Modflow Tema 2

7/28/2019 Modflow Tema 2

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Gobierno del principado de Asturias

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INDICE de TEMA

1. EL AGUA y EL SUELO ...................................................................... 21.1. Generalidades ................................................................... 21.2. Distribucin vertical del agua en el terreno ................................ 31.3. Tipos de agua.................................................................... 51.4. Parmetros de la humedad del suelo ........................................ 6

2. CONCEPTOS BSICOS en HIDROLOGA................................................... 8

3. CUENCAS de DRENAJE .................................................................... 10

4. HIDROMETRA: AFOROS................................................................... 114.1. Aforos............................................................................ 114.2. Mtodos de aforo .............................................................. 124.3. Estaciones de aforo............................................................ 144.4. Curvas de gastos ............................................................... 15

5. RELACIONES AGUAS SUPERFICIALES-AGUAS SUBTERRNEAS ........................ 16

6. CUANTIFICACIN de los VALORES de ESCORRENTA.................................. 17

7. ANLISIS de HIDROGRAMAS .............................................................. 187.1. Componentes del hidrograma ................................................ 187.2. Objetivos de los anlisis de los hidrogramas............................... 19

8. BIBLIOGRAFIA .............................................................................. 20


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Tema 2El agua y el suelo

1. EL AGUA Y EL SUELO.

1.1. Generalidades.

El agua de las precipitaciones una vez que alcanza el terreno sigue variosrecorridos: una parte queda retenida en la superficie y es devuelta a la atmsfera en

forma de vapor (evaporacin directa) o para ser utilizada por la vegetacin y volver ala atmsfera por evapotranspiracin. Otra parte del agua circula sobre la superficiedel terreno dando lugar a la escorrenta superficial. Y otra parte penetra bajo lasuperficie del terreno (infiltracin) a travs de los poros del suelo rellenando stos.

Una buena parte del agua infiltrada no desciende hasta la zona saturada (aguasubterrnea), sino que se queda retenida en una zona en la que coexisten poros conagua y poros con aire, zona no saturada (ZNS).

La ZNS es la porcin del terreno comprendida entre la superficie del mismo y lasuperficie saturada. Frecuentemente constituye la zona de transicin entre las fasessuperficial y subterrnea del ciclo hidrolgico. Juega un importante papel en lasprcticas agrcolas, en problemas de ingeniera geolgica, en evaluacin de larecarga de acuferos, en la adquisicin de sales por las aguas de infiltracin, en laproteccin de los acuferos frente a ciertas actividades contaminantes, etc. Por estasrazones es objeto de estudios abordados desde diferentes campos de la ciencia, loque causa una cierta dispersin de conocimientos y una falta de metodologaintegradora). Veamos algunos ejemplos:

Estudios agrcolas: Atienden primordialmente a la zona radicular (donde seproducen las relaciones agua-suelo-planta) y con vistas al rendimiento de lascosechas.

Estudios hidrolgicos: Se considera al suelo y la zona no saturada como factorregulador de la escorrenta y la erosin y como medio evapotranspirador.

Estudios hidrogeolgicos: Tienen en cuenta el conjunto suelo-zona nosaturada como sistema en el que tienen lugar los procesos que afectan a larecarga y que acta como atenuante de la contaminacin de los acuferos.

Estudios hidrogeoqumicos: Presta atencin a los procesos fsico-qumicos quetiene lugar en la ZNS y a su poder autodepurador.

Estudios hidrulicos: Realizan estudios del rgimen de flujo del agua, en laspropiedades hidrodinmicas, en la conductividad hidrulica, entre otros.


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La ZNS juega un importante papel en los procesos contaminantes, procedentes defuentes puntuales o difusas, al servir de conducto a travs del cual los diversoscompuestos en fase lquida y de vapor se atenan y transforman a medida que

circulan en su interior.

1.2. Distribucin vertical del agua en el terreno.

El agua que se infiltra en el terreno se distribuye en profundidad en dos zonasseparadas por la superficie saturada o nivel fretico:

A. Zona no Saturada (ZNS)B. Zona Saturada (ZS)

A. Zona no Saturada (ZNS)

Tambin conocida como zona de aireacin o vadosa es la zona ms prxima a lasuperficie del terreno y se caracteriza porque en ella existen huecos entre los granosminerales, que pueden contener aire y agua.

Dentro de ella se pueden diferenciar 3 subzonas:

Subzona capilar

A. 1. Subzona de evapotranspiracin o subzona edfica

Es la zona ms prxima a la superficie y donde se desarrollan las races de lasplantas sufriendo los efectos ms importantes de la evapotranspiracin. Puedetener de 5-10 cm en suelos desnudos a 3-4 m en zonas de vegetacin arbrea.

ZONA SATURADA

NIVEL FRETICO

Subzona de eva otrans iracin o subzona edfica

Subzona capilar

Subzona intermedia


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A.2. Subzona capilar

Prxima al nivel fretico, presenta poros con aire, por lo que no est

totalmente saturada.

Normalmente se ve afectada por fenmenos de capilaridad (ascenso). El aguaest retenida por fuerzas capilares pero en algn momento puede haberfluctuaciones por ascenso o descenso del nivel fretico llegando a lasaturacin.

Ya hemos comentado en el captulo anterior el efecto que esta zona depresiones negativas puede tener frente a problemas de contaminacin. Laextensin y significancia de esta zona capilar est estrechamente relacionadacon las caractersticas granulomtricas del medio.

A.3. Subzona intermedia

Situada entre las dos anteriores. El agua queda retenida por fuerzas capilaresms o menos fuertemente dependiendo del contenido de humedad (a mayorcontenido en humedad, menor retencin).

En esta zona coexisten 3 fases:

fase slida: componentes minerales y orgnicos que forman partedel suelo

fase lquida: agua retenida entre los poros fase gaseosa: aire presente en los poros

El lmite de separacin entre la zona no saturada y la zona saturada sedenomina nivel fretico, aunque en realidad recibe diversos nombres:superficie saturada, nivel de saturacin, superficie piezomtrica o superficiepotenciomtrica.

El nivel fretico se define como la superficie en la que todos los puntos estna la misma presin y es igual a la presin atmosfrica. Esta superficie se tomacomo referencia, en cuanto a presiones, y se considera como un nivel de

presin igual a cero. Todos los puntos por debajo de este nivel tienen unapresin positiva y mayor que la atmosfrica.

Los puntos situados en la zona no saturada tienen una presin negativa ymenor que la atmosfrica debido a la retencin o succin que sufre el aguapor las partculas del terreno.

B. Zona Saturada (ZS)

Se sita por debajo del nivel fretico y adems de ZS se conoce tambin comozona fretica o zona de saturacin.


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En esta zona el agua ocupa todos los poros. Este agua se conoce como aguasubterrnea. Puede llegar a profundidades de 1000-4000 m. Debido a la presinlitosttica, el agua con la profundidad es cada vez menos mvil y a aproximadamente

1000 m el agua se puede considerar como inmvil.

1.3. Tipos de agua.

El agua retenida en los poros de la ZNS queda sometida a distintas fuerzas:

A. Agua retenida por fuerzas NO CAPILARES

Es el agua retenida muy fuertemente por atraccin elctrica, debido al carcter

dipolar de la molcula de agua y de las superficies de los cristales slidos, porfuerzas de adsorcin y osmticas.

Normalmente no puede ser extrada por las plantas y no es posible separarla salvoen forma de vapor. No tiene capacidad de movimiento.

Es el agua adhesiva, hidroscpica y pelicular.

B. Agua retenida por fuerzas CAPILARES

Es el agua capilar que queda retenida en microporos o pequeos conductos,por capilaridad, debido a la presencia de dos fases no miscibles (agua-aire),

que producen una atraccin entre sus molculas (tensin superficial).

Este agua puede quedar retenida por fuerzas ms o menos intensas,generalmente presente en los microporos.

Es el agua presente en la ZNS, ms importante para los cultivos.

Agua GRAVFICA o libre

Est sometida a la fuerza de la gravedad.

Se puede mover libremente a lo largo de los poros por diferencias depotencial. Normalmente circula a travs de la subzona capilar y alcanza lasuperficie saturada. Se mueve principalmente a travs de macroporos poraccin de la gravedad, alcanzando los acuferos.

Es la ms importante desde el punto de vista de los recursos hdricos.


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1.4. Parmetros de la humedad del suelo.

A. Grado o contenido de humedad:

Es el porcentaje de peso de agua contenido en la muestra antes de desecarla, conrespecto al meso de la muestra desecada a 105C.

Se obtiene pesando la muestra antes y despus de la desecacin y hallando elporcentaje de humedad que representa la diferencia entre ambas pesadas respectoal peso de la muestra seca.

Tambin se puede determinar a partir de un volumen.

B.Capacidad de campo:Grado de humedad de una muestra que ha perdido todo su agua gravitacional.

Se determina en laboratorio sometiendo a una muestra a una fuerza centrfuga1000 veces superior a la gravedad durante aproximadamente 40 minutos.

C. Punto de marchitez:

Es el grado de humedad de una muestra tal que la fuerza de succin que ejercenlas races de las plantas sobre el agua ya no les permite extraer ms agua, es decir,la fuerza de succin de las races es menor que la de retencin del agua.

En laboratorio se determina sometiendo a la muestra a una presin centrfuga delorden de 15 atmsferas y luego se halla su grado de humedad. Su valor realdepender del tipo de vegetacin que exista sobre el suelo.

D. Agua utilizable por las plantas:

Las plantas (excepto las freatofitas) precisan que en su zona radicular existaoxgeno libre y debido a esto esta zona no debe estar permanentemente saturada deagua. As, el agua gravfica o libre puede calificarse de perjudicial. Cuando este aguaabandona la zona radicular, penetrando en zonas ms profundas, la planta toma delterreno el agua capilar suspendida o aislada. El mximo contenido disponible loseala la capacidad de campo.

Adems existe un lmite inferior en contenido de agua, a partir del cual las racesno tienen fuerza de succin suficiente para extraer el agua. Es el punto demarchitez.

Por tanto, puede considerarse nicamente como agua utilizable por las plantas ladiferencia entre la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente.


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E. Grado de saturacin:

Es otra forma de expresar el grado de humedad, pero en este caso a partir de unvolumen. Se define como el porcentaje de volumen de agua, respecto al volumen dehuecos de una porcin de suelo en unas condiciones normales, es decir, es la relacinentre el volumen de agua contenido en la muestra frente al volumen total.

F. Retencin especfica:

Es el porcentaje de volumen de agua que queda en el terreno despus de que sehaya desalojado el agua gravfica, respecto al volumen total de la porcin de suelo.

Es un concepto anlogo al de capacidad de campo, pero en este caso se utiliza el

volumen y no el peso, de tal manera que si se multiplica la capacidad de campo porla densidad aparente se obtendr la capacidad de retencin especfica.


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2. CONCEPTOS BSICOS.

Caudal: Volumen de agua que pasa por una seccin transversal de un curso de aguasuperficial por unidad de tiempo.

Estiaje: poca en la que el curso superficial circula con los menores caudales.

Ro: Curso superficial con circulacin de agua permanente y concentrada en un lechoy, en general, de alto caudal. Puede desembocar en el mar, en un lago, o en otro ro,no necesariamente de mayor envergadura.

Arroyo: Corriente de agua de carcter ocasional, tan slo durante la poca de lluviasy/o deshielo. Menor longitud del curso que un ro. Tpico de reas montaosas con

fuertes pendientes. En climas ridos, en los que slo llevan agua una vez cada variosaos se denominan uadis.

Curso de agua de rgimen torrencial: Figura intermedia entre ro y arroyo. Nuncaest seco, pero presenta grandes diferencias entre los caudales de estiaje y decrecida. La relacin entre estos dos caudales puede llegar a ser hasta 1/500.

Escorrenta: Porcentaje de precipitacin que circula por una zona concreta delterreno en un momento determinado. Se divide en:

escorrenta superficial: procedente de cursos fluviales escorrenta subterrnea: agua aportada por los acuferos escorrenta hipodrmica (o subsuperficial): agua que se infiltra en el terreno

sin alcanzar a los acuferos y se drena a un curso superficial.

A la escorrenta total se la equipara con los trminos lluvia til y aportacin.

Cauce: Depresin ocupada por la aguas medias. Est formado por un fondo, ms omenos ancho y aproximadamente llano, y con bordes de pendientes ms o menosfuertes. Presenta dos mrgenes (derecho e izquierdo), entendidas en el sentido de lacorriente de agua. La seccin transversal del cauce suele ser simtrica cuando elcurso es rectilneo y asimtrica en tramos curvos, con mayor profundidad y pendienteen la margen cncava que en la convexa.

Potencia: Resultado de combinar la masa de agua desplazada por su velocidad. El roemplea su potencia en vencer las fricciones externas e internas, en erosionar el lechoy en transportar los sedimentos que arrastra. Si la potencia total o bruta supera lasfricciones externas e internas (potencia neta) el ro erosiona. En caso contrario,predominan los procesos de sedimentacin.

En los cursos de los ros se pueden distinguir tres tramos en funcin de la potencia oprocesos predominantes:

Curso alto: predominan procesos erosivos. Curso medio: predomina el transporte. Curso bajo: predomina la sedimentacin.


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Pendiente: ngulo que forman la lnea de nivel correspondiente a las aguas mediasla horizontal. Disminuye constantemente del curso alto al bajo.

Talweg: Lnea que une los puntos ms bajos del cauce de un curso fluvial.

Perfil longitudinal: Perfil que representa las cotas del talweg desde el nacimientodel ro hasta su desembocadura. Tambin se puede definir como el corte vertical delcurso del agua siguiendo la lnea de mximas velocidades.Este perfil tambin representa la pendiente media del ro.

Perfil de equilibrio: Lmite al que tienden los ros. Los ros tienden a alcanzar unperfil tal que la potencia slo la utilicen en desplazar agua, sin erosionar nisedimentar.

Nivel de base: Punto ms bajo del tramo de un curso fluvial: desembocadura en elmar. Las oscilaciones que se produzcan en el nivel de base alterar el perfil deequilibrio del ro.


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3. CUENCAS DE DRENAJE.

Una cuenca de drenaje tambin recibe los nombres de: cuenca vertiente, cuencahidrogrfica o cuenca de alimentacin.

Una cuenca de drenaje es el rea donde la precipitacin cada se dirige hacia elro principal, drenndose por este punto. Los lmites de una cuenca de drenajesuelen quedar definidos por lneas topogrficas (lneas de cumbres o de crestas),denominadas divisorias hidrogrficas (o divisorias de agua). En algunos casos, lascuencas hidrogrficas no tienen esos lmites topogrficos, debido al efecto de laescorrenta subterrnea que puede dar lugar a una aportacin de agua provenientede una cuenca vecina, o bien, a que parte del agua de lluvia se dirija hacia otracuenca cercana. Estas circunstancias son especialmente frecuentes en el caso de

materiales muy permeables por karstificacin.

La morfologa de una cuenca hidrogrfica queda definida por una serie de ndices:

ndice de capacidad o de Gravelius (Kc): relacin entre el permetro de lacuenca y el de un crculo que tenga la misma superficie que la cuenca. Indicala circularidad de una cuenca. Su valor mnimo es 1, y es mayor cuanto msalargada es la cuenca.

El mayor o menor alargamiento se puede relacionar con el tiempo deconcentracin de las aguas en la cuenca, siendo este el tiempo que transcurredesde que se produce la primera entrada de agua por precipitaciones en el

punto ms alejado de la cuenca, hasta su paso por un lugar de observacin obien en su salida.

Altos valores de Kc indican tiempos de concentracin menores, lo que implicaque en grandes lluvias se produce una concentracin de las aguas y se produceun riesgo de inundaciones.

Factor de forma: cociente entre la superficie de la cuenca y el cuadrado desu longitud mxima.

Radio de elongacin: cociente entre le dimetro de un crculo que tenga la

misma superficie que la cuenca y la longitud mxima de la cuenca.

Radio de circularidad: cociente entre el rea de la cuenca y la del crculocuya circuferencia es igual al permetro de la cuenca.

Alargamiento medio de Caquot (Ca): relacin entre el recorrido ms largode la periferia y la salida de la cuenca, y la raz cuadrada de la superficie desta. En una cuenca cuadrada tiene un valor de 1, 1,128 si es circular, siendomayor cuanto ms alargada es la cuenca.


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4. HIDROMETRA: AFOROS EN CURSOS FLUVIALES.

La hidrometra estudia la medida del agua, en sentido amplio. En el caso de lasaguas superficiales queda limita a la medida del caudal de agua que circula por uncauce fluvial concreto. El objetivo principal de la hidrometra es conseguir los datosde base (caudales) en aquellos puntos de inters de los cursos fluviales con vistas adeterminar aspectos como: valoracin de los recursos hdricos de una zona, suadecuacin a las demandas, posibilidades de regulacin, determinacin de caudalesecolgicos, etc. Todos estos estudios requieren una base de datos del caudal, quecubra, temporal y espacialmente, la zona de inters.

4.1. Aforos.

Aforo es la medida del caudal de agua que fluye en un punto (cauce superficial,pozo, manantial, conduccin artificial de agua, etc.) y en un momento dado.

Caudal es el volumen de agua que pasa por un punto (seccin de un rea) en unintervalo de tiempo. La unidad ms usada para expresar el caudal es m3/sg.

Q= A x V

siendo:

Q caudalA rea

V velocidad

El caudal ser mayor a mayor velocidad de la corriente de agua.

Aportacin es el volumen de agua que pasa por un punto en una unidad de tiempogrande (mes, ao, etc.) Se expresa en Hm3.

Aportacin especfica es el caudal medio constante que aportara una unidad desuperficie de una cuenca durante un periodo de tiempo dado. Se expresa en l/sg/Km2.

El objetivo de la realizacin de un aforo es, por tanto, medir el agua que pasa por unpunto concreto para aplicar los resultados obtenidos en p.e. medir el rgimen de unro (variacin del caudal con el tiempo), regular los caudales, realizar balanceshdricos, ver las relaciones ro-acufero, determinar el volumen de agua que aportanlos afluentes, etc. En la realizacin de modelos conjuntos aguas superficiales aguassubterrneas, los aforos diferenciales son una de las principales herramientasdisponibles y de las ms fiables para determinar el flujo de agua que se intercambiaentre cada sistema.


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4.2. Mtodos de aforo.

Existen numerosos procedimientos para realizar aforos:

A. Mtodos directos: Se basan en medir la seccin y la velocidad del agua. Existenvarios tipos:

flotador: se calcula el tiempo que tarda un flotador en recorrer unadistancia conocida y se obtiene una estimacin de la velocidad de lacorriente. Existen diferentes tipos de flotadores:

- flotador de superficie (I): es una botella lastrada de la que slosobresale su cuello.

- flotador de inmersin (II): constituido por un cesto lastrado unido a unpequeo flotador mediante una cuerda de longitud 0.6 d (d = espesorde la lmina de agua.

- el bastn (III): consiste en un tuvo o varilla lastrado que penetra en elagua 0,9 d.

Los aforos con flotador se usan para una primera estimacin de lavelocidad de la corriente, antes de seleccionar la hlice adecuada para elaforo con molinete.

molinete: es un aparato que dispone de una pieza mvil que giraimpulsado por la corriente de agua, a la vez que contabiliza el nmero derevoluciones por unidad de tiempo. De este nmero se puede deducir lavelocidad de la corriente.

El clculo de la velocidad se obtiene a partir de la siguiente expresinlineal:

V = an + bsiendo:

V

la velocidad del aguan la velocidad de giro de la pieza mvila una constante que depende del tipo de molinete y de laforma de la pieza mvil. Viene definida de fbrica.

b la velocidad mnima para que el molinete se ponga enmovimiento.

Tambin viene calibrada de fbrica.

Existen dos tipos de molinetes:

Molinete de eje vertical (molinete Price).

Molinete de eje horizontal.


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Debido a que la distribucin de velocidades en un cauce no esuniforme, sino variable, disminuyendo hacia los mrgenes por elrozamiento contra el lecho y hacia la superficie del nivel del agua por

el rozamiento con el aire, se debe medir la velocidad en varios puntosdel cauce.

Volumtrico: se utiliza para pequeos caudales. Consiste en medir eltiempo que tarda en llenarse un recipiente de volumen conocido.

B. Mtodos indirectos: Utilizan adems la variable, H, que define la altura dela lmina de agua. Se establecen curvas de caudales en funcin de la alturadel agua (curvas de gasto).

Existen diversos tipos:

Escalas

Limngrafos: es un registrador continuo de la variacin de la altura de lalmina de agua con el tiempo. Los ms tradicionales estn basados en unmecanismo de flotadores conectados a una plumilla que marca sobre unpapel de registro que a su vez gira impulsado por un mecanismo derelojera.

Actualmente tienden a ser reemplazados por limngrafos digitales quepermiten conocer a tiempo real el valor del caudal y predecir el riesgo deavenidas.

Ultrasonidos: registra tambin de manera continua las distintas cotas de lalmina de agua.

Vertederos: consisten en una barrera que se establece en el canal o en uncurso fluvial, midindose el espesor de la corriente aguas arriba de laretencin con relacin al borde superior de la misma (o el vrtice, en el

caso de un vertedero triangular).Todos estos tipos de aforo se caracterizan porque requieren un rgimenlaminar en la corriente, es decir, que la distribucin de las velocidades seaequiparable a una serie de capas paralelas al lecho y desplazndose en elmismo sentido, con ausencia de contracorrientes. Pero en algunos casos no seda este tipo de rgimen (p.e. torrentes de alta montaa, ros de gran caudal)y entonces de recurre a los aforos qumicos.

C. Aforos qumicos: Se basan en el principio de conservacin de masas.

Consisten en la inyeccin en la corriente de una sustancia ausente en el aguadenominada trazador y en un posterior control de su proceso de disolucin.


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Requiere suponer que el ro se encuentre en un rgimen permanente durantela medida, es decir, sin prdidas ni ganancias de agua, y ausencia de tramosde remanso o aguas muertas.

Un trazadordebe cumplir una serie de requisitos:

debe ser detectable a bajas concentraciones debe ser fcilmente soluble en agua debe ser inocuo no debe ser reactivo con el lecho del ro, ni degradable durante

el ensayo debe estar ausente de forma natural en ella agua o presente en

muy bajas concentraciones debe ser un producto de coste relativamente econmico

Algunos de los trazadores ms usados son: dicromato sdico, cloruro de litio,rodamina B, fluoresceina disdica. Antiguamente incluso se usaban comotrazadores sustancias radiactivas de corto periodo de semidesintegracin (p.e.Br82), pero debido a su complejo manejo y a la necesidad de solicitar permisosespeciales se han ido quedando prcticamente en desuso, a pesar de tener laventaja de trazar grandes volmenes de agua con pequeas cantidades.

4.3. Estaciones de aforo.

Las estaciones de aforo son puntos fijos de aforo establecidos por lasConfederaciones Hidrogrficas (organismos de cuenca dependientes del MOPTMA quegestionan las estaciones de aforo).

Anualmente se editan los caudales medios diarios para cada estacin de aforos enlos anuarios de aforos.

El emplazamiento de una estacin de aforo debe reunir una serie de condicionestcnicas:

debe localizarse en un tramo recto del ro (al menos aguas arriba)

el cauce debe estar bien definido en estiajes y avenidas, para desaguarlas avenidas sin desbordamientos el lecho debe ser impermeable o al menos debe garantizar la no

existencia de caudales subterrneos que desvirten las medidassuperficiales

la erosin y sedimentacin que tengan lugar en ese punto deben sermnimas

debe haber una escala emplazada junto a la seccin de control las secciones deben estar acondicionadas para poder realizar aforos

directos en cualquier momento debe reunir una serie de condiciones geogrficas como son una buena

comunicacin y proximidad de poblaciones, ya que esto proporcionaruna vigilancia eficaz, y por ltimo, la existencia de puentes para poderhacer los aforos desde ellos.


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Los dos elementos ms importantes en una estacin de aforos son la escala y ellimnigrafo, aunque eventualmente se puede prescindir de ste, pero nunca de la

escala.

Las estaciones de aforo se clasifican en:

Estaciones de primer orden: Estn dotadas de un registro continuo deniveles y de un sistema de aforo que permita las medidas del caudaldurante las crecidas (molinete suspendido por cable). Deben permitirla toma de datos con gran facilidad y constituyen la red primaria o debase del pas. Dependen del MOPTMA y no plantean ningn problemaespecial a la hora de realizar aforos.

Estaciones de segundo orden: Se caracterizan por tener un registro quepuede no ser continuo. Estn dotadas de escala pero no de limngrafo.Se les encomienda objetivos menos importantes y suelenacondicionarse con obras de menor envergadura que las anteriores.

Estaciones de tercer orden: Estaciones de carcter episdico. Seinstalan con objeto de estudios especiales o para el estudio delrgimen del ro antes del proyecto y construccin de la estacindefinitiva. En esta categora suelen estar incluidas las estaciones definalidad hidrogeolgica.

En ocasiones, y a falta de algo mejor, se suelen tomar como estaciones de aforo las

centrales hidroelctricas que deriven todo el caudal del curso fluvial.

4.4. Curvas de gastos.

Una curva de gastos es una representacin grfica de la ecuacin que relacionacaudal y espesor de la lmina de agua en una seccin de aforo. Experimentalmentese ha demostrado que puede expresarse mediante la ecuacin de una parbolatangente al eje de las alturas de la forma:

Q = c(h - ho)n

Siendo:Q el caudalc un coeficiente de tipo empricoh el valor de la altura del nivel del aguaho el valor de la altura correspondiente a un caudal nulon un exponente de tipo emprico

A los distintos datos (Qn , hn) representados sobre un papel semilogartmico se lepuede ajustar grficamente una parbola. En la prctica se suele utilizar una escalalogartmica con el fin de obtener una recta con pocos puntos.

Las curvas de gastos pueden ser simples o compuestas (dos o ms rectas) enfuncin de la morfologa del cauce fluvial.


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5. RELACIONES AGUAS SUBTERRNEAS-AGUAS SUPERFICIALES.

Las relaciones entre un curso fluvial y un acufero pueden ser de tres tipos:

A. Ro ganador o efluente: el ro recibe agua del acufero

B. Ro perdedor o influente: el ro dona agua al acufero

C. Ausencia de relaciones: el ro discurre sobre un acufero confinadopor una capa impermeable en superficie.

La conexin hidrulica ro-acufero vara frecuentemente a lo largo del curso

fluvial. Un ro puede ser ganador en parte de su recorrido y perdedor en otro tramo.Tambin pueden producirse cambios temporales por variaciones estacionales o porinfluencia antrpica (el mximo de extracciones de aguas subterrneas durante elverano puede provocar la aparicin de ros perdedores). Un fenmeno frecuente es elalmacenamiento en las riberas: un ro ganador pasa a perdedor al producirse unarpida crecida del nivel del agua, introducindose parte del agua superficial en lasmrgenes del cauce.

El tipo de conexin hidrulica puede determinarse por dos procedimientos:

aforos escalonados: consisten en la medida consecutiva del caudal de unro entre dos puntos separados por un tramo en el que el curso fluvial no

recibe aportaciones de afluentes. Si el aforo aguas abajo es de mayor valorel ro es ganador, en caso contrario, es perdedor

mapas de isolneas del nivel fretico si las lneas de flujo de las aguassubterrneas (perpendiculares a las isolneas) convergen hacia el cauce, elro es ganador; si divergen el ro es perdedor.


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6. CUANTIFICACIN DE LOS VALORES DE ESCORRENTA.

Existen tres vas para cuantificar los valores de la escorrenta superficial ysubterrnea:

A. Modelos matemticos: se basan en la ley de Darcy. Requieren undetallado conocimiento de las caractersticas del acufero: geometra,posicin de los niveles piezomtricos, parmetros hidrogeolgicos, etc.

B. Mtodos hidroqumicos: conociendo la composicin qumica de lasaguas del acufero y del ro y suponiendo que no hay interaccin entrelas sustancias disueltas de ambos orgenes, se podra calcular elporcentaje de agua subterrnea que recibe un curso superficial. Este

mtodo no es fcilmente aplicable.C. Estudios de hidrogramas: es importante asegurarse de que en la cuenca

de anlisis no existe escorrenta superficial diferida: caudales dedesembalse, de deshielo, de drenaje de lagos o zonas pantanosas, yadems que la cuenca receptora sea inferior a unos pocos de miles dekm2, pues en caso contrario pueden existir caudales diferidosprocedentes de un irregular reparto de las lluvias o provocado por elgran tamao de la cuenca.


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7. ANLISIS DE HIDROGRAMAS.

7.1 Componentes del hidrograma.

Un hidrograma es la expresin grfica de la variacin temporal del caudal en unaestacin de aforos dada. La figura representa un hidrograma o curva de caudales enfuncin del tiempo obtenida tras un aguacero, y es por ello que presenta una formaen campana disimtrica.

En un hidrograma se pueden distinguir 4 partes:

1. Curva de concentracin: parte correspondiente al ascenso de la crecida. Suforma depende de la hetereogeneidad espacial y temporal del chubasco.

El intervalo de tiempo que separa el comienzo de la crecida del mximoalcanzado en el hidrograma (pico) se le denomina tiempo de subida.2. Pico: zona que rodea el mximo valor del caudal. Se produce en un cierto

intervalo de tiempo tras el mximo del aguacero que recibe del nombre de lago tiempo de retardo, o tiempo de repuesta.

3. Curva de descenso: parte correspondiente a la disminucin progresiva delcaudal. Est compuesta por las curvas respectivas de las tres escorrentas(superficial, hipodrmica y subterrnea) en que se reparte el volumen delaguacero. Cada una tiene sus caractersticas propias.

4. Curva de agotamiento: representa el decrecimiento del caudal al cabo de untiempo suficientemente largo como para que toda la escorrenta superficialhaya cesado y el ro sea alimentado nicamente por la escorrenta

subterrnea.


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7.2. Objetivos del anlisis de hidrogramas.

El objetivo del estudio de los hidrogramas es separar los valores de las distintas

escorrentas. En la prctica se limita a dividir la escorrenta total medida en laestacin de aforos en escorrenta superficial y subterrnea.

El primer paso de un anlisis consiste en conocer de modo cualitativo lasrelaciones ro-acufero. Esto slo se suele aplicar a los ros ganadores o efluentes.

Existen numerosos mtodos de separacin de las escorrentas pero todos ellostienen una fuerte componente subjetiva por lo que se pueden alcanzar resultadosmuy dispares.

Adems el anlisis de hidrogramas tambin permite calcular el coeficiente de

agotamiento, a travs del cual, y en ciertos casos, se pueden estimar parmetroshidrolgicos de los acufero.


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8. BIBLIOGRAFA.

Custodio, E y Llamas, M.R. (1983). Hidrologa Subterrnea. Ed. Omega. Barcelona.

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