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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
HidrometríaHidrometría
PrácticoPráctico
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
BIBLIOGRAFÍA:
1 – Hidrología Aplicada, Ven Te Chow et al.
2 – Fundamentos de Hidrología de Superficie, Francisco J. Aparicio Mijares
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EJERCICIO 1
Conceptos básicos
Balance hidrológico a nivel mundialAño hidrológico
Cuenca hidrográficaLíneas isócronasLámina de lluvia
IsohietasTiempo de concentración
Flujo subterráneoEvaporación
Uso consuntivoPluviógrafo
Pendiente media del cauce principalPendiente media de la cuenca
4
EJERCICIO 2
5
EJERCICIOS 3 y 4
EVAPORACIÓN
Es el proceso por el cual el agua pasa del estado líquido, en que se encuentra en los almacenamientos, conducciones y en el suelo, en las capas cercanas a su superficie, a estado gaseoso y se transfiere a la atmósfera
MÉTODO DE PENMAN
NOMOGRAMA DE WILSON
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EJERCICIOS 3 y 4 (ver ejemplo 4.1 de pág. 54 del libro Aparicio Mijares)
Método de Penman con Nomograma de Wilson, mediante los pasos:
a) Temperatura del aire en ºC
b) Relación de nubosidad, n/D donde: n = Nº de horas de sol reales del mes en cuestión.
D = Nº de horas de sol posibles. Tabla 4.1
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EJERCICIOS 3 y 4
Método de Penman con Nomograma de Wilson, mediante los pasos:
c) Rc = es la radiación solar, de Tabla 4.2 (pag. 52)
d) Humedad relativa, es conocida. (hay tablas para su cálculo)
e) Velocidad del viento (m/s)
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Nomograma de Wilson.
EJERCICIOS 3 y 4
Método de Penman con Nomograma de Wilson, mediante los pasos:
T
T E1 n/D T
a1
Rcn/D T
a2
n/Dh T
a3
hVw
E2 E3 E4
E (mm/día) = E1 + E2 + E3 + E4
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EJERCICIO 5
EVAPOTRANSPIRACIÓN
EVAPOTRANSPIRACIÓN
Es la suma del agua perdida por evaporación más la perdida por transpiración.
Métodos de Thorntwaite y de Blaney-Criddle
TRANSPIRACIÓN
Es el agua que se despide en forma de vapor de las hojas de las plantas. Esta agua es tomada por las plantas, naturalmente, del suelo.
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EJERCICIO 5
EVAPOTRANSPIRACIÓN
ESTIMACIÓN
492.0101791077110675
);(
)5(;
)10(6.1
42739
514.112
1
IIIa
meslatitudfK
TiiI
T
UI
TKU
a
jj
jj
j
j
ajaj
Método de Thorntwaite
Uso consuntivo en el mes j, en cm
Temperatura media en el mes j, en ºC
De Tabla 4.3 (pág. 57)
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
EVAPOTRANSPIRACIÓN
Método de Thorntwaite
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
EVAPOTRANSPIRACIÓN
ESTIMACIÓN
i
i
iii
n
ii
g
t
gt
T
meslatitudfP
TPffF
cultivodetipofK
E
FKE
);(
)8.21
8.17(;
)__(
1
Método de Blaney-Criddle
Evapotranspiración durante el ciclo vegetativo, en cm
Coeficiente global desarrollo
Factor temperatura y lumino-sidad; n= nº de meses
Porcentaje de horas de sol del mes i
Temperatura media del mes i en ºC
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
EVAPOTRANSPIRACIÓN
Método de Blaney-Criddle: Coef de cultivo global. Kg
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
EVAPOTRANSPIRACIÓN
Método de Blaney-Criddle: Porcentaje de horas de sol mensual
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
EVAPOTRANSPIRACIÓN
ESTIMACIÓN
2396.003114.0 iti TK
Si la zona es árida, los valores fi se multiplican por un factorde corrección Kti
ci
ti
iciti
K
E
fKE
Para calcular la evapotranspiración de un mes, se usa:
Evapotranspiración durante el mes i, en cm
Coeficiente de desarrollo parcial = f (% del ciclo vegetativo)
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
EVAPOTRANSPIRACIÓN
Método de Blaney-Criddle: Variación del coef. de cultivo durante el ciclo
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
EJERCICIO 5: DISEÑO DE EMBALSE PARA RIEGO
FACTORES a considerar, además de la EVAPOTRANSPIRACIÓN:
• Evaporación directa en los reservorios• Pérdidas por infiltración y fallas en el sistema de riego• Ganancias por lluvia sobre el cultivo
Volumen de Di a extraer en el periodo i :
Di = Eti Ar – hpi Ar + hevi Aco + Wi
Eti : Evapotranspiración del periodo iAr : Area de riegohpi : Precip sobre la zona de cultivohevi : Evaporación directa sobre el sist. De riegoAco: Area expuesta de los reservorios.
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EJERCICIO 6: Delimitación de cuenca y estimación de pendiente
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N
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
CUENCA
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
CUENCA
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Caracterización HídricaCaracterización HídricaPendiente media de la cuenca - Método de la cuadrícula
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51
52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62
63 64 65 66 67 68 69
70 71 72 73 74 75
76 77 78 79 80
81
Referencias:
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Curvas de nivel
Límite de cuencas
Cuadrícula
Punto elegido de la cuadrícula
Pendientep/cuenca del lago=0.164 m/mp/cuenca del Colanchanga = 0.174 m/mp/cuenca de Los Hornillos = 0.141 m/m
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Caracterización HídricaCaracterización HídricaPendiente media de la cuenca - Método de las curvas de nivel
Referencias:Curvas de nivel
Límite de cuencas
Pendientep/cuenca del lago=0.267 m/mp/cuenca del Colanchanga = 0.284 m/mp/cuenca de Los Hornillos = 0.247 m/m
A
LDic
Variab. Cuenca Colanch. Los Horn.
A (km2) 36.5 19.7 16.8
L (km) 389.9 223.3 166.6
D (km) 0.025 0.025 0.025
DL = A / L 0.094 0.088 0.101
Pend : D / D L
0.267 0.284 0.247
Método de la cuadrícula 0.164 0.174 0.141
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Caracterización HídricaCaracterización HídricaPendiente media del cauce principal de la cuenca
1275
1250
1225
1200
1175
1150
1125
1100
1075
1050
1025
1000
975
950
925
900
875
850
825
800784
1202
87,47
1275
784800
825
850
875
900
925
950
975
1000
1025
1050
1075
1100
1125
1150
1175
1200
1225
1250
1275
92,33
1255
Colanchanga Los Hornillos
2
2
2
1
1 ...
m
m
s
l
s
l
s
lL
S
Método simple
Método de las áreas iguales
Método de Taylor y Schwarz
24
H2
80
140
H3130138
186
133
H6
Caracterización HídricaCaracterización HídricaC5
ColanchangaSubcuenca
Subcuenca losHornillos
H2
H1
C4
C1C3
C2
C7
H6
H5
H3
C6
C8
H7
H4
Cuenca y subcuencas del Dique La Quebrada
25
EJERCICIO 7: Condiciones de escurrimiento en cuencas.
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HTA Circulos Concéntricos
60
60
120
180
240
300
360
360
300
240
180 12
0
700
Fuente: Fontana - Ganancias
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
HIDROGRAMA DE CAUDALES
TIEMPO DE TRÁNSITO
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Caracterización FisiográficaCaracterización Fisiográfica
53.128,0 A
PK c
Coeficiente de Gravelius Factor de forma
A= 36.88 km2
P= 28.44 km
L=8.81 km
* Indice de Grav = 1 para cuencas circulares. Para irregulares será mayor.
r=(A/π)1/2
Kc= P / (2 π r)
* A menor factor de forma, hidrogramas con picos más reducidos.
Ff = A / L2
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
PRECIPITACIÓN
PRECIPITACIÓN MEDIA EN UNA CUENCA
b) Polígonos de Thiessen
a) Media aritmética = (∑Pi) / N
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Estimación de parámetros de modelaciónEstimación de parámetros de modelación
Cálculo de la lámina media para cada evento
Subcuenca Estaciones Coef. de pond.
Los Nogales 0.63La Quebrada 0.19La Estancita 0.18Los Nogales 0.78La Quebrada 0.22
Colanchanga
Los Hornillos
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
PRECIPITACIÓN
PRECIPITACIÓN MEDIA EN UNA CUENCA
c) Método de las isohietas (isoyetas)
12
12
2118
15 2421
24
18
15 18 18
31
Ea. Los
Ea. La
Dique
Ea.Sta.
La EstancitaSerrana
Nogales
Ines
La Quebrada
1200
1200
1100
1100
1000
1000
800
800
Mapa de isohietas - Precipitación media anual de la cuenca
1050 mm/año
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HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
HIDROGRAMA DE CAUDALES
TIEMPO DE TRÁNSITO
Tiempo de concentración
33
-5
0
5
10
15
20
25
1 3 5 7 9 11Tiempo
Cau
dal
HIDROLOGÍA Y PROCESOS HIDRÁULICOS
HIDROGRAMA DE CAUDALES
SEPARACIÓN DEL FLUJO BASE
)(0
0)( ttkeQtQ
Escurrimiento Directo
Flujo Base
A ) Método de Horton
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SEPARACIÓN DEL FLUJO BASE
B ) Método de la línea recta
MÉTODOS de estimación del comienzo de la recesión: (pag. 137 Chow)
0102030405060708090
100
0 5 10 15
Tiempo (t)
Cau
dal
(m3/
s)
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SEPARACIÓN DEL FLUJO BASE
C ) Método del flujo base fijo
MÉTODOS de estimación del comienzo de la recesión: (pag. 137 Chow)
0102030405060708090
100
0 5 10 15
Tiempo (t)
Cau
dal
(m3/
s)
N