taller 1 hidrologia edward velasco

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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

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Page 1: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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

Page 2: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

ESTACION METEOROLOGICA

Page 3: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.

Page 4: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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

Page 5: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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

Page 6: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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

Page 7: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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

Page 8: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.

Page 9: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.

Page 10: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.

Page 11: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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

Page 12: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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

Page 13: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.

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Terraza del edificio de la CAS.

Page 15: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

REGISTRO DE DATOS MES DE MARZO DE 2013

Page 16: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.

Page 17: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.

Page 18: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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:

Page 19: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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

Page 20: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.

Page 21: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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 COORDENADAS ELEVACIÓN PRECIPITACIÓN

Nº NOMBRE LATITUD LONGITUD m.s.n.m. m. m.

1 PRADERA

05º

00´ N 1044338

74º 08´

W 994186 2703 936.4

2 TACHI

04º

56´ N 1036976

74º09´

W 960911 2650 886.7

3 PRIMAVERA

04º

51´ N 1027752

74º13´

W 984941 2590 854.2

Page 22: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

CUADROS DE CÁLCULO

CALCULO ISOYETAS

Isoyetas

Precipitacion media

(mm)

Area Isoyetas

(Km2)

P1 x A1 (mm x

Km2)

1500-

1600 1550 1,51 2340,5

1600-

1700 1650 12,9 21285

1700-

1800 1750 2,5 4375

TOTAL 16,91 28000,5

P=1655,85 mm

A

xAPP

11

Page 23: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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

TOTAL 16,91 31621,7

P=1870 mm

A

xAPP

11

Page 24: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.

Page 25: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.

Page 26: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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

Page 27: Taller 1 Hidrologia Edward Velasco

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.