Delimitacion de la cuencas Pampas

8/18/2019 Delimitacion de la cuencas Pampas

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CALCULO DE

CAUDALES

MEDIOS

INTEGRANTES:

Peña Gregorio, David Sadoc I 20112002JQuispe Amesquita, Luis Ricardo 20121068JRamos Estrada, Kevin Fausto 20122572CLeon Zorrilla, Franklin Joel 20121135IPROFESOR A CARGO:Romero Machuca, Fernando Moisés

Castillo Navarro, Leonardo Franco


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA - FACULTAD DE INGENIERÍA CIVILDepartamento Académico de Hidráulica e Hidrología

TRABAJO ESCALONADO N°4

Índice

1. Objetivo2. Introducción3. Justificación4. Descripción general y diagnóstico de la cuenca5. Ubicación y demarcación de la cuenca6. Demarcación hidrográfica7. Coordenadas de estaciones pluviométricas8. Método de Turc9. Método de Keller10. Método de Nadal11. Método de Lutz-Scholtz

12. Método de Numero de Curvas13. Punto de Aforo14. Resultados finales15. Conclusiones16. Recomendaciones17. Bibliografía18. Anexos


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1. Objetivo

El agua representa un recurso estratégico para el desarrollo de las poblaciones,la agricultura, la minería, sector energético, ecológico y otros, por lo que esprimordial evaluar su disponibilidad, características y uso actual para proponer un manejo eficiente del recurso hídrico y elevar el nivel de gestión de la cuencapara evitar conflictos futuros por un recurso vital como es el agua.

El objetivo del estudio, es proporcionar los elementos de juicio hidrológicosnecesarios, para la toma de decisiones para el mejor aprovechamiento de losrecursos hídricos superficiales en la cuenca del río Pampas, dentro del marcodel desarrollo sustentable de los recursos hídricos, y considero evaluar,cuantificar y simular el comportamiento de los recursos hídricos en cantidad y

oportunidad de la cuenca del río Pampas, establecer el balance hídrico, y de estamanera, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos los sectores queestén directa o indirectamente relacionados con el uso y aprovechamiento delrecurso hídrico, y a su vez mejorar la gestión de la Autoridad Local de Agua.

Como objetivo específico se contempla lo siguiente:

Determinar las características físicas y ecológicas de la cuenca. Evaluación de las variables meteorológicas. Diagnóstico de la red hidrometeorológica de la cuenca. Evaluación del comportamiento de la precipitación en la cuenca y las

Unidades Hidrográficas seleccionadas.


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2. Introducción

La planificación del uso de los recursos hídricos es un tema que está tomandocada vez más importancia y relevancia, y su escasez en cantidad, calidad yoportunidad es cada vez más notoria, incluso esto se refleja en el stress hídricoque presentan algunos ríos de la costa peruana, científicos sociales hablan deposibles guerras futuras por el acceso al agua; la cuenca del río Pampas noescapa a ello, frente a la oferta hídrica y las diversas demandas de aguaexistentes en la zona, obras de transvase, así como de las áreas de ampliación,surge la necesidad de efectuar una Evaluación de Recursos HídricosSuperficiales del río Pampas, que permita evaluar, cuantificar, su uso yaprovechamiento racional en cantidad y oportunidad del recurso hídrico y quesirva como base para la planificación hidrológica, es decir, como un medio

necesario para formular, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos lossectores que estén directa o indirectamente relacionados con el uso yaprovechamiento del recurso agua y que se enmarque dentro la Ley N°29338 –Ley de Recursos Hídricos y su Reglamento.

Geográficamente la cuenca del río Pampas se encuentra ubicada en la sierracentral sur del Perú, en la vertiente del Atlántico, políticamente comprende lasprovincias de Huamanga, Cangallo, Fajardo, Huancasancos, Lucanas, Sucre,Vilcas Huamán, La Mar de la región Ayacucho; las provincias de Chincheros y Andahuaylas, región Apurímac y la provincia de Castrovirreyna, regiónHuancavelica.

Hidrográficamente limita por el norte con la cuenca del río Mantaro; por el estecon la cuenca del río Apurímac, Intercuenca Bajo Apurímac e Intercuenca Alto Apurímac; por el sur con la Cuenca Ocoña y la Intercuenca Alto Apurímac y por el oeste con las cuencas Pisco, Grande, Acarí y Yauca. En la actualidad losrecursos hídricos de la cuenca del río Pampas son administrados por las Administraciones Locales de Aguas Ayacucho, Andahuaylas y Agua Apurímac.


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3. Justificación

La planificación del uso de los recursos hídricos es un tema que está tomandocada vez mayor importancia y relevancia, y su escasez en cantidad y oportunidades cada vez más notoria, incluso esto se refleja en el stress hídrico que presentanalgunos ríos de la sierra central sur peruana, científicos sociales hablan deposibles guerras futuras por el acceso al agua; la cuenca del río Pampas noescapa a ello, frente a la oferta hídrica y las diversas demandas de aguaexistentes en la zona, obras de transvase, así como de las áreas de ampliación,surge la necesidad de efectuar una Evaluación de Recursos HídricosSuperficiales del río Pampas, que permita evaluar, cuantificar su uso yaprovechamiento racional en cantidad y oportunidad del recurso hídrico, y quesirva como base para la planificación hidrológica, es decir, como un medio

necesario para formular, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos lossectores que estén directa o indirectamente relacionados con el uso yaprovechamiento del recurso agua y que se enmarque dentro de la Ley N° 29338 – Ley de Recursos Hídricos y su Reglamento.

4. Trabajos de gabinete

Los trabajos de gabinete durante la ejecución del estudio correspondieron a: Revisión de estudios hidrológicos realizados, teniendo en cuenta su

relevancia y su cronología. Diagnóstico general de la situación actual de la cuenca desde el punto de

vista de recursos hídricos. Delimitación de las Unidades Hidrográficas más importantes. Desarrollo del aspecto climatológico de la cuenca, describiendo las

diferentes variables climáticas como son la precipitación, temperatura,humedad relativa, velocidad - dirección del viento, evapotranspiraciónpotencial, y clasificación climática de la cuenca.

Caracterización y zonificación de la cuenca desde el punto de vistaecológico (L. Holdridge), cobertura vegetal y geología principalmente y suprocesamiento en un Sistema de Información Geográfica.

Descripción de las características fisiográficas de la cuenca, como son losparámetros de forma, relieve y drenaje, de la cuenca y subcuencas másrepresentativas.

Descripción de los registros históricos hidrometeorológicos disponiblespara el estudio, en cuadros y gráficos.

Análisis de la información hidrometeorológica que incluye: el análisis deconsistencia (análisis gráfico de hidrogramas, doble masa, análisisestadístico de saltos y tendencias); completación y extensión de lasseries.

Determinación de la disponibilidad u oferta de agua mensualizada a nivelde cada unidad hidrográfica seleccionada.

Disponibilidad del recurso hídrico a distintos niveles de persistencia oprobabilidad (50%, 75% y 95%).


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Descripción general y diagnóstico de la cuenca

La cuenca del río Pampas, pertenece al sistema hidrográfico de la vertiente del Atlántico, presenta una superficie de drenaje de 23 236,37 km, desde sunaciente, en la Laguna Choclococha, a una altitud aproximada de 4 454 msnm.,hasta su desembocadura en la margen izquierda del río Apurímac, a una altitudaproximada de 975 msnm.

La cuenca del río Pampas se encuentra ubicada entre las coordenadas UTM:Datum: WGS 84: 473000 y 710000 E y 8 590000 y 8 365000 N.

Políticamente comprende las provincias de Huamanga, Cangallo, Fajardo,Huancasancos, Lucanas, Sucre, Vilcas Huamán, La Mar de la Región Ayacucho;

las provincias de Chincheros y Andahuaylas de la región Apurímac y la provinciade Castrovirreyna de la Huancavelica.

5. Ubicación y demarcación de la cuenca


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6. Demarcación hidrográfica

La cuenca del río Pampas forma parte de la vertiente del Océano Atlántico ylimita con las siguientes cuencas:

Por el Norte: Mantaro, e Intercuenca Bajo Apurímac. Por el Este: Intercuenca Alto Apurímac e Intercuenca Bajo Apurímac. Por el Sur: Yauca, Ocoña e Intercuenca Alto Apurímac. Por el Oeste: Pisca, Ica, Grande y Acarí.


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7. Precipitaciones de las estaciones pluviométricas

Dato Estación Precipitación(mm)

X (m) Y (m) Z (m)

1 choclococha 788.44 492775 8546275 4550

2 aucara 631.02 611458 8420690 3220

3 huacana 633.69 620509 8433554 3150

4 huancaray 922.96 658572 8479440 2902

5 andarapa 579.11 676769 8505138 3215

6 carhuanca 747.78 631548 8481434 3100

7 chungui 1011.61 649892 8538490 3468

8 chuschi 869.35 570320 8498260 3141

9 huancabamba 661.59 678410 8481155 365010 paico 1321.69 647579 8448160 3073

11 chipao 374.17 620403 8411430 3420

12 pampamarca 533.13 604251 8417034 3200

13 tunel cero 751.43 490972 8537059 4529

14 vilcashuaman 782.14 613566 8490736 3150

15 huancapi 637.28 600903 8479727 3081

16 vischongo 867.18 608187 8498132 3141

17 paras 991.36 539673 8502011 3330

18 querobamba 664.71 625988 8450120 3520

19 san miguel 451.58 610247 8560801 2661

20 andahuaylas 668.67 676670 8490387 2944

21 chilcayoc 880.79 636867 8464813 3413

22 san genaro 717.02 489165 8540745 4570

23 pecope 668.77 667355 8444350 4050

24 rayusca 827.28 570200 8454021 3525

25 uripa 873.02 642481 8503501 3280

26 andamarca 533.43 611408 8409629 3490

27 chincheros 978.29 638883 8505363 2772

28 pampachiri 1029.53 696056 8431236 336429 los libertadores 924.02 572198 8525905 3710

30 putajasa 460.77 595347 8439192 4100

31 pampas 471.68 669611 8514404 2032

32 huamanga 535.26 584897 8546144 2761

33 chocorgos 270.46 472981 8472535 2500

34 totora 631.49 465676 8549941 4100

35 anco 886.76 655468 8566114 2815

36 cusicancha 346.94 467534 8507550 3400

37 lircay 821.36 530727 8564690 3271

38 pampahuasi 636.21 580823 8398686 3650

39 ticrapo 263.29 453082 8520431 2174


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40 la quinua 854.1 593967 8557174 3100

41 laramarca 449.99 496400 8457803 3403

42 tambo 388.46 471163 8487279 3250

43 ayacucho 547.94 586703 8546139 2761

44 cocas 561.83 460281 8533345 3246

45 allpachaca 794.68 579402 8520355 3600

46 astobamba 704 489154 8568391 4500

47 huachocolpa 948.27 505421 8559178 3860

48 puapa-lircay 733.57 530725 8562847 3600

49 pariona 701.95 492786 8503883 4240

50 wayllapampa 699.07 584931 8557204 2600

51 sinto 607.8 463902 8525978 3600

Grafica de los puntos de estaciones pluviométricas:


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8. Método Turc para el cálculo de caudal

Propuso un método simple, donde caudal es igual al escurrimiento por el área de lacuenca; y el escurrimiento está dado por la precipitación media anual menos laevapotranspiración anual, es decir:

Q (Caudal) = Es*A (1 000/(360*24*60*60) m3 /sSiendo: Es = P – ET mm/añoDonde:P = Precipitación media anual o módulo pluviométrico (mm)A = Área de la cuencaEs = EscurrimientoET = Evapotranspiración anual

Estimación de la Evapotranspiración Anual La fórmula de Turc para hallar la evapotranspiración anual en mm, se expresa como:

=

0,9 + ( )

Donde, L es una función de Tp, que a su vez es función de la temperatura (T), y laprecipitación (P).

= 300 + 25 + 0,05

Siendo = ∑ ∗

∑

precipitación temperatura T*P

Enero 140.2461597 11.1 1556.73237

Febrero 161.6481769 10.48 1694.07289

Marzo 93.31279495 11.1 1035.77202

Abril 29.55996257 13.69 404.675888

Mayo 11.58226813 10.53 121.961283

Junio 7.503295439 9.58 71.8815703

Julio 16.16481769 10.55 170.538827

Agosto 7.956514626 10.8 85.930358

Septiembre 36.00574657 11.49 413.706028

Octubre 58.56599057 12.38 725.046963

Noviembre 40.43722307 13.18 532.9626

Diciembre 123.4770498 11.9 1469.37689

Suma de P 726.46 11.39833333 8282.6577

Tp: 11.4013954

L: 659.13929

ET ET - P = Es Q

499.5596229 226.900377 26.7237492


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9. Método Keller para el cálculo de caudal

Este método empírico de cálculo de caudal es factible cuando la precipitación (P) esmayor a 500 mm.1° condición:

# Método Resultado P Condición

1 Método aritmético 722.783 > 500 mm2 Método de isoyetas 724.464 > 500 mm3 Método de thiessen 849.757 > 500 mm

De todos los resultados del trabajo escalonado #2 vamos a escoger el obtenido con elmétodo de Isoyectas ya que es el que por teoría el más preciso. Además porque elmétodo de Thiessen es más exacto cuando el terreno es de topografía plana y suave.

Siguiendo con el cálculo:= − ( )

Siendo:P = Precipitación media anual o módulo pluviométrico (mm)

C = Coeficiente de escorrentía;α y β = Coeficiente relacionados a la cuenca y a la precipitación.

“α” es un coeficiente que oscila entre 0.88 y 1, aconsejándose el valor de 1 paracuencas torrenciales

“β” es un coeficiente que oscila entre 350 y 460, tomándose el mínimo para

cuencas torrenciales.

Reemplazando valores: = 0.88 −.

= 0.258851

Continuando:

= ∗ ∗

A = Área de la cuencaQ = Caudal en función del coeficiente de escorrentía, la precipitación y el área

= 0.258851 ∗ 724.464 ∗ 3663.35 = 686981.5445 ∗ 10

= =686981.5445 ∗ 10

60 ∗ 60 ∗ 24 ∗ 365 = 21.78404


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10.Método Nadal para el cálculo de caudal

Nadal, propone el cálculo del coeficiente de escorrentía, C (TRAGSA, 1994), con lasiguiente expresión empírica:C=0.25*K1*K2*K3Dónde:K1 = Factor de la extensión de la cuencaK2 = Factor de la precipitación anualK3 = Factor de pendiente y la permeabilidad del suelo

Calculo de K1: depende de la extensión en nuestro caso 3663.35m2, para lo cualinterpolamos entre 1000 y 5000

K1=1.1Calculo k2: al igual que el factor 1 se realiza un interpolación, para una precipitación de724.464

K2=1.19

Calculo de k3: al criterio y observando el relieve de nuestra zona ondulada yconsiderando la vegetación

K3=1= 0.25 ∗ 1.1 ∗ 1.19 ∗ 1= 0.327

El caudal (Q), es hallado mediante la misma expresión que el método anterior (Keler):= ∗ ∗

= 0327 ∗ 724.464 ∗ 3663.35 = 849268.86 ∗ 10

=849268.86

60 ∗ 60 ∗ 24 ∗ 365

= 26.93 /


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11.Metodo de Lutz-Scholtz para cálculos de caudales

Calculo de los parámetros necesarios para la descripción de los fenómenos deescorrentía promedio. Establecimiento de un conjunto de modelos de los parámetros para el cálculo de

caudales en cuencas sin información hidrométrica. En base a lo anterior serealiza el cálculo de los caudales necesarios.

Calibración del modelo y generación de caudales extendidas por un procesomarkoviano combinado de precipitación efectiva del mes que con el caudal delmes anterior.

11.1. Ecuación del balance hídrico:

= + + +Donde: CMi = caudales mensuales

Pi: precipitacione mensual sobre la cuencaDi: déficit de escurrimientoGi: gasto de la retención de la ceuencaAi: abastecimiento dela retención

11.2. Coeficiente de escurrimiento:

=−

Donde: C: coeficiente de escurrimientoP: precipitación total anualD: déficit de escurrimiento

Donde D:

= ∗1

(0.9 + )^0.5

= 300 + 25 ∗ + 0.05 ∗Siendo: L: coeficiente de temperatura.

T: temperatura de media anualTabla:


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Pasando a las tablas de los cálculos de Lutz-Scholtz

Método de la Misión

Alemana Método de L - Turc

Precipitación Media Anual: P 724.5 mm Temperatura Media Anual: T 11.39 °C

Evaporación Total Anual: ETP 1222 mm Coeficiente de Temperatura: L 659.1

Déficit de Escurrimiento: D 499.0 mm/año

Coeficiente de Escorrentía: C 0.31 Coeficiente de Escorrentía: C 0.31

Características generales de la microcuenca

Area de la cuenca: A 3663 Km2

Altitud Media de la Microcuenca: H 4280.73 msnm

Pendiente Media de la Microcuenca 0.14018 m/m

Precipitación Media Anual: P 724.5 mm

Evaporación Total Anual: ETP 1222 mm

Temperatura Media Anual: T 11.39 °C

Déficit de Escurrimiento: D 499.0 mm/año

Coeficiente de Escorrentía: C 0.31

Coeficiente de Agotamiento: a 0.0093

Relación de Caudales (30 días): bo 0.756

Area de lagunas y acuíferos 5 Km2

Gasto Mensual de Retención: R 80.0 mm/año

Cálculos para hallar el caudal medio según Lutz-Scholtz

PRECIPITACION MENSUAL CONTRIBUCION DE LA RETENCION CAUDALES

N° P Efectiva Gasto Abastecimiento GENERADOS

MES días del Total PE II PE III PE bi Gi ai Ai

mes mm/mes mm/mes mm/mes mm/mes mm/mes mm/mes mm/mes m3/s

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Enero 30 140.2 54.6 81.5 57.5 0.400 32.0 25.5 36.01

Febrero 28 161.6 75.2 99.0 77.7 0.200 16.0 61.7 93.41

Marzo 31 93.3 20.6 34.3 22.1 0.000 0.0 22.1 30.19

Abril 30 29.6 3.0 6.0 3.4 0.756 22.7 26.1 36.86

Mayo 31 11.6 1.3 2.7 1.5 0.572 17.2 18.6 25.49

Junio 30 7.5 0.9 1.8 1.0 0.432 13.0 14.0 19.75

Julio 31 16.2 1.8 3.6 1.9 0.327 9.8 11.8 16.09

Agosto 31 8.0 0.9 1.9 1.0 0.247 7.4 8.5 11.58

Setiem. 30 36.0 3.8 7.3 4.1 0.187 5.6 9.8 13.78

Octubre 31 58.6 7.7 13.6 8.3 0.141 4.2 12.6 17.18

Noviem. 30 40.4 4.3 8.2 4.8 0.050 4.0 0.8 1.07

Diciem. 31 123.5 40.4 63.7 42.9 0.350 28.0 14.9 20.34

AÑO 726.5 214.5 323.7 226.1 2.662 80.0 1.000 80.0 226.1 26.81

Coeficientes 0.31 0.894 0.106 1.000


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12. Método Numero de Curva para hallar caudal anual

El método se basa en la siguiente relación:

eP

Q

S

F

Donde:

F : Infiltración real acumulada (L)

S : Infiltración potencial máxima (L)

Q: Escorrentía total acumulada (L)

Pe : Escorrentía potencial o exceso de precipitación (L)

De esta ecuación se deriva la ecuación 3.6 utilizada para el cálculo de los

caudales para las unidades del sistema SI:

203232.20

50808.5 2

P N N

P N Q

Donde:

Q: Escorrentía total acumulada, en cm.

P: Altura de la precipitación, en cm.

N: Número de curva para la condición media de humedad del área

de escurrimiento, valor obtenido en tablas en función de las características

hidrológicas los suelos, uso de la tierra y tipo de cobertura. Las

características hidrológica de los suelos, a su vez, es función de sus

características físicas que determinan su mayor o menor capacidad de

transmisibilidad hidráulica.

Precipitación N numerador denominador Escorrentía Caudal (m^3/s)

Enero 14.02461597 79 1002530.923 121238.5083 8.26907999 0.0826908 302896400 116.858179

Febrero 16.16481769 79 1369697.114 134595.5072 10.1763955 0.10176396 372761367 143.812256

Marzo 9.331279495 79 397519.0021 91947.39533 4.32333076 0.04323331 158363606 61.0970701

Abril 2.955996257 79 16089.32532 52159.25264 0.30846541 0.00308465 11299088 4.35921606

Mayo 1.158226813 79 230.4348834 40939.37354 0.00562869 5.6287E-05 206178.772 0.07954428

Junio 0.750329544 79 2247.135996 38393.68668 0.05852879 0.00058529 2143909.55 0.8271256

Julio 1.616481769 79 441.9269963 43799.34272 0.01008981 0.0001009 369589.699 0.14258862

Agosto 0.795651463 79 1920.502172 38676.54078 0.04965548 0.00049655 1818880.21 0.70172848

Septiembre 3.600574657 79 31600.53669 56182.06643 0.56246661 0.00562467 20603152.1 7.94874694

Octubre 5.856599057 79 126729.8238 70261.91472 1.80367735 0.01803677 66068701.2 25.489468

Noviembre 4.043722307 79 45272.80157 58947.75092 0.76801576 0.00768016 28132417.2 10.853556

Diciembre 12.34770498 79 754793.7934 110772.9068 6.81388451 0.06813885 249592590 96.2934373

Caudal total: 39.0385764


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13.Estación Marcelino Cerna – Rio Pampas; descargasmedias mensuales


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15.Conclusiones

Comparando los métodos empíricos se puede deducir que el método de TURC,NADAL y LUTZ – SCHOLTZ son muy similares en esta ocasión. El método de KELLER en este caso es muy diferente que los demás métodos pero

no tan disperso. A todo esto. Si los métodos son comparados con el AFORO REAL estos son

drásticamente diferente, ocasionando malestar ya que no sabemos en donde puedeestar la causante de este problema.

Con respecto al método de KELLER, debemos tener cuidado con el valor ya quepara nosotros hemos elegido 0.88 y 450 nos dan el valor de 21.78 m^3/s, prosabemos que si lo cambiamos con respecto a nuestra conveniencia este puedeacercarse muchísimo a los valor de los otros métodos.

Con respecto al método de número de curvas, este nos arroja un resultado muyalejado de los demás métodos, esto se deberá al valor de N que hemos escogidoya que este método solo sirve para cuenca pequeñas donde sus características sonmuy similares.

16.Recomendaciones

Con respecto a los cálculos y elecciones de coeficientes y parámetros, estos debenser elegidos con cuidado ya que estos valores pueden causar variaciones muyampliación en los resultados

Se debe tener cuidado con el tipo de aforo o el aforo que se elija para comparar yaque el nuestro es muy diferente al que se ha estado calculando.

Recomendamos leer mucha teoría ya que debido a esto es que uno realiza susprocesos y cálculos para conseguir un valor empírico de caudal de su cuenca

Recomendaríamos usar los métodos empíricos para trabajos preliminares ya quelos datos de puntos de Aforo son más reales y creíbles pero también tienen unpequeño margen de error.

Recomendaríamos colocar un punto de aforo cada cierto lugar de granimportancia para tener valores de corroboración que demuestren que estasecuaciones o métodos aun puedan tener validez.


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17.Bibliografía

Conversión de unidades geodésicas a UTM WGS84http://www.asturnatura.com/sinflac/calculadora-conversiones-coordenadas.phpwww.lineaclave.org/web/images/stories/Cartografia/GPS_ UTM.xls

Tutorialeshttps://www.youtube.com/watch?v=-QDkpZ0aZOwhttps://www.youtube.com/watch?v=6uOIkqaL2QITeoríahttp://datateca.unad.edu.co/contenidos/30172/MODULO%20HIDROLOGIA/leccin_28_mtodo_de_poligono_de_thiessen_y_de_isoyetas.htmlhttp://datateca.unad.edu.co/contenidos/30172/MODULO%20HIDROLOGIA/leccin_27_mtodo_de_promedio_aritmtico.html

Fundamentos _ de _ hidrología de superficie/Francisco Aparicio

18.Bibliografía

o Cálculos en Excelo PDF de apoyoo CD con información

Delimitacion de la cuencas Pampas

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