Microsoft PowerPoint - Tema 3 - Balance Hdrico [Slo lectura]

dBalance HdricoMSc. Rosado C.Balance HdricoConceptos BsicosBalance HdricoDefinicinEl balance hdrico consiste en aplicar el principio de la conservacin de la masa a una regin definida por determinado lmites (espacial y temporal).

Establecer que la diferencia entre las entradas y las salidas del sistema que se ha definido deben ser igual alcambio de volumen de agua en almacenamiento(considerando cierto margen de error).Balance HdricoDefinicinEl balance hdrico se define con la ecuacin:

Entradas - Salidas = Variacin del almacenamiento + Error

Para calcular un balance hdrico se debe:

identificar los componentes del balance,

cuantificar cada componente en forma individual,

introducir estos datos en la ecuacin del balance hdrico.Balance Hdrico Cuenca como LmiteDivisoriaPrecipitacinCuencaLmite delSistemaCaudalUn balance hdrico puede definirse para regiones de cualquier tipo, forma o propiedades(dominio).Es comn utilizar cuencas como lmites para los balances hdricos.Cuenca se define como un conjunto de puntos del territorio en los que el agua de lluvia que se drena por escorrenta superficial, sale por un punto de la red fluvial.La cuenca como la unidadOrganizacional para estudios de balance hdrico.BalanceHdrico AplicacionesEstimar la cantidad de recursos Hdricos.

Estimar el impacto de las actividades humanas en el ciclo hidrolgico.

Estimar parmetros difciles de medir, tales como la recarga y la evapotranspiracin.Balance HdricoComponentes de EcuacinBalance ComponentesdeEcuacinP + Qi=ET + S + Qs

P= Precipitacin.Qi= Flujo de agua que ingresa al rea de anlisis.ET= Evapotranspiracin. S= Cambio en el almacenamiento del agua.Qs= Flujo de agua que sale del rea de anlisis.

Los componentes pueden estar expresados en unidades de volumen por unidad de tiempo (l/s, m3/ao) o en unidades de volumen por unidad de rea y por unidad de tiempo (mm/ao, cm/da).Balance SubcomponentesDescripcin de trminos:asup = agua superficial; asub = agua subterrnea;n = nieve; zns = zona no saturada; fb = flujo base; ES = escorrenta.Balance Hdrico ConsideracionesBalance Hdrico ConsideracionesEn algunos sitios ciertos subcomponentes son Insignificantes y en otros muy importantes.Esto se debe definir para cada sitio.Las tcnicas de medicin frecuentemente no estn diseadas para permitir la identificacin de subcomponentes (por ejemplo la evapotranspiracin).

La evapotranspiracin generalmente se estima con balances hidrometeorolgicos.11Balance Hdrico ErroresInherentesLa ecuacin del balance hdrico tiene un componente de error, el cual incluye errores en la determinacin de losparmetros,erroresenlosclculosrealizadosy errores debido a componentes no considerados.Balance HdricoValores Tpicos de Componentes de EcuacinPrecipitacin = 100%Evapotranspiracin = 66%Escorrenta + Flujo de agua subterrnea = 34%Componentes Tpicos en Per100%20 90%5 40%25 40%Rango Error 50 170%BalanceHdricoPrecipitacinDefinicin:

Agua que cae en la superficie terrestre en todas las formas posibles (slido o lquido).

Datos de Precipitacin:

Precipitacin diaria de un nmero suficiente de estaciones en o en lo alrededores del rea en estudio.Variaciones espaciales y temporales (importante)

Variaciones en el tiempo: perodos hmedos y secos.

Distribucin geogrfica: elevacin, latitud, longitud, proximidad a la costa, efectos orogrficos.PrecipitacinDefinicinPrecipitacin Instrumentos de MedicinPluvimetro

Est compuesto por un cilindro recto, de seccin conocida, abierto por un extremo (boca) y un dispositivo graduado (colector) para recoger el agua. En este recipiente se puede leer directamente las unidades de altura del agua.

La densidad de la red de pluvimetros puede variar en funcin de las caractersticas geogrficas y de la variabilidad de la precipitacin, y puede ser de 1 pluvimetro cada 25Km2 a 1 pluvimetro cada 250Km2.Precipitacin Instrumentos de MedicinPluvimetro Ordinario del Servicio Meteorolgico Nacional de E.E.U.U

Cilindro de 8 de dimetro abierto en su parte superior.La altura del agua en el cilindro se mide con una probeta graduada.Colecta toda la precipitacin.Fcil calibracin.

Puede medir la precipitacin total bajo cualquier intensidad.Puede medir la precipitacin de nieve.

Limitada precisin y pobre resolucin de la intensidad de la precipitacin.La altura del agua puede ser registrada.Precipitacin Instrumentos de MedicinPluvigrafo

Permiten medir la distribucin de la lluvia con el tiempo en un punto determinado y por lo tanto puede calcularse la intensidad de precipitacin.

Su funcionamiento es similar al del pluvimetro, pero tiene un sistema de registro de manera que se grafica el llenado del recipiente a lo largo del tiempo.Instrumentos de Medicin de la PrecipitacinPluvigrafo de vertido de volmenes fijos

Comn en estudios hidrolgicos.

Requiere registro electrnico.

Puede medir intensidad de precipitacin.

Puede medir pequeas precipitaciones.Requiere calibracin.

Debe ser calentado en invierno.Precipitacin Instrumentos de MedicinNivmetro

Se utiliza para medir la nieve precipitada en un determinado punto. El funcionamiento es parecido al de los pluvimetros pero con algunas modificaciones.Precipitacin Instrumentos de MedicinRadar

El radar y el pluvimetro son dos instrumentos complementarios. El radar define la forma y la evolucin espacial y temporal de la lluvia. Puede llegar a medir una aproximacin de la intensidad de lluvia en el aire, que no es la lluvia que cae en el terreno.

El pluvimetro define la lluvia total en tierra en un punto nico, en un periodo de tiempo dado. Mide la lluvia casi real que cae al suelo y por tanto la que participa en la escorrenta. El pluvimetro sirve para calibrar el radar.EscorrentaEscorrenta DefinicinEscorrenta es toda el agua que circula por la superficie, siendo transportada por los cauces que constituyen la red hidrogrfica. La escorrenta incluye:

Escorrenta superficial.

Escorrenta subsuperficial.

Escorrenta subterrnea en torrentes (flujo base).Escorrenta Mtodos de MedicinMolinetes.

Sensores: Doppler, electromagnticos y de ultrasonido.

Vertederos

Estaciones de resalto.

Trazadores.1112345Escorrenta Aforo con CorrentmetroSecciones transversales pertenecientes a un tramo recto.

Velocidades del agua mayores a0.15 m/s y profundidades mayores a0.15 m.

Fondo de la quebrada relativamente uniforme, libre de bloques y otros obstculos al flujo natural del agua.

Flujo relativamente uniforme, no agua estancada ni muy turbulenta.

Se mide la profundidad y la velocidad promedio a lo largo de toda la vertical en el punto de medicin.

Con los datos registrados se calcula el permetro mojado, el rea de la seccin y el caudal.Escorrenta Aforo con CorrentmetroEl medir la velocidad vertical promedio con el correntmetro es ms preciso que el mtodo del 60% de la profundidad total enunciado por la USGS (Servicio Geolgico de los Estados Unidos).Escorrenta Aforo con TrazadoresEste mtodo consiste en introducir un trazador con una concentracin conocida y ver su evolucin, as como el tiempo que transcurre hasta que llega al punto de observacin.

Ventajas:

No ofrece dificultad al paso del agua.

Ecuaciones sencillas y de resolucin rpida.

til en puntos donde no es idneo utilizar el molinete (por ejemplo en el tramo alto de un ro con flujo turbulento y de poca profundidad).

Desventajas:

Se deben tomar y analizar muestras de agua con una alta fiabilidad.

Es una medida puntual, como en el caso de molinete.Escorrenta Aforo con TrazadoresConcentraciones (ppb)Prueba 1 - Puente Ayway 4 de Abril del 2006

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0050100150200250300Tiempo (se gundos)350400450500Caudal = 25161 l/sBalance HdricoEstimating EvapotranspirationEvapotranspiracinEvapotranspiracinDefinicinEvaporacin + Transpiracin

Evaporacin = paso del agua en estado lquido al agua en estado vapor.

Transpiracin = paso del estado lquido al estado vapor, previo recorrido por el sistema circulatorio de las plantas.

La ET puede ser una parte importante de la precipitacin total (entre el 70-90% de la precipitacin).

Se tienen dos tipos de ET, la evapotranspiracin potencial (ETP) y la evapotranspiracin real (ETR)EvapotranspiracinETP y ETR

ETP.- es la evapotranspiracin que se producira si se cumplieran dos hiptesis: que existe un desarrollo vegetativo ptimo y que la humedad del suelo coincida con su capacidad de campo.

ETR.- representa lo que realmente vuelve a la atmsfera por evapotranspiracin, en las condiciones reales del rea estudiada.sta depende de la cantidad de agua disponible que se podr evapotranspirar en una zona determinada.

La ETP es el lmite mximo de la ETR.

Cuando la ETR