as necesidades de in&ormación hidrometeorológica est'n íntimamente ligadas a los o()eti"os del estudio hidrológico y a la metodología seleccionada y esta *ltima a su "e+, a la disoni(ilidad del tio de datos. -n líneas generales uede disonerse de la in&ormación siguiente •
'luviom(trica: Constituida or datos de la red de estaciones lu"iom/tricas e0istentes en la cuenca o cuencas "ecinas de características clim'ticas arecidas y con toogra&ía, suelos "egetación similares. De acuerdo con el o()eti"o del estudio, la in&ormación lu"iom/trica uede estar constituida or l'minas de reciitación diaria, mensual, anual1 l'minas m'0imas y mínimas en 23 horas o (andas lu"iogr'4cas de reciitación instant'nea de las llu"ias m's críticas. $or e)emlo si el royecto es con 4nes de drena)e, la in&ormación con"eniente seg*n el tama5o del 'rea colectora, uede estar constituida or reciitaciones m'0imas en 23 horas o intensidades m'0imas ara di&erentes eriodos de duración, y &recuencia, esta *ltima in&ormación es o(tenida de las (andas lu"iogr'4cas1 mientras m's e6ue5a sea el 'rea colectora hay necesidad de contar con in&ormación de reciitación en eriodos mas cortos, trat'ndose de cual6uier otro royecto de a(astecimiento de agua 7 riego, consumo o(lacional, hidroenerg/tico, etc.8 es su4ciente contar con in&ormación lu"iom/trica re&erente a reciitación mensual. $ara royectos de regulación trans"ases de cuencas, la in&ormación lu"iom/trica uede estar constituida or reciitación mensual y9o anual.
•
Fluviom(trica o &idrom(trica: Reresentada or datos de descarga de los ríos, 6ue(radas y arroyos de la cuenca o cuencas contiguas con características similares. -stos datos son registrados en estaciones hidrom/tricas 7limnim/tricas y limnigr'4cas8, re"iamente cali(radas. %a in&ormación uede consistir, seg*n el o()eti"o del estudio, en descargas medias diarias, descargas medias mensuales y anuales o tam(i/n en descargas m'0imas y mínimas instant'neas o re&eridas a un cierto eríodo de tiemo.
$or e)emlo ara royectos de a(astecimientos de agua es su4ciente la in&ormación de descargas medias mensuales, mientras 6ue ara royectos de alcantarillas, uentes, control de inundaciones, ali"iaderos de resas y otros, es necesario contar con gastos instant'neos 6ue ueden deducirse de las (andas limnigr'4cas corresondientes a los e"entos m's críticos. $ara o(ras de toma, adem's de los m'0imos instant'neos hay necesidad de conocer los gastos mínimos romedio mensuales.
CLIMATOLOGÍAGENERAL. -n la mayor arte de casos e0iste tam(i/n la necesidad de contar con datos de estaciones climatológicas de la cuenca. -stos datos normalmente corresonden a e"aoración, e"aotransiración y temeratura. Cuando no se disone de datos de e"aotransiración e0iste la necesidad de estimarlo a artir de m/todos indirectos mediante el uso de ecuaciones emíricas, en tal caso es necesario disoner de in&ormación climatológica adicional re&erente a "ientos, radiación solar o insolación, humedad relati"a y resión atmos&/rica. -n el $er*, la in&ormación hidrometereológica se encuentra disoni(le en la o4cina de ser"icio #acional de Meteorología e hidrología : ;-#
calidad >cómo odremos entonces lani4car, dise5ar y oerar racionalmente los royectos hidr'ulicos? -n todos los casos, la in&ormación hidrometeorológica recoilada es una masa (ruta de datos, algo así como una materia rima, 6ue es necesario anali+ar, seleccionar, rocesar y sinteti+ar en ocos datos 7=roducto=8 maniula(les y *tiles ara el dise5o, lo cual es osi(le gracias a la -stadística y C'lculo de $ro(a(ilidades.
RECOPILACION DE INFORMACION HIDROMETEOROLÓGICA. -l tio de in&ormación a recoilar deende de los o()eti"os del royecto, or lo 6ue ara de4nir el estudio hidrológico es necesario eme+ar lante'ndose y resol"iendo secuencialmente las siguientes interrogantes >$ara 6u/?, >cómo?, >or6u/?, y >Cu'ndo? se reali+a el estudio hidrológico. %a rimera interrogante ermite 4)ar los o()eti"os del estudio y determinar el tio de in&ormación hidrometereológica re6uerida1 la segunda ermite de4nir la metodología y rocedimientos m's adecuados ara el logro de los o()eti"os lanteados1 la tercera ermite la )usti4cación del estudio desde el unto de "ista t/cnico, social, económico1 y la cuarta de4ne la oortunidad del estudio hidrológico. Identi4cado el royecto y de4nido el tio de in&ormación hidrometereológica a utili+ar, de acuerdo con los o()eti"os del estudio, se rocede a recoilar la in&ormación, udi/ndose resentar los siguientes casos
Cuencas con su)ciente in*ormación +idrometeorológica, re&erente a reciitación, descargas y climatología general. -ste caso no o&rece di4cultad, udi/ndose alicar cual6uier metodología e0istente ara la solución del ro(lema. #o es el caso ara nuestra realidad. Cuencas con escasa in*ormación +idrometeorológica, uede resentarse dos "ariantes : -scasa o ine0istente in&ormación de descargas y su4ciente in&ormación de reciitación. -n este caso, se alican modelos simles de generación de descargas a artir de in&ormación de reciitación.
: -scasa in&ormación de descargas y de reciitación. -n este caso de(e rocederse a un an'lisis hidrológico regional
Cuencas sin in*ormación +idrometeorológica, es el caso m's crítico y m's &recuente en nuestra realidad. ;e recomienda reali+ar un an'lisis regional de similitud de sistemas hidrológicos, de cuyas relaciones &uncionales entre los ar'metros &ísicos y "aria(les de las cuencas con y sin in&ormación, nos ermita la generación de escurrimientos. -s imrescindi(le reali+ar una "isita de camo, tal como reconocimiento general del 'rea de estudio, reali+ación de a&oros e in"entario de &uentes de agua , toma de muestras de agua y de sedimentos, identi4cación de ni"eles de agua m'0imos y mínimos de los cauces naturales1 estado, e6uiamiento y oeración de -staciones Hidrom/tricas y $lu"iom/tricas1 identi4cación de 'reas con ro(lemas de inundación y de drena)e, o(tención de datos hidrológicos y am(i/ntales m's recientes 7 &orestación or e)emlo8, etc
TRATAMIENTO DE DATOS HIDROMETEOROLÓGICAS . %uego de recoilada la in&ormación es necesario anali+ar su consistencia, rocesarla y sinteti+arla ara con"ertirlo en un =roducto ela(orado= ato ara el dise5o. -l an'lisis de la in&ormación est' relacionado con la con4a(ilidad 7calidad8, continuidad 7datos &altantes8 y longitud de los registros 7cantidad de a5os de registro8. Comrende entonces el an'lisis de consistencia de las muestras hidrológicas, incluyendo la detección y corrección de osi(les errores sistem'ticos, comletación de datos &altantes y e0tensión de series
cortas a eriodos m's largos1 síntesis de de la in&ormación en un modelo y simulación del modelo ara la generación de "aria(les ro(a(les de dise5o. @uena arte de la hidrología est' (asada en el an'lisis de series temorales 6ue se registran en -staciones u(icadas en ciertos untos de la cuenca y9o cuencas "ecinas, or lo 6ue resulta imortante tener la caacidad ara e0traolar resultados de un unto a otro con la mayor aro0imación osi(le. %a con4a(ilidad de la hidrología como discilina cientí4ca se sustenta en la disoni(ilidad de datos su4cientes, en calidad y cantidad, 6ue ermita la alica(ilidad de las metodologías ara la solución de cada caso en articular.
ANÁLISISDE CONSISTENCIA. -l hidrólogo o esecialista 6ue desea desarrollar un estudio hidrológico, de(e (uscar la in&ormación de la cuenca en estudio, en las instituciones encargadas de su recoilación 7;enamhi8, ero una "e+ 6ue /sta se ha o(tenido, una de las interrogantes 6ue se de(e hacer es -.s con)able la in*ormación dis/onible %a resuesta a esta regunta, se o(tiene reali+ando un an'lisis de consistencia de la in&ormación disoni(le, mediante criterios &ísicos y m/todos estadísticos 6ue ermitan identi4car, e"aluar y eliminar los osi(les errores sistem'ticos 6ue han odido ocurrir, sea or causas naturales u ocasionados or la inter"ención de la mano del hom(re. %a no homogeneidad e inconsistencia, son los causales del cam(io a 6ue est'n e0uestas las in&ormaciones hidrológicas, or lo cual su estudio, es de mucha imortancia ara determinar los errores sistem'ticos 6ue uedan a&ectarlas. Inconsistencia es sinónimo de error sistem'tico y se resenta como saltos y tendencias, y no homogeneidad es de4nido como los cam(ios de datos "írgenes con el tiemo. %a no homogeneidad en una serie de tiemo hidrológica, se de(e a &actores humanos 7tala indiscriminada de una cuenca, construcción de estructuras hidr'ulicas, etc.8 o a &actores naturales de gran signi4cancia, como los desastres naturales 7inundaciones, derrum(es, terremotos, huracanes, etc.8
-sta inconsistencia y no homogeneidad se one de mani4esto con la resencia de saltos y9o tendencias en las series hidrológicas 7las cuales se muestran en las 4guras A.B y A.2 8, a&ectando las características estadísticas de dichas series, tales como la media, des"iación est'ndar y correlación serial.
-l an'lisis de consistencia de la in&ormación hidrológica, se reali+a mediante los siguientes rocesos B8
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Anlisis isual $r)co : -n coordenadas cartesianas se lotea la in&ormación hidrológica histórica, u(ic'ndose en las ordenadas, los "alores de la serie y en las a(scisas el tiemo 7a5os , meses , días , etc.8. !n e)emlo de una serie de caudales m'0imos anuales se muestra en la 4gura A.. -ste gr'4co sir"e ara anali+ar la consistencia in&ormación hidrológica en &orma "isual, e indicar el eríodo o eríodos en los cuales la in&ormación es dudosa, lo cual se uede ree)ar como EicosF
muy altos o "alores muy (a)os, saltos y9o tendencias, los mismos 6ue de(er'n comro(arse, si son &enómenos naturales 6ue e&ecti"amente han ocurrido, o si son roducto errores sistem'ticos.
$ara conocer la causa del &enómeno detectado, se uede anali+ar de di"ersas &ormas B.Cuando se tienen estaciones "ecinas, se comaran los gr'4cos de las series históricas, y se o(ser"a cu'l eríodo "aría notoriamente uno con resecto al otro. 2.Cuando se tiene una sola estación, /sta se di"ide en "arios eriodos y se comara con la in&ormación de camo o(tenida. . Cuando se tienen datos de reciitación y escorrentía7Causa: -&ecto8, se comaran los hidrogramas, los cuales de(en ser geom/tricamente similares en su comortamiento. %a interretación de estas comaraciones, se e&ect*a con)untamente con el an'lisis do(le masa.
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Anlisis Doble #asa: -ste an'lisis se utili+a ara tener una cierta con4a(ilidad en la in&ormación, así como tam(i/n, ara anali+ar la consistencia en relacionado a errores, 6ue ueden roducirse durante la o(tención de los mismos, y no ara una corrección a artir de la recta do(le masa -l diagrama do(le masa se o(tiene loteando en el e)e de las a(scisas los acumulados, or e)emlo, de los romedios de los "ol*menes anuales en millones de m, de todas las estaciones de la cuenca y, en el e)e de las ordenadas los acumulados de los "ol*menes anuales, en millones de m, de cada una de las estaciones en estudio, como se muestra en la 4gura.
De estos do(le masas se selecciona como la estación m's con4a(le, la 6ue resenta el menor n*mero de 6uie(res, en el e)emlo de la 4gura A., corresonde a la estación C, la cual se usa como estación
(ase ara el nue"o diagrama do(le masa, es decir, se "uel"e a construir el diagrama de do(le masa colocando en el e)e de las a(scisas la estación (ase y en el de las ordenadas la estación en estudio, como se muestra en la 4gura.
-l an'lisis do(le masa roiamente dicho, consiste en conocer mediante los E6uie(resF 6ue se resentan en los diagramas, las causas de los &enómenos naturales, o si estos han sido ocasionados or errores sistem'ticos. -n este *ltimo caso, ermite determinar el rango de los eriodos dudosos y con4a(les ara cada estación en estudio, la cual se de(er' corregir utili+ando ciertos criterios estadísticos. $ara el caso de la 4gura A., el an'lisis de do(le masa, ermite o(tener los eríodos, nB, n2, n, 6ue de(en estudiarse, con el an'lisis estadístico.
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Anlisis .stad3stico: Desu/s de o(tener de los gr'4cos construidos ara el an'lisis "isual y de los de do(le masa, los eríodos de osi(le corrección, y los eríodos de datos 6ue se mantendr'n con sus "alores originales, se rocede al an'lisis estadístico de saltos, tanto en la media como en la des"iación est'ndar.
Anlisis De 4altos 15Consistencia de la media, -l an'lisis estadístico consiste en ro(ar, mediante la rue(a t 7rue(a de hiótesis8, si los "alores medios de las su(muestras, son estadísticamente iguales o di&erentes con una ro(a(ilidad del J o con J de ni"el de signi4cación, de la siguiente manera
a8 C'lculo de la media y de la des"iación est'ndar ara las su(muestras, seg*n
(8 C'lculo del 7tc8 calculado seg*n
c8 C'lculo del t ta(ular tt -l "alor crítico de t se o(tiene de la ta(la t de ;tudent 7ta(la <.8, con una ro(a(ilidad al J, ó con un ni"el de signi&icación del J, es decir con K92 L .2 y con grados de li(ertad y L nB N n2 : 2.
25Consistencia De 6a Desviación .stndar, -l an'lisis estadístico consiste en ro(ar, mediante la rue(a , si los "alores de las des"iaciones est'ndar de las su(muestras son estadísticamente iguales o di&erentes, con un J de ro(a(ilidad o con un J de ni"el de signi4cación, de la siguiente &orma
Corrección de los datos -n los casos en 6ue los ar'metros media y des"iación est'ndar de las su(muestras de las series de tiemo, resultan estadísticamente iguales, la in&ormación original no se corrige, or ser consistente con J de ro(a(ilidad, aun cuando en el do(le masa se o(ser"e e6ue5os 6uie(res. -n caso contrario, se corrigen los "alores de las su(muestras mediante las siguientes ecuaciones
%a ecuación 7A.O8, se utili+a cuando se de(en corregir los "alores de la su(muestra de tama5o nB, y la ecuación 7A.A8, si se de(en corregir la su(muestra de tama5o n2.
BIBLIOGRAFÍA
[1]ht t p: / / www. s e na mhi . g o b. pe [2]Máxi “Hi drol ogí aEst adí st i ca”(2006) moVi l l ónB. [3]SebasGb. [4]Prent “Consi st enci a” i c eHal l. ( 2 00 7)
