TRABAJO FINAL HIDROLOGIAMUNICIPIO: ZIPAQUIRÁ

PRESENTADO POR: PÉREZ PEREZ JOHANNA ANDREA (1101494)

SOTELO HUERTAS DIANA CAROLINA (1101393)MORA ROMERO WILLMAR DUBAN (1101511)

PRESENTADO A;INGENIERA DIANA CAROLINA PALACIO

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADAFACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVILGRUPO: C CIVIL

BOGOTÁ D.C2014

2. RESUMEN

El siguiente trabajo tiene como principal propósito ser el soporte escrito del proyecto final la asignatura de hidrología, el cual es una recopilación de los temas vistos durante el semestre del análisis de la cuenca del municipio de Zipaquirá ubicado en el departamento Cundinamarca con el fin de tener una base de cómo es la vida profesional en este campo de la ingeniería. A continuación se adjuntara los diferentes conceptos y cálculos con su respectivo análisis realizado a la cuenca hidrográfica de Zipaquirá (Cundinamarca).

3. OBJETIVOS

Calcular el balance hídrico para el municipio de estudio y determinar si se producen excesos o déficit

Determinar cada uno de los diferentes elementos de análisis de la cuenca y adjuntar dichos cálculos al presente informe.

Calcular los diferentes momentos estadísticos a partir de los datos generados por las estaciones de la CAR.

Comparar los momentos estadísticos calculados, con los valores generados con la herramienta Easy fit

4. MARCO TEÓRICO

EVAPORACION – EVAPOTRANSPIRACION

El agua es evaporada desde las superficies libres de agua o incorporada a la atmósfera por la transpiración de suelos y las plantas. Al elevarse, el aire húmedo se enfría lentamente, cuando por el continuo enfriamiento se satura aparecen las nubes y, según el desarrollo que éstas alcancen, se produce la precipitación.

Este eterno proceso de evaporación, condensación y precipitación se denomina CICLO DEL AGUA. Precisamente la evaporación y transpiración (pérdidas de agua del suelo) y la precipitación (fuente de agua para el suelo) son dos elementos desencadenantes en el balance hídrico del suelo.

Para la determinación del balance hídrico se debe hacer referencia al sistema analizado:

Cuenca Hidrográfica

Es la superficie de terreno definida por el patrón de escurrimiento del agua, es decir, es el área de un territorio que desagua en una quebrada, en un río, en un lago, en un pantano, en el mar o en un acuífero subterráneo. En un valle, toda el agua proveniente de lluvias y riego, que corre por la superficie del suelo (lo que se denomina agua de escurrimiento) desemboca en corrientes fluviales, quebradas y ríos, que fluyen directamente al mar.

5. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Para la realización de este proyecto fue necesario ir Así mismo fue necesario ir a la CAR (Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca) para solicitar los valores registrados por cada una de las estaciones ubicadas dentro del municipio; y a partir de estos se tomaron los datos registrados para Caudales, Temperatura, Niveles y Precipitación para calcularles los momentos estadísticos correspondientes.

Para la realización del modelo hidrológico fue necesario tomar los datos de precipitación y temperatura tomados por la estación de la car 2120214-ZIPAQUIRA, dichos datos fueron tomados desde (1998-2014) y (1996-2014) respectivamente; a partir de ellos se determinó el índice térmico mensual, i, (EC. 1), índice térmico anual, I, (EC. 2), exponente empírico, a, (EC. 3), ETP (EC. 4).

A partir de estos cálculos iniciales fue posible completar la tabla de modelo hidrológico calculando el ETR, que no es más que el menor valor entre la precipitación y el ETP, (EC. 5), la recarga, R, (EC. 6); ∆R. Finalmente como cálculos claves se tienen los excesos (EC. 7) y déficit (EC.8).

CODIGO AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

2120214 1998 20 20 30.1 18.2 25 30.1 20 20 36.4 20.3 20

2120214 1999 20 30 30 40.2 10 30 30.6 30.2 38 45 20.5 40.2

2120214 2000 20.4 20 25 20.2 20 30.4 35 30.4 30.2 30 30 10

2120214 2001 20.2 1 25 20 23.4 20.1 20 20 15 13

2120214 2002 4 26 32 30.2 30.4 20.2 20 15 21 18.1 18.2 15.2

2120214 2003 10 98.3 30 9.4 2.4 26.4 20 60 22 80

2120214 2004 27 0 5 20.2 20.3 20 17 10 18.2 20 22 10

2120214 2005 14 14.3 18 24 24 27 10 26 23 15 20 20

2120214 2006 12 14.5 37 60 26 19.2 18 20 21 38.4 20

2120214 2007 16.5 14.4 23.5 8.3 19.3 10.4 16.2 8.2 32.2 24.3 18.2

2120214 2008 6.1 20.4 28.3 30.4 20.2 26.6 12 22.2 20.2 10

2120214 2009 15 20.2 19.2 19 20.6 30.2 10.2 12.5 10 24.2 19 0

2120214 2010 0 20.2 16.2 36.4 36.5 20.4 42 20.4 20.3 22 30.2 15.5

2120214 2011 6.4 20.6 65 41.3 46 26.2 11 15 10.4 31 22.6 25

2120214 2012 14.2 18.4 15.4 28 14.8 11.2 15.7 9.5 42.4 29.5 14.1 10.5

2120214 2013 24.1 15.5 30.1 18.5 13.9 18.3 16 21.8 11.8 34.9 38.2 40.1

2120214 2014 14.4 19.2 27.2 16.7 31.7 13.5 12.8

14.01 18.12 30.43 27.63 22.08 22.34 18.66 19.61 20.86 29.29 23.65 21.73

PRECIPITACION, MAXIMA EN 24 HORAS (mm )

ESTACION: ZIPAQUIRA CUENCA:R.NEGRO TIPO: CONVENVIONAL-PG

MEDIA

CODIGO AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

2120214 1996 27 28 29.2 28 28.8 27.5

2120214 1997 26 27 28.2 26 25.5 27 25.5 29.8 28.5 28.5 27.5 28.5

2120214 1998 28.8 30 29 28.5 28 26.5 25.2 28 27.5 28 26 23.5

2120214 1999 22.2 23 25.2 26 27 27 26.5 27 26 25.9 25.8 26.7

2120214 2000 27 27 27 26.5 25 26 28 26.5 26 26

2120214 2001 26.5 28 28.5 26.5 28.5 27 30.5 28 27 28 26

2120214 2002 30 30 28 26.5 29 25.5

2120214 2006 26.5 26 25

2120214 2007 27 28 27.7 26.2 28 28 30 31.1 28.1 24.1

2120214 2008 27.3 27.4 27.3 29.5 27.7 28.1 28.6 28.1 29 27

2120214 2009 27.6 29.4 29.7 27.8 29.8 30.5 29 31.6 31.2 31.4 27.5 28.2

2120214 2010 30.9 30 29.2 30.8 29.9 29.6 29 29 29.9 28.6 27.5 25

2120214 2011 28 27 26 26.5 26 27.6 28.1 29.2 31 30.2 31 30.2

2120214 2012 29.2 28 28 27 25.5 27 31 28 33 31.4 30.1 25.5

2120214 2013 27.3 26 27 26.8 26.4 26.2 24.3 29.5 26.8 25.8 28.5

2120214 2014 28.1 25.2 23.9 26.2 25.1 25.8 27.9

27.49 27.47 27.48 27.2 27.03 27.22 28.03 28.23 29.11 28.68 27.47 26.77

TEMPERATURA MAXIMA MENSUAL (ªC )

MEDIA

MESES P i I a ETP ETR R ∆R EXCESOS DEFICIT

ENERO 14.01 13.205 160.14 4.1573 151.345 14.01 0.00 0 -137.34 137.34FEBRERO 18.12 13.186 160.14 4.1573 150.735 18.12 0.00 0.00 -132.61 132.61MARZO 30.43 13.195 160.14 4.1573 151.007 30.43 0.00 0.00 -120.58 120.58ABRIL 27.63 12.993 160.14 4.1573 144.744 27.63 0.00 0.00 -117.11 117.11MAYO 22.08 12.869 160.14 4.1573 140.989 22.08 0.00 0.00 -118.91 118.91JUNIO 22.34 13.004 160.14 4.1573 145.084 22.34 0.00 0.00 -122.74 122.74JULIO 18.66 13.594 160.14 4.1573 163.888 18.66 0.00 0.00 -145.23 145.23

AGOSTO 19.61 13.745 160.14 4.1573 168.949 19.61 0.00 0.00 -149.34 149.34SEPTIEMBRE 20.86 14.397 160.14 4.1573 191.879 20.86 0.00 0.00 -171.02 171.02

OCTUBRE 29.29 14.081 160.14 4.1573 180.531 29.29 0.00 0.00 -151.24 151.24NOVIEMBRE 23.65 13.188 160.14 4.1573 150.794 23.65 0.00 0.00 -127.14 127.14DICIEMBRE 21.73 12.683 160.14 4.1573 135.466 21.73 0.00 0.00 -113.73 113.73

BALANCE HIDRICO CLIMATICO

Ecuaciones:

R=P−ETR

∆ R=∆ R (−1 )+R

Excesos=P−ETP−∆ R

Déficit=ETP−ETR

Al tener la tabla con los resultados esperados para P, ETP y ETR, se obtuvo la gráfica anterior con los valores de ETP, ETR y P vs los meses del año, durante el año no se presentaron excesos ya que la gráfica de ETR está justo sobre la gráfica de P, lo cual se puede observar en la tabla de resultados, que los valores de estas dos variable son exactamente iguales para cada mes, por cual tampoco presento reserva en el suelo en ningún mes. De enero a diciembre se presenta un gran déficit ya que la gráfica de ETP está sobre la gráfica de ETR. Lo cual es congruente con los datos de la columna de déficit; donde se presenta un gran déficit de julio a octubre, lo que está representado en la curva pronunciada en la gráfica de color rojo.

MOMENTOS ESTADISTICOS

Para una mayor contextualización de los cálculos realizados a mano adjuntados posteriormente, se adjuntan las tablas de los datos registrados por cada estación ubicada en el municipio de Zipaquirá así mismo se adjuntan las diferentes tablas para facilitar el cálculo de los momentos y las gráficas generados a partir de ellos.

DATOS:

CODIGO AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Qmax2120768 1997 7.512 5.108 4.126 7.464 3.092 2.434 2.182 1.76 1.04 0.723 0.82 0.673 7.5122120768 1998 0.872 1.444 5.81 4.446 11.19 4.77 8.21 2.476 2.686 12.652 4.5 8.21 12.6522120768 1999 1.874 3.72 11.59 9.064 2.56 3.184 1.41 2.35 11.99 11.59 11.43 11.19 11.992120768 2000 3.47 9.136 9.954 9.427 4.022 4.207 4.309 2.483 5.574 5.4 7.389 0.837 9.9542120768 2001 1.718 3.246 6.172 1.462 2.563 0.701 0.959 0.984 2.563 0.813 2.366 0.934 6.1722120768 2002 0.658 0.813 9.521 7.255 9.596 10.133 3.906 1.431 3.857 3.291 2.981 1.198 10.1332120768 2003 1.587 1.555 2.981 1.142 1.587 1.685 4.95 2.644 4.361 4.005 5.516 5.5162120768 2004 2.066 2.102 1.923 1.854 7.863 2.853 1.462 0.884 7.8632120768 2005 0.234 7.389 1.819 2.102 7.389 7.255 6.295 7.3892120768 2006 0.329 0.246 2.056 5.082 5.746 6.45 3.393 3.732 2.943 6.722 6.631 1.878 6.7222120768 2007 1.12 1.778 2.326 4.571 1.543 2.64 1.707 2.76 1.543 5.205 4.533 5.535 5.5352120768 2008 0.688 0.757 2.562 2.562 2.118 1.521 2.528 3.248 6.587 6.587 6.587 6.5872120768 2009 1.524 2.432 0.39 3.256 3.438 1.257 1.075 1.091 2.64 1.618 0.763 0.046 3.4382120768 2010 0.17 0.113 8.583 13.404 8.82 17.054 4.913 4.09 9.72 11.296 7.163 17.0542120768 2011 3.685 4.143 13.604 13.604 13.604 11.025 5.509 6.813 7.163 13.604 13.604 13.204 13.6042120768 2012 4.09 3.396 4.09 10.317 6.609 2.901 6.813 6.609 1.175 7.744 1.483 0.179 10.3172120768 2013 0.08 0.734 1.543 1.831 6.142 1.098 0.53 0.755 0.565 1 1.864 4.09 6.1422120768 2014 0.513 0.349 0.714 0.694 0.714

total 31.786 41.129 79.475 91.92 94.184 65.815 70.121 49.058 59.162 98.419 87.507 66.948

ESTACION:LAS LAJAS CUENCA:R.NEUSA TIPO: CONVENVIONAL-LGCAUDALES MAXIMOS ABSOLUTOS MENSUALES (m3/s )

MOMENTOS ESTADISTICOS:

AÑO Pi Pi*Pi Pi*Pi*Pi (Pi-α) (Pi-α)*(Pi-α) (Pi-α)*3

1997 7.512 5.64E+01 4.2E+02 -0.782 0.612 -0.4781998 12.652 160.073 2025.245 4.358 18.991 82.7621999 11.990 143.760 1723.684 3.696 13.660 50.4842000 9.954 99.082 986.263 1.660 2.755 4.5732001 6.172 38.094 235.114 -2.122 4.503 -9.5572002 10.133 102.678 1040.433 1.839 3.382 6.2182003 5.516 30.426 167.831 -2.778 7.718 -21.4412004 7.863 61.827 486.144 -0.431 0.186 -0.0802005 7.389 54.597 403.420 -0.905 0.819 -0.7412006 6.722 45.185 303.735 -1.572 2.472 -3.8862007 5.535 30.636 169.572 -2.759 7.613 -21.0042008 6.587 43.389 285.801 -1.707 2.914 -4.9752009 3.438 11.820 40.637 -4.856 23.582 -114.5162010 17.054 290.839 4959.967 8.760 76.736 672.1962011 13.604 185.069 2517.676 5.310 28.195 149.7122012 10.317 106.440 1098.147 2.023 4.092 8.2782013 6.142 37.724 231.702 -2.152 4.632 -9.9682014 0.714 0.510 0.364 -7.580 57.458 -435.539

149.294 1498.579 17099.636 0.000 260.318 352.038

CAUDALES MAXIMOS MENSUALES (m3/s )ESTACION:PARAMO DE GERRERO CUENCA:R.FRIO TIPO: CONVENVIONAL-LM

Enero 1.242Febrero 8.399Marzo 12.9Abril 21.423Mayo 22.819Junio 17.198Julio 12.188

Agosto 18.998Septiembre 17.076

Octubre 13.778Noviembre 11.979Diciembre 7.786

INTERPRETACIÓN GRÁFICA, ISOYETA DE CAUDAL

En esta grafica de tipo Bimodal construida a partir de los datos tomados en los años (1997-2008); se presentó el mayor valor de Caudal en Mayo, con un valor de

22.819 m3

s, y el de menor valor fue en el mes de Enero con un valor de 1.242 m

3

s.

Pi organizado0.7143.4385.5165.5356.1426.1726.5876.7227.3897.5127.8639.95410.13310.31711.99012.65213.60417.054

Rango 16.3400Nc 4.8442delta 4.0850

α 8.294Desviacion 3.913

Varianza 15.313CV 0.472CS 0.034CA 0.036

MCL F FAA Fr %Fr-1.3285 2.757 1.4280 1 1 0.0556 5.5562.76 6.843 9.6000 7 8 0.3889 38.8896.844 10.929 17.7720 6 14 0.3333 33.33310.930 15.015 25.9440 3 17 0.1667 16.66715.016 19.101 34.1160 1 18 0.0556 5.556

Intervalos

CLASIFICACIÓN, TIPO DE RIO

En este caso el Cv=0.472, lo que corresponde a un rio de montaña.

INTERPRETACIÓN CAUDALES MAXIMOS ABSOLUTOS MENSUALES

A partir de la gráfica Caudal. Vs. Tiempo es posible evidenciar que el menor registro de caudal fue en el año del 2014, registrando un valor de 0.714; y el mayor de estos se evidencio en el año 2010, siendo este un caudal de 17.054; así mismo se vio que para los caudales registrados desde 1997 al 2014 el caudal promedio máximo fue de 8.29.

EASY FIT

Para el desarrollo de este punto fue necesario introducir los valores máximos de caudales anuales en la página de dicho programa; posteriormente se utilizó un modelo estadístico, que en este caso fue el Normal o Ley Normal para conocer nuevamente los momentos estadísticos como lo son la media, desviación estándar, etc.

6. CONCLUSIONES

Al comparar los valores de la tabla generada por el programa Easy Fit con los previamente calculados en los momentos estadísticos vemos como nuestros cálculos experimentales son correctos.

Gracias a este trabajo de consulta se pudo diferenciar los diferentes conceptos a utilizar en el aula de clases, y quizás si se desea especializar en el área de Hidráulica este trabajo crea ciertas bases para nuestra vida profesional.

Se calculó el balance hídrico para el municipio Zipaquirá y se determinó si se producen excesos o déficit

Se calculó los diferentes momentos estadísticos a partir de los datos generados por las estaciones de la CAR.

6. BIBLIOGRAFÍA

http://www.car.gov.co/

BIBLIOGRAFIA

http://www.filo.uba.ar/contenidos/carreras/geografia/catedras/climatologia/ sitio/bcehidrico.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Balance_h%C3%ADdrico http://www.unalmed.edu.co/~poboyca/documentos/documentos1/

documentos-Juan%20Diego/Plnaifi_Cuencas_Pregrado/Sistema%20CuencaHidrogr%E1fica.pdf

Datos suministrados por la CAR