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Balance hidrico
 

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    Balance hidrico Balance hidrico Presentation Transcript

    • Balance Hídrico de Cuencas
    • Componentes del Balance HídricoPara calcular el balance hídrico se debe tomar en consideraciónque: Flujo de Entrada = Flujo de Salida + ∆ AlmacenamientoUn incremento en el almacenamiento es considerado como un cambio positivo
    • Flujo de ingresoEl flujo de ingreso es la suma de la precipitación, escorrentíasuperficial, el flujo de agua subterránea y el agua importada a lacuenca. Flujo de Ingreso = Ppt + SWi + GWi + Agua importada
    • Flujo de salidaEl flujo de salida es la suma de la evapotranspiración, evaporación,agua superficial y agua subterránea que salen del sistema, aguaexportada y consumo.Flujo de Salida = ET + Evaporación + SWo+ GWo + Agua exportada + Consumo
    • AlmacenamientoSe refiere al almacenamiento del agua superficial y subterránea ∆ Almacenamiento = ∆ Almacenamento de SW + ∆ Almacenamento de GW
    • Ingresos www.gidahatari.com
    • PrecipitaciónEs medida como la altura deagua en un área específica enun determinado periodo detiempo. Normalmente, seutiliza un recipiente abiertopara medir precipitación en elcampo. www.gidahatari.com
    • PrecipitaciónSe deben tomar en cuenta los siguientes aspectos en la instalación deestaciones de medición:• La ubicación es crítica• Número suficiente para tener un promedio de la cuenca• Mediciones en puntos discretos• Relación de precipitación con elevaciónAdemás la información debe ser:• Representativa• De un periodo largo de toma de datos• De distribución apropiada (área y tipo de tormenta)• Homogénea: estaciones móviles, cambio de equipos, cambio de observador.
    • Criterios para verificar la homogeneidad de los datos1. Calcular el ratio de los valores de 2 estaciones para el mismo periodo de tiempo.2. Comparar el ratio calculado con el de otros años. Algún cambio en el ratio promedio, nos indicará un error.3. Ajustar los datos más recientes a los más antiguos.Ejm: Year Station A Station B A/B 1 11 22 0.5 2 10 21 0.48 3 12 23 0.52 4 6 23 0.26 5 4 20 0.2 6 5 21 0.24Claramente la estación A presenta algunos errores. Deben ser corregidos conel ratio de datos anteriores.A/B prom = 0.23
    • Criterios para verificar la Homogeneidad de los datos A = B*0.23 • A1 = 22*0.23 = 5.06 ~ 5 • A2 = 21*0.23 = 4.83 ~ 5 • A3 = 23*0.23 = 5.29 ~ 5 Year Station A Station BData 1 5 22Corregida 2 5 21 3 5 23 4 6 23 5 4 20 6 5 21
    • Datos faltantesCuando falta algún dato de la base de datos de precipitación, se puedeestimar un valor aproximado, mediante:Donde:N = número de estaciones cercanas a la estación ‘x’, que es la quetiene el dato faltante.Px = valor faltante de precipitación de la estación ‘x’Ax = Promedio anual de precipitación en la estación ‘x’P# = Precipitación en la estación #A# = Promedio de precipitación anual para cada estación #.
    • Procesamiento de los datosUna vez que estamos seguros de que la base de datos eshomogéneos y significativos, tenemos 3 alternativas paradeterminar la precipitación promedio de una cuenca en unperiodo determinado:• Promedio Aritmético• Polígonos de Thiessen• Método de las Isoyetas
    • Procesamiento de Datos1. Promedio AritméticoEs el promedio simple de los valores de precipitación de todaslas estaciones. Precipitación = (P1 + P2 + … + Pn) / n
    • Procesamiento de Datos2. Polígonos de ThiessenEs el promedio que pondera elárea parcial que corresponde acada estación.Para definir las áreas, se debe unirlas estaciones con una línea recta,y trazar perpendiculares en elpunto medio de cada una de ellas.Tres de estas rectasperpendiculares forman polígonos.Es considerado el mismo valor deprecipitación para cualquier puntoencerrado en un polígono.Precipitación = (P1*A1 + P2*A2 + … + Pn*An) / Area Total
    • Procesamiento de Datos3. Método de las IsoyetasEs el promedio que pondera el áreaparcial definida por isolíneas deprecipitación.Para determinar las áreas, se debe unirlos puntos con el mismo nivel deprecipitación (isoyetas), resultaránpolígonos entre las isoyetas, los cuálesconsiderarán el mismo valor deprecipitación que el de la estación queencierran. Precipitación = (P1*A1 + P2*A2 + … + Pn*An) / Area Total
    • Procesamiento de DatosSin embargo herrameintas deSistemas de Información Geográfica(SIG) pueden realizarinterpolaciones espaciales de mayorcalidad y en menor tiempo.Métodos:IDWKrigingNearest NeighborEtc.
    • Entrada de Flujo Superficial (SWi)Como las cuencasestán definidas por latopografía de la zona,la mayoría de las vecesel término de entradade flujo superficial esconsiderada cero. SWi = 0
    • Entrada de Flujo Subterráneo (GWi)Comúnmente, los límites del agua superficial son los mismos quelos del agua subterránea, entonces esperamos que, por causastopográficos, el flujo de entrada de agua subterránea es cero.Gwi = 0
    • Agua Importada a la cuencaLa existencia de agua importada dependerá si la comunidadcuenta con su sistema de abastecimiento de agua, dentro de lacuenca o fuera de la misma.Este término, también considera el agua embotellada que entra alsistema.
    • Salidas www.gidahatari.com
    • EvapotranspiraciónPara determinar la evapotranspiración se utiliza un Lisímetro.Se calcula con la siguiente expresión: ET = SI + PI + I – SF - Ddonde:ET = Evapotranspiración para un periodo determinadoSI = Volumen inicial de humedadP = Precipitación en el LisímetroI = IrrigaciónSF = Volumen final de humedadD = Exceso de humedad drenado por el suelo
    • EvapotranspiraciónET PotencialEs calculada a partir de variables climatológicas y ecuaciones de balancede energía. Existen distintas metodologías para calcular la ET potencial.ET RealUsando una cúpula de evapotranspiración, se mide la tasa deacumulación de vapor con un termómetro de bulbo húmedo y bulboseco.También se puede calcular con la correlación deEddy Tower, utilizando la velocidad vertical delaire y el contenido de vapor, para determinar elflujo neto de humedad, y por lo tanto la tasa deevapotranspiración
    • EvaporaciónMediciónPara medir evaporación se utilizanrecipientes poco profundos. Es necesarioconocer los coeficientes de evaporación delos recipientes, los cuales se encuentrandisponibles en los atlas de agua.Se tiene que monitorear el cambio en elvolumen de agua de los recipientes.EstimaciónSi no se cuenta con información disponible,se puede estimar la evaporación utilizandoel nomógrafo del Servicio Nacional delClima de Estados Unidos. Se requiere lossiguientes datos:• Temperatura Promedio• Punto de Rocío (Temperatura a la cual ocurre la condensación de un volumen de aire al ser enfriado).• Radiación Solar• Velocidad del Viento
    • Salida de Flujo Superficial (SWo)Se refiere al flujo deagua superficial quesale del sistema.Generalmente, esmedido como la tasavolumétrica del flujode descarga.
    • Salida de Flujo Subterráneo (GWo)Este término obedece laLey de Darcy: dh Q=K*A*( ) dlDe los registros deperforaciones de pozos,se puede identificar siexiste flujo de salida deagua subterránea, porejemplo:
    • Agua Exportada de la CuencaEste término se analiza de la misma manera que el aguaimportada, es decir, depende si los sistemas de abastecimiento deaguas de la comunidad están fuera de la cuenca. También seconsidera el volumen de agua embotellada que sale del sistema.
    • Consumo Este término se refiere al volumen utilizado por los siguientes actores: • Ecosistemas • Agricultura • Población • Industria • MineríaPor ejemplo, si la fuente principal de aguade una población es la proveniente depozos. Calcularíamos el consumo de lapoblación como:Bombeo: 5000 viviendasTasa de Consumo: 800 litros/día/viviendaConsumo = 5000 * 800 = 4000 m3/día
    • Esquema de Consumo Poblacional
    • Pérdida de AguaPorcentaje de pérdidaresidencial = 15 %Porcentaje de pérdida porET = 1%Total = 84 % (+/- 4%) delagua de consumo regresaal sistema.Source: Notes from the ColoradoSchool of Mines course
    • ∆ AlmacenamientoEs el incremento o disminución en el almacenamiento de aguasuperficial o subterránea; se define por monitoreo de los cuerposde agua o pozos para apreciar cambios en su volumen.Es útil medir el volumen de descarga.
    • DescargaSe necesita determinar la velocidad de flujo, para así calcular ladescarga mediante la siguiente expresión: Q=V*AExisten 4 maneras de medir la descarga:1. Utilizando un correntómetro2. Estimar el caudal con una curva de regresión3. Utilizando un vertedero4. Estimar la velocidad con la ecuación de Manning
    • Medición de la Descarga1. Utilizando un correntómetroEl procedimiento consiste en dividir el ancho del curso de agua ensegmentos (Wi) , y medir la profundidad en el punto central decada tramo (Di). Luego, medir la velocidad a 0.6Di en el puntocentral de cada segmento. Si el cuerpo de agua es muy profundose puede utilizar 0.2Di – 0.8Di. Q = SUM(Vi, Wi, Di)
    • Medición del Descarga2. Estimar el caudal con una curva de regresiónEl procedimiento es medir el caudal (Q) y el tirante de agua (ϒ),luego se grafica Q vs ϒ.Usualmente se utiliza un pozo de observación de tirante de agua.3. Medir caudal utilizando un vertederoEl flujo de agua es calibrado a una altura aguas arriba. Porejemplo, se puede utilizar un canal ‘V-notch’.
    • Medición de la Descarga4. Estimar la velocidad con la ecuación de ManningEs un método empírico, y su expresión está dada por: V = ( 1.49 * R 2/3 * S 1/2 ) / nV = Velocidad promedioR = Radio hidráulicoS = Pendiente o gradiente hidráulicoN = Factor de fricción de Manning
    • Descarga máximaLa siguiente expresión se utiliza para calcular la descarga máxima después de una tormenta. Es unmétodo racional para áreas pequeñas: Q=C*I*AQ = Descarga máximaC = Coeficiente de salidaI = Intensidad de lluviaA = Area de drenajeEste método es válido después de un evento de precipitación que ha durado por lo menos eltiempo de concentración (tc): tc = L 1.15 / (7700 * H 0.38 )donde:tc = tiempo que toma una gota de agua transportarse del punto más distante de la cuenca hacia elpunto de descarga. L = Longitud del curso de agua principalH = Diferencia en elevación del punto más distante a la descarga de la cuenca.
    • Balance de Humedad en el Suelo
    • Gracias por su interés en este tema
    • Para mayor información sobre nuestra empresa puede revisar los siguientes vínculos:MEDIO AMBIENTE MINERÍA CONSULTORÍA CAPACITACIÓN CARRERAS Centrales Hidrogeología enCaudal ecológico Filtración de relaves Desafío hidroeléctricas minería Diseño de Modelamiento SIG en la gestión deCambio climático Oportunidades coberturas numérico R.H. Sistemas de ModelamientoBalances hídricos Drenaje de mina Nuestro equipo monitoreo MODFLOW Monitoreo de Bioremediación de Asentamiento por Modelamiento Misión y visión calidad hídrica relaves bombeo hidrológico Monitero de Redes de monitoreo Contacto cuencas Gidahatari