Hidrologia Superficial Unidad 2

8/18/2019 Hidrologia Superficial Unidad 2

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HIDROLOGIA SUPERFICIALUNIDAD 2: PRECIPITACIÓN

2016

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HIDROLOGIA SUPERFICIAL

ING. SAGRARIO MARTINEZ RUIZ 2

UNIDAD 2 PRECIPITACION

Contenido

UNIDAD 2 PRECIPITACION .................................................................................................................................... 3

2.1 ANTECEDENTES............................................................................................................................................... 3

2.2 TIPOS DE LLUVIAS ........................................................................................................................................... 4

2.3 REGISTRO PLUVIOMETRICO Y PLUVIOGRAFICO ............................................................................................. 6

ANALISIS DE LOS DATOS DE PRECIPITACION (METODO ARITMETICO, POLIGONOS DE THIESSEN, METODO DELAS ISOYETAS ........................................................................................................................................................ 9

EJEMPLO DE LOS 3 METODOS ............................................................................................................................11



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UNIDAD 2: PRECIPITACION

En meteorología, la precipitación es cualquier forma de hidrometeoro que cae del cielo y

llega a la superficie terrestre. Este fenómeno incluye lluvia, llovizna, nieve, aguanieve,

granizo, pero no virga, neblina ni rocío, que son formas de condensación y no de

precipitación. La cantidad de precipitación sobre un punto de la superficie terrestre es

llamada pluviosidad, o monto pluviométrico.

2.1 ANTECEDENTES

Las mediciones de la lluvia y de la nieve son mucho más costosas de efectuar que las de las

temperaturas, y su corrección, en caso de errores o de lagunas estadísticas, es mucho más

difícil. La variabilidad espacial de la precipitación es muy grande y en muchas regiones del

mundo escasean las mediciones. La tendencia secular es también desconocida pues apenas

el 30 % de la superficie continental tiene series válidas de precipitación que se inicien antes

de 1970.

De todas formas algunos análisis indican que en la segunda mitad del siglo XX, entre 1950

y el 2000, la media anual de la precipitación global en los continentes ha rondado los 800

mm. La media mensual global es de unos 65 mm.

Cuando más llueve por lo general es en el

verano del hemisferio norte (el clima

mediterráneo es una excepción). Por eso, la

gráfica de la evolución de la precipitación

global sube y baja, con un pico en los meses

de verano de cada año y un mínimo eninvierno. El calor continental veraniego

produce bajas presiones que atraen tierra

adentro al aire húmedo marino. Las lluvias más abundantes llegan con los monzones, vientos

estivales que afectan al sur de Asia, al sur del Sahara y a Norteamérica. En otras regiones

alejadas del mar, de clima continental, el calor provoca nubes de desarrollo vertical,

tormentas y precipitaciones. Como en el hemisferio norte hay muchas más tierras que en el

hemisferio sur, son los meses de verano del hemisferio norte los que marcan las máximasglobales.


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En Estados Unidos, la media anual de precipitación, según el National Climatic Data Center,

ha mostrado una tendencia al alza estadísticamente significativa y de un valor de 58 mm por

siglo.

2.2 TIPOS DE LLUVIAS

El ciclo del agua en la atmósfera consta de tres partes diferentes, que son la evaporación, la

condensación y la precipitación. Mientras cualquiera reconoce la diferencia entre

evaporación y condensación, se percibe menos la distinción entre la condensación y la

precipitación. El proceso de condensación es la acumulación de moléculas de vapor de agua

en gotitas muy pequeñas. En cambio, en el proceso de precipitación se reúnen muchas de

tales gotitas para formar gotas (o cristales de hielo) del tamaño de las de lluvia (o nieve).

Una gota de lluvia típica tiene un radio del orden de 1 mm, mientras que la gota de agua de

una nube tiene un radio bastante menor que 20 micrómetros.

Se llama precipitación a toda el agua

que cae en forma líquida o sólida.

Puesto que las condiciones

atmosféricas varían mucho geográfica y

estacionalmente, son posibles

diferentes formas de precipitación. Las

más comunes son la lluvia y nieve.

Según la apariencia de los elementos,

la precipitación se clasifica en:

a) Lluvia: se define como una precipitación de agua líquida que llega al suelo, con gotas

de diámetro entre 0.5 y 5 milímetros. Si la lluvia no llega al suelo, porque se evapora

a medio camino al pasar por una capa de aire seco, se forma una especie de cortina

que cuelga de la base de la nube, llamada virga, que como no llega al suelo, no es

lluvia.


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Llovizna: Riego tenue de gotitas pequeñas, de diámetro menor que 0.5 milímetros, muy

denso o compacto. Se puede considerar débil, moderada o fuerte dependiendo de la

visibilidad.

Neblina o garúa: llovizna mucho más tenue aún.

Nieve: la nieve se forma de cristales de hielo cuando el vapor de agua se congela en

diminutas partículas sólidas en niveles donde las temperaturas son muy inferiores a 0º C.

Los cristales de hielo se van uniendo para formar los copos de nieve. Cuando los copos de

nieve tienen suficiente peso, caen al suelo. Su tamaño, forma y concentración depende de

la temperatura de donde se formen y por donde pasan y tienen una gran variedad de formas,

pero todos tienen la característica de ser hexagonales, con un motivo único que no se repite.

La nieve es transparente, aunque las reflexiones de los muchos lados de sus cristales hacen

que parezca blanca. Una fotografía ampliada de un cristal de nieve muestra su simetría y

diseño hexagonal.

Aguanieve: Nieve fundente o mezcla de nieve y lluvia.

Lluvia helada: Se produce cuando la temperatura en el nivel de las nubes son negativas y

las gotas de lluvia están sobre-enfriadas. La lluvia se congela al llegar a la superficie y chocar

con los objetos.

Agujas de hielo : Delgadas barritas o pequeñas chapas de hielo muy livianas que flotan.

Granizo: se forma cuando las gotas de agua sobre-enfriadas circulan en una zona de

corrientes ascendentes en el interior de un cumulonimbos. El granizo cae de la nube como

precipitación sólida de terrones de hielo duro, redondeados o irregulares, cuando adquiere

demasiado peso para que las corrientes ascendentes lo mantengan en el aire. Es tal vez laforma más destructiva de precipitación, pueden provocar daños materiales por miles de

millones de dólares cada año. En el año 1986, una tormenta de granizo sobre Bangladesh

con piedras de más de un kilo de peso, mató a 92 personas. Los signos que pueden

indicarnos si una tormenta será de granizo pueden ser un tono verdoso de la base de la nube

o el color blanquecino de la lluvia. Si parece probable que caiga granizo, mejor póngase a

cubierto.


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ESTRATIFICACION

La estratificación del aire es un factor meteorológico determinante en lo que respecta a la

contaminación atmosférica porque puede favorecer la dispersión de los residuoscontaminantes en las capas altas. El aire frío, más denso que el aire caliente, ocupa las

capas más cercanas a la superficie, y el aire caliente tiende a ascender. A medida que una

masa de aire cálido asciende también se enfría, y dejará de subir en cuanto la temperatura

del aire a su alrededor sea igual a la suya.

Por último tenemos la estratificación indiferente, en la que las condiciones no propician ni

impiden los movimientos de ascenso de la masa de aire, es decir, la temperatura de la masa

de aire y el aire circundante es la misma.

2.3 REGISTROS PLUVIOMETRICOS Y PLUVIOGRAFICOS

Se denomina pluviometría al estudio y tratamiento de los

datos de precipitación que se obtienen en los pluviómetros

ubicados a lo largo y ancho del territorio, obteniendo así unos

datos de gran interés para las zonas agrícolas y regulación

de las cuencas fluviales a fin de evitar inundaciones porexceso de lluvia. Además de la cantidad precipitada, es

importante anotar qué tipo de fenómeno se produce (lluvia,

llovizna, chubasco, con o sin tormenta) el que ha dado lugar

a la precipitación. Los datos se anotan siguiendo el horario

del día pluviométrico. La finalidad principal de una estación

pluviométrica es la elaboración de la climatología de la zona

en la que se encuentra.

PLUVIÓMETRO

Un pluviómetro es un instrumento que mide la cantidad de agua precipitada de un

determinado lugar. La unidad de media es en milímetros (mm). Una precipitación de 5mm

indica que si toda el agua de la lluvia se acumulará en un terreno plano sin escurrirse ni

evaporarse, la altura de la capa de agua seria de 5mm. Los milímetros (mm) son

equivalentes a los litros por metros cuadrados.


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El pluviómetro recoge el agua atmosférica en sus diversos estados. El total se denomina

Precipitación. El agua recogida en el depósito se introduce en una probeta graduada, y se

determina entonces la cantidad de lluvia caída, es decir, la altura en mm de la capa de agua

que se habría podido formar sobre la superficie horizontal e impermeable, de no evaporarse

nada.

TIPOS DE PLUVIÓMETROS

Pluviómetro estándar

El pluviómetro más común, que actualmente usan los aeropuertos y los meteorólogos

oficiales, se inventó hace más de 100 años. Es un cilindro de 50cm de alto con un embudode 20cm de diámetro. La altura del agua que se junta en el tubo de medición es precisamente

diez veces lo que sería si se hubiera juntado en el cilindro solo. Esta exageración de la altura

del agua en el tubo permite a los meteorólogos realizado mediciones más precisas de las

precipitaciones.

Pluviómetro con tubo de descarga

El pluviómetro con tubo de descarga aún se usa mucho, pero utiliza dispositivos de medición

electrónicos en vez de cinta de papel para registrar el volumen y el tiempo de las

precipitaciones. El pluviómetro con tubo de descarga registra el tiempo cuando uno de los

dos cubos esencialmente diseñados se inclina, lo que sucede cuando un volumen de agua

en particular cae en él (generalmente 0,1cm o 0,1pulgadas).

Cuando uno de los cubos se inclina, el otro se mueve a su lugar para atrapar la siguiente

unidad de precipitación. Cada vez que un bulbo se inclina, se envía una señal electrónica al

registrador conectado con un reloj. Las mediciones pluviométricas se expresan en milímetros,1 mm. De agua de lluvia equivale a un litro de agua por metro cuadrado. El cálculo se efectúa

sobre una superficie horizontal e impermeable de 1 metro cuadrado, durante el tiempo que

dure la precipitación.

La variación estacional de las precipitaciones define el año hidrológico, este da inicio en el

mes siguiente al de menor precipitación media de largo periodo. Para poder evaluar

correctamente las precipitaciones, es importante contar con registros mensuales, que a su

vez deben haber sido observados por periodos de 20 y 30 años.


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Ejemplo de mediciones pluviales mensuales con sus totales y promedios anuales desde el

año 1973 al 2004, para la ciudad de San Luis.


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ANALISIS DE LOS DATOS DE PRECIPITACION

Para un análisis hidrológico se utiliza fluviógrafos y pluviómetros que sirven para medir laprecipitación sin embargo, esos dos equipos contienen registros puntuales.

Para determinar la lluvia media de una tormenta existen tres métodos:

Método aritmético Polígonos de Thiessen Método de las isoyetas

MÉTODO ARITMÉTICO

ℎ 1 ℎ

=

Donde:

hpi= precipitación registrada en la estación

hp: precipitación

POLIGONOS DE THIESSEN

El método de los polígonos de Thiessen consiste en delimitar áreas de influencia (unidades

discretas) a partir de un conjunto de puntos. El tamaño y la configuración de los polígonos

dependen de la distribución de los puntos originales. Una limitante que tiene el método es

que no se puede estimar el error asociado, pues el valor para cada polígono se obtiene a

partir de un solo punto.

Este método se puede utilizar para una distribución no uniforme de estaciones pluviométricas.

∑ ∗ =

∑


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METODO DE LAS ISOYETAS

Este método es el más preciso pues permite la consideración de los aspectos cartográficos

en el cálculo de la lluvia media sobre la cuenca en estudio. Se basa en el trazado de curvas

de igual precipitación de la misma forma que se hace para estimar las curvas de nivel de un

levantamiento topográfico.

∑ [ + + 1 2⁄ ] ∗ =

∑

=

Donde:

Pj: valor de la precipitación de la isoyeta

Ai: área incluida entre dos isoyetas consecutivas Cj y J + 1

N: número total de isoyetas


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EJEMPLOS DE LOS TRES METODOS

1. Determinar las precipitaciones promedio por los tres métodos de las sig. Cuencas


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CUENCA AREA

COSALAPA 39.14 km2

ZINTAHUAYATE 0.16 km2

SANTA LUCIA 0.96 km2

SAHJON BATALLA 0.23 km2

LA GLORIA 0.70 km2

EL CACAO 15.43 km2

COSALAPA % AREA Hp.mm

CAHUACAN 11 358.66

FRONTERA HIDALGO 50 249.48

MEDIO MONTE 39 387.85

METODO ARITMETICO

. + . + .

331.99


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39.14 ∗0.11 4.30 → ℎ

39.14∗ 0.50 19.57 → ℎ 39.14∗ 0.39 15.26 →

139.14 (4.30∗ 358.66 + 19.57 ∗ 249.48 + 15.26 ∗ 387.85)

315.35


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..+ . .

..+ . . .

ZINTAHUAYATE % AREA Hp mm

CAHUACAN 100 358.66

ARITMETICA THIESSEN ISOYETAS358.66 358.66 358.66

LA GLORIA % AREA Hp mm

EL DORADO 100 328.15


EL CACAO % AREA Hp mm

FRONTERA HIDALGO 33 249.48EL DORADO 47 328.15


COSALAPA % AREA Hp mm

FRONTERA HIDALGO 39 387.85EL DORADO 50 249.45CAHUCAN 11 358.66

ARITMETICA THIESSEN ISOYETAS332 315 323.72

SAHJA BATALLA % AREA Hp mm

CAHUACAN 72 358.66EL DORADO 21 328.15

FRONTERA HIDALGO 9 249.48


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2. Determinar por los 3 métodos la precipitación promedio de la siguiente cuenca,si el área total de la cuenca es de Atotal = 128.5 Km2

ESTACION Tr: 100 AÑOS1 2012 2123 216

4 2455 244


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METODO ARITMETICO

+ + + +

223.6


128.5 ∗ 0.30 38.55 128.5 ∗ 0.20 25.7

128.5 ∗ 0.20 25.7 128.5 ∗ 0.20 25.7

128.5 ∗ 0.10 12.85

201 ∗ 38.55 7748.55 212 ∗25.7 5448.4

216 ∗25.7 5551.2 245 ∗25.7 6296.5

244 ∗ 12.85 3135.4

1128.5 (201 ∗ 38.55 + 212 ∗ 25.7 + 216 ∗ 25.7 + 245 ∗ 25.7 + 244 ∗ 12.85) 219.3


38.55 201 + 223.62 8184.16

25.7 212 + 223.62 5597.96

25.7 216 + 223.62 5648.86

25.7 245 + 223.62 6021.51

12.85 244 + 223.62 3004.33


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ELABORADO POR:

SANTOS CAMACHO MANUEL JULIO CESAR

SANTOS NATAREN HUGO ALBERTO

RAMIREZ VELASQUEZ OSIEL ANDRIANI

CRUZ LOPEZ OBETH DE JESUS

LEON GARCIA SERGIO

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