Hidrología. Ciencia que estudia las propiedades, distribución y circulación del agua. Semana 2 - Propiedades de Cuencas - Mediciones Hidrológicas

Transcripción

1 Hidrología Ciencia que estudia las propiedades, distribución y circulación del agua Semana 2 - Propiedades de Cuencas - Mediciones Hidrológicas Cuenca Hidrológica Concepto Zona de la superficie terrestre en donde (si fuera impermeable) las gotas de lluvia que caen sobre ella tienden a ser drenadas por el sistema de corrientes hacia un mismo punto de salida. P ET G in S ds P Q ET G in G out dt G out Q Tipos de Cuenca: - Exorreica - Endorreica - Arreica 1

2 Cuencas y Ríos Principales en RD Ríos Principales: Cuencas Principales: Propiedades y Componentes de Cuencas - Divisoria de aguas (parteaguas): Línea imaginaria que pasa por los puntos de mayor nivel topográfico y separa la cuenca de estudio de otras cuencas. -Área de Drenaje de una Cuenca (A): Superficie en proyección horizontal delimitada por la divisoria de aguas. -Corriente Principal: Corriente que pasa por la salida de la misma. - Perímetro de la Cuenca (P): Sumatoria de las longitudes de las divisorias de la cuenca. -Corriente Tributaria : Corriente que aporta su caudal a otra tributaria o principal. -Pendiente del Cauce Principal (media, Sm): Relación entre la altura total del cauce principal y la longitud de la mismo. ( H max H min ) S m L 2

3 Propiedades y Componentes de Cuencas Forma de la Cuenca Dos cuencas de misma área, pueden tener respuestas hidrológicas completamente diferentes en función a su forma, condicionando el tiempo de concentración de la misma. - Índice de Gravelius o Coeficiente de Compacidad: Relación existente entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de una circunferencia de área igual al de la cuenca. Per. Cuenca K c Per. Círculo P = Perímetro (Km) A= Área de cuenca (Km 2 ) -Factor de Forma: Relación entre el ancho medio y la longitud del cauce principal de la cuenca. El ancho medio se obtiene dividiendo el área de la cuenca por la longitud del cauce principal. P A K f B L A 2 L B= Ancho de la Cuenca (Km) L= Longitud de la Cuenca (Km) A= Área de cuenca (Km 2 ) Curva Hipsométrica Representación gráfica del relieve de una cuenca. Curva que indica el porcentaje de área de cuenca o la superficie de la cuenca en Km2 que existe por encima de una cota determinada. 3

4 Características de la Red de Drenaje La red de drenaje de una cuenca está conformada por el cauce principal y los cauces tributarios. *El Orden de la cuenca representa el grado de ramificación de la red de drenaje Premisas: - Los cauces de 1er orden son los tributarios. - Los cauces de 2do orden se forman en la unión de dos cauces de 1er orden y, en general, los cauces de n se forman en la unión de dos cauces de orden n-1. - Cuando un cauce se une con otro cauce de orden mayor, el canal resultante retiene el mayor de los órdenes. - El orden de la cuenca es el mismo que el de su cauce principal a la salida. Densidad de Drenaje Relación entre la longitud total de los cursos de agua de la cuenca y su área total. Li D A L i es la longitud de todos los cauces y tributarios de la cuenca. CN: Número de Curva, SCS - Potencial de escorrentía - Tipo de suelo - Uso de suelo Mapa de Uso de Suelo Cuenca Yaque del Norte 4

5 Día 2: Mediciones Hidrológicas: Radiación Precipitación Temperatura Evaporación Humedad Caudal Viento *Tomadas del Programa de Entrenamiento a Observadores de Estaciones Hidrometeorológicas, Departamento de Hidrología INDRHI. Instrumentos de Medición Se ubican en una estación meteorológica, que es un lugar escogido adecuadamente para colocar los diferentes instrumentos que permiten medir las distintas variables que afectan el estado de la atmósfera en un momento y lugar determinado. 5

6 Psicrómetro El psicrómetro consiste en dos termómetros de mercurio iguales puestos verticalmente y de un aspirador que va instalado en la parte superior. El bulbo de uno de los cuales llamado termómetro Húmedo está envuelto en una tela fina (muselina) que es humedecida, mientras que el otro, llamado termómetro seco queda al descubierto. El termómetro seco señala la temperatura actual del aire, mientras que el termómetro mojado, a consecuencia del enfriamiento debido a la evaporación provocada por la corriente de aire generada por el aspirador, llega a una temperatura tanto más baja cuanto más seco se encuentra el aire ambiente. De la diferencia entre ambas lecturas se obtiene por cálculo, o bien, usando las tablas psicrométricas la humedad relativa. Termómetros TERMOMETRO DE MAXIMAS: Permite conocer la temperatura mas alta presentada en un día o en un período de tiempo determinado de tiempo Se presenta dos o tres horas después del medio día, cuando el suelo ha adsorbido durante varias horas la radiación solar. TERMOMETRO DE MÍNIMAS: Permite conocer la temperatura mas baja presentada en dos observaciones. De noche, por la ausencia de radiación solar directa y la perdida de calor debido a la radiación terrestre se produce un descenso de la temperatura de la superficie del globo; tal enfriamiento en las noches produce la temperatura mínima del día. Termómetros de Mínimas y Máximas 6

7 Pluviómetro Instrumento que mide la cantidad de agua caída (lluvia) en un periodo de tiempo. Consiste de un recipiente en cuyo extremo superior tiene un brocal (entrada) de 200 cm2 de área por donde el agua ingresa a través de un embudo hacia un colector, quedando depositada. Posteriormente, esta precipitación es medida mediante una probeta graduada en mm, con lo cual, obtendremos la cantidad de agua caída. Pluviómetro Convencional. Pluviógrafo Registra la cantidad de agua caída en un periodo de tiempo determinado. Al igual que el pluviómetro posee un brocal en la parte superior por donde ingresa el agua hacia un depósito llamado cámara de sifonaje, en cuyo interior existe un flotador, el cual al recibir una cierta cantidad de precipitación (10 mm) provoca una sifonada hacia un colector que esta en la parte inferior del instrumento. Este ciclo se va repitiendo hasta que el periodo de precipitación termina. El flotador tiene incorporado un pequeño brazo con un plumón de tinta, el cual, grafica las variaciones de la precipitación en un diagrama que está adherido a un sistema de relojería semanal. 7

8 Tanque de Evaporación Instrumento para medir la cantidad de agua que se evapora a la atmósfera durante un intervalo de tiempo dado (mm). Es un tanque de latón de hierro cuyas dimensiones son 122 cm de diámetro por 26 cm de profundidad, en cuyo interior se encuentra un índice (regla graduada), en el cual se medirán las diferencias de altura de agua cada 24 horas, lo que será asociado como la evaporación del agua durante ese periodo. Tanque Evaporímetro Gancho Micrométrico Heliógrafo Instrumento registrador que mide la duración de las horas de sol (insolación). Consiste de una esfera de cristal en donde los rayos solares caen perfectamente enfocados sobre ella y luego amplificado como un delgado haz de luz sobre un diagrama graduado en horas. Su funcionamiento es similar al efecto que se produce al colocar una lupa sobre un papel. 8

9 VELETA Y ANEMÓMETRO Anemómetro: Instrumento que se utiliza para medir la fuerza (velocidad) del viento en Nudos (KT) o en Km/hr. Su funcionamiento se basa en tres cazoletas unidas a un brazo cada una, los cuales a su vez están unidos a un eje vertical interior. Veleta: - Instrumento que se utiliza para medir la dirección del viento en grados sexagesimales (0 a 360º). ESTACIONES HIDROMÉTRICAS 9

10 Clasificación de las Estaciones Hidrométricas Estaciones Simples o Limnimétricas: Estación hidrométrica que solo cuenta con un solo instrumental de medición denominada Limnímetro (Mira, Escala o Regleta)que registra el nivel del rio respecto a una referencia fija. Estaciones Limnigráficas: Es una estación fija que además de contar con un limnímetro o mira, tiene además un limnígrafo, el cual registra las variaciones del agua en la sección de control de manera continua, y debe mantener coincidencia con el nivel del Limnímetro Estaciones Hidrométricas Estación Convencional Estación Telemétrica (hidrotelemétrica) 10

11 Limnígrafos - Esquema de funcionamiento del limnígrafo: Aforos Conjunto de operaciones para determinar el caudal en un curso de agua para un nivel observado. Su objetivo es correlacionar el nivel de agua con el caudal o gasto para obtener la curva de descarga o calibración. Los métodos de aforos mas conocidos son los siguientes: a) Método del correntómetro b) Método de flotador c) Método químico d) Método volumétrico 11

12 Aforos Tramo en Estudio Caudalímetro Flotador 12