hidrologia aplicada-capitulo 04

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  • Hidrologa Aplicada Captulo 4: Recopilacin y Anlisis de Datos Hidrolgicos

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    4.1. REDES HIDROMTRICAS CONVENCIONALES

    4.1.1. Generalidades

    Los datos hidrometeorolgicos son colectados primordialmente como informacin bsica para el desarrollo y gestin de los recursos hdricos de una regin. Son usados tambin para fines operacionales como previsin de inundaciones y sequas, operacin de embalses y centrales hidroelctricas y finalmente para investigacin.

    Una red hidromtrica es un conjunto de instrumentos o estaciones de medicin de una o ms variables hidrolgicas, distribuido en una cuenca con el objeto de cuantificarlos adecuadamente y observar sus variaciones temporales y espaciales. Normalmente, las estaciones de medicin son operados por una persona denominado observador, encargada de mantener los instrumentos en correcto estado de funcionamiento y de efectuar las lecturas necesarias, haciendo las anotaciones respectivas.

    Es de gran importancia que los diversos tipos de redes sean instalados como proyectos integrados, pero en la prctica casi siempre las redes son operadas por diversas entidades, siendo necesarias una buena cooperacin en su desarrollo y exploracin.

    La diversidad de caractersticas regionales en trminos de topografa, uso del suelo, acceso, infraestructura y problemas hdricos, hace impracticable establecer normas universalmente satisfactorias para el proyecto de redes hidrometeorolgicas. El objetivo final es siempre la implantacin de una red ptima global, pero en los pases en desarrollo, la preocupacin inmediata debe ser el planeamiento de redes de densidad mnima aceptable. Una red mnima es aquella que evitar incurrir en serios errores o deficiencias en la gestin de los recursos hdricos, en una escala compatible con el desarrollo econmico de la regin.

    En la planificacin de redes hidrometeorolgicas, la localizacin de las estaciones de medicin debe ser definida de tal forma que los datos recolectados sean tiles tambin en el desarrollo de relaciones entre los factores hidrolgicos y los parmetros fsicos ms significativos, tales como declividad, altitud, morfologa, geologa, uso del suelo, rea, etc.

    4.1.2. Redes ptimas

    Una red ptima es aquella en la cual, por simple interpolacin de los valores medidos en las diferentes estaciones, es posible determinar con precisin suficiente, para fines prcticos, los elementos hidrometeorolgicos bsicos en cualquier punto de la regin. Es claro que, del punto de vista econmico, el nmero de estaciones debe ser lo menos posible por lo que se acostumbra, entonces, dividir las estaciones en tres tipos. Estaciones principales, estaciones ordinarias y estaciones especiales.

    Las estaciones principales, estaciones base o permanentes, son aquellas que suministran los fundamentos, para estudios estadsticos, y por eso deben operar continuamente y por tiempo indefinido. Se estima que para obtener valores medios

    CAPITULO 4: RECOPILACIN Y ANLISIS DE DATOS HIDROLGICOS

  • Hidrologa Aplicada Captulo 4: Recopilacin y Anlisis de Datos Hidrolgicos

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    confiables de caudal en regiones hmedas, son necesarias series de datos de 30 a 40 aos y, en reas con variabilidad acentuada de la precipitacin de 70 a 80 aos.

    Las estaciones ordinarias o secundarias deben ser operadas durante un nmero limitado de aos. Su duracin ser apenas lo suficiente para establecer una buena correlacin entre ella y las estaciones base o las caractersticas fsicas del terreno. En caso de estaciones hidromtricas, cuando estas se sitan en afluentes del curso principal, las correlaciones entre estaciones sern menos significativas en caso de estar localizadas en el mismo ro. Desplazndose una estacin secundaria despus de haber sido definida la correlacin, puede ser cubierta una gran rea, con una red densa apoyado en las estaciones principales, que son operadas continuamente.

    Las estaciones especiales atienden proyectos o fines especficos como observacin de niveles mximos solamente, o estudios de niveles mnimos, etc. En general ellas no suministran datos adecuados para el anlisis estadstico, razn por la cual su establecimiento debe ser analizado con sentido crtico, especialmente antes de contar con una red mnima satisfactoria.

    4.1.3. Red Mnima

    Alcanzar el estado de una red ptima requiere de tiempo y trabajo permanente. El primer paso es construir una red mnima que atienda a las necesidades inmediatas del desarrollo econmico de la regin. Es importante implantar la red con la mayor rapidez posible, y una vez implantada, los esfuerzos deben ser encaminados para su optimizacin, instalando sucesivamente estaciones secundarias que suministrarn datos para estudios de variabilidad espacial y temporal de las variables hidrometeorolgicas locales para futuras obras hidrulicas que son de inters para esas instalaciones.

    Debido a la baja densidad de una red mnima, es fundamental que los datos de todas las estaciones sean confiables. Es obvio que una red mnima en la cual 50% de sus estaciones es abandonado o irregularmente operado, tiene su densidad reducida a la mitad y no es ms considerado como una red mnima.

    Las estaciones existentes deben ser utilizadas como ncleo para la estructuracin de red mnima. Si su localizacin no es considerada adecuada, se debe implantar una nueva estacin en las proximidades, visando definir una correlacin y para eso debe ser operada durante 10 aos. Si la correlacin es satisfactoria, la estacin antigua puede ser desactivado, en caso contrario, debe ser analizado el abandono de la estacin antigua, especialmente si sus datos son considerados poco representativos o poco confiables.

    Este es un proceso que lleva mucho tiempo y es por eso que su proseguimiento es crtico, por cuanto los registros hidrolgicos deben anteceder en muchos aos a la necesidad inmediata. La falta de esa informacin, mientras tanto, puede atrasar proyectos de implantacin urgente, o conducir a errores graves en el proyecto de obras hidrulicas y en la gestin de recursos hdricos.

    4.1.4. Densidad Mnima de las Redes

    Cada observacin o dato medido en la estacin se toma como representativo de una rea dada. Una medicin de precipitacin en un pluvimetro, por ejemplo, es til nicamente en la medida en que representa la lluvia real en la regin circundante, y an no siendo representativa, ella puede ser usada como ndice.

  • Hidrologa Aplicada Captulo 4: Recopilacin y Anlisis de Datos Hidrolgicos

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    Una medicin de descargas en un ro representa no solo el caudal de la cuenca particular de drenaje, sino tambin de las cuencas vecinas, bajo ciertas restricciones. Existe un lmite para esa representatividad espacial, y el nmero de factores que deben ser tomados en cuenta es muy grande y complejo, imposibilitando la definicin de un nico criterio que indique la densidad mnima adecuada para una regin. Entre los factores a ser considerados se citan las condiciones fisiogrficas e hidrolgicas, especialmente las variaciones espaciales de los regmenes fluviales, hidrolgicos y la hidrografa.

    Debido al hecho de que la mayor parte de las estaciones exigen los cuidados de un observador, la distribucin de la poblacin es tambin un factor a ser analizado. La Organizacin Meteorolgica Mundial aconseja las densidades mnimas para redes pluviomtricas e hidromtricas constantes de las tablas 4.1. y 4.2.

    Tabla N 4.1: Densidades Mnimas para Redes Pluviomtricas

    Area en km2 por estacin Tipo de Regin

    Densidad Mnima Normal

    Densidad mnima tolerada en condiciones difciles

    Regiones planas en zonas templadas y tropicales

    600 900 900 3000

    Regiones montaosas en zonas templadas y tropicales Islas montaosas con precipitaciones irregulares y red de drenaje densa

    100 250

    25

    250 1000

    Regiones ridas y polares 1500 1000

    Tabla N 4.2: Densidades Mnimas para Redes Hidromtricas

    Area en km2 por estacin Tipo de Regin Densidad Mnima

    Normal Densidad mnima tolerada en

    condiciones difciles Regiones planas en zonas templadas y tropicales

    1000 2500 3000 10000

    Regiones montaosas en zonas templadas y tropicales Islas montaosas con precipitaciones irregulares y red de drenaje densa

    300 1000

    140 300

    1000 1500

    Regiones ridas y polares 5000 20000

    4.1.5. Costos

    El costo anual de operacin de redes hidromtricas vara de acuerdo con la frecuencia de las visitas, la composicin de los equipos, equipo usado y medios de transportes utilizados. A su vez esos factores dependen del tamao de la regin, del nmero de estaciones, de las condiciones de acceso y de la cantidad y calidad de los datos a ser colectados.

    En la tabla 4.3 se presentan costos de operacin de redes, en algunos pases de Amrica Latina, (Basso, 1979).

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    Tabla 4.3: Costos de Operacin de Redes en Pases de Amrica Latina

    Pas Costo anual (US$)

    Brasil: Cuenca Amaznica Brasil:Cuenca de Tocantins Colombia Costa Rica Chile Nicaragua Panam

    27,700 8.100 2,300 3,990 3,050 2,170 1,780

    4.2. ADQUISICIN DE DATOS EN TIEMPO REAL

    4.2.1. Telemetra

    La gestin de recursos hdricos adquiere cada vez ms importancia en la medida que aumenta el uso y degradacin de las aguas y la exploracin de las cuencas hidrogrficas. Una correcta evaluacin de los recursos hdricos exige un elevado nmero de puntos de muestreos, y una concentracin rpida de la informacin. La solucin de este problema en cuencas extensas exige la automatizacin de las redes y su inters e