hidrologia superficial

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REPBLICA DE CHILEMINISTERIO DE OBRAS PBLICASDIRECCiN GENERAL DE AGUASDEPARTAMENTO DE ADMINISTRACiNDE RECURSOS HDRICOSru'... .,' ... ,MINISTERIO;,:DE O B R A S ~PUBLICAS"TALLER DE HIDROLOGA APLICADA A LA RESOLUCiNDE SOLICITUDES DE DERECHOS DEAPROVECHAMIENTO DE AGUAS SUPERFICIALESREALIZADO POR:ING. CIVIL SR. ANDRS BENTEZ GIRNSANTIAGO, 5 al 9 de enero de 1998.I ND ICECAPITULO1. INTRODUCCIONALAMETEOROLOGIA(Ing.E. Sr. Fernando Vidal )1.1. -1. 2.-1. 3.-1. 4.-Circulacin general de la atmsfera.Balance calrico.Estabilidad e inestabilidad.Situacinsinptica general de Chile.CAPITULO2. ESTADSTICABASICAAPLICADAALAHIDROLOGIA.2.1. -2.1. -2,2.-2.3. -2.4.-2.5.-2.6. -Definiciones.Estadgrafos de posiclon.Estadgrafos de dispersin.Estadgrafos o leyes de distribucin.Series de variable.s hidrolgi.cas y Curvas de duracin general.Curvas de variacinestacional.CAPITULO3.- EL CICLOHIDROLGICOYEL BALANCE HIDROLOGICO.3.1. -3.2.-El ciclohidrolgico.El balance hidrolgico.CAPITULO4. LAPRECIPITACION.4.1. -4.2.-4.3.-4.4.-4.4.1.-4.4.1.1.-4.4.1.2.-4.4.2.-4 . 4 . 3 . -4.5.-4.5.1.-4.5.2.-4.5.2.1.-4.5.2.2.-4.5.2.3.4.5.2.4.-4.5.2.5.-4.6. -Generalidades.Medida de lapnntual.Errores de lamedida puntual de laprecipitacin.Anlisis, correccin y _ampliacin de es.tad.s-.ti.caspluviomtricas.Anlisis y homogeneizacin de estadsticaspluviomtricas.Mtodo de las curvas doble acumuladas. (CDA) .Ampliacin y complemen.taci6n de una e.s.tad.sticBpluviomtrica.Ampliacin de una estadsticacorta.Precipitacinen un lugar no controlado.Precipitacin sobre una superficie.Estimacin de laprecipitacinsobre una superficie.Mtodos para estimar la precipitacin media de unasuperficie.Media aritmtica.Mtodo de Thiessen.Mtodo de la isoyetas.Mtodo de las funciones S=f(H) y P=f(H).Errores en laestimacin de laprecipitacincaida enuna superficie.Los regimenes pluviomtricos.CAPITULO 5 LA EVAPORACION, LA TRANSPIRACION, LAEVAPOTRANSPIRACIONYELDEFICIT_DE5.1. -5.2.-5.3. -5.3.1.-5.4.-La evaporacin.Estimacin teorica del poder evaporante de laatmsfera.La evapotranspiracin.El mtod de Blaney y Criddle.El deficit de escorrenta.CAPITULO6 LA 6.1. -6.2.-6.2.1.-6.2.2.-6.2.3.:"-6.3.-6.3.1.-6.3.2.-6.3.2.1.-6.3.2.2.-6.3.2.3.-6.3.2.4.-6.3.3.-6.3.4.-6.4.-6.4.1.-6.4.2.-6.4.3.-6.5.-6.5.1.-6.5.2.-6.5.2.1.-6.5.2.2.-6.5.2.3.-6.5.2.4.-6.5.2.5.-6.5.2.6.-6.6. -6.7.-El ciclo de la escorrenta superficial.Obtencin de las-es tadstica-s .de c-audal-eB.Redes hidromtricas y meteorolgicas.Obtencin de las estad3ticas fluviomtricas.Errores en la obtencin de las estadsticas.Relacin anual Erecipi Relaciones del tipo E=f(P) Ley de Turc.Ley de Coutagne_.Ley de Wundt.Relacin E=aP+bOtras relaciones.Observaciones a est-as fDrmulas.Verificacin y correcin de una estadsticafluviomtrica.Verificacin por comparacin con estadsticaspluviomtricas.Verificacin por comparacin con estadsticasfluviomtricas.Correcin de estadsticas fluviomtricas.Ampliacin de una estad.s_tica..fluviomtri.ca..Ampliacinde unaestadsticafluviomtricaapartir deotra fluviomtrica.Ampliacin de una estadstica fluviomtrica a partirde una pluviomtrica.Estimacindel caudal anual.Estimacindel periodo pluvial.Estimacindel periodo de estiaje.Estimacindelperiodo dedeshiBlo.Estimaciones de caudales mensuales.Anotaciones sobrelaampliaciD de e.stad.sti.c.asfluviomtricas a partir de pluviomtricas.Estimacin de caudales en cuencas no contro-ladas.Caractersticas del rgimen hidrolgico de un ro.CAPITULO7 TRAZADODE MAPAS DE ISOYETAS, ISOTERMAS, EISOLINEASDE EVAPOTRANSPIRACINy ESCORRENTAy DE CAUDALES ESPECIFICOS7.1. -7 .2.-Mapas de isoyetas, isotermasevapotranspiracin y escorrenta.Mapa de caudales especficos.e iSDlineas _dECAPITULO8 ESTlMACIONDE CAUDALES DISPONIBLES PARALACONCESINDE DERECHOS DE APROVECHAMIENTO.8.1. -8.2. -8.3. -Caractersticas del ro que deben conocerse para laconcesin de un derecho de aprovechamiento.Estimacin de los caudales 5. 85 Y95%.Utilizacin de los aforos aislados.CAPITULO9 CARACTERIZACINDE LOS REGlMENES PLUVIOMTRICOS EHIDRICOS DE CHILE.9.1. -9.2.-9.2.1.-9.2.2.-9.2.3.-9.3.-Generalidades.Caractersticas de las precipitaciones y caudales.Variacin latitudinal.Variacininteranual de lasprecipitaciones ycaudalesanuales.Variacinlongi tudinal dela precipi tacinydel caudalanual.Distribucin mensual dela precipi tacinycaudal anuala lo largo del ao.BI BLI oGRAF I A1. - El problema del agua en Chile. Luis Court, Andrs Ben tezyCristianMaturana. 1971 Santiago de Chile.2.- Balance Hidrolgico Nacional. Direccin General de Aguas.MOP. 1988.3.- Balance Hidrolgico de las Regiones 111 a X. A. Bentez Gy A. Arriagada. IPLA-D.G.A. 1984-1985.4.- Guia metodolgica para la elaboracin del Balance Hdricode Amrica del Sur. A. Bentez, JosMarques et alto UNESCO5. - Hidrologa para Ingenieros. Linsley, Kohler y Paulhus.McGraw-Hill U.S.A.6.- L'hydrologiedel'ingenieur. G.Remenieras. Eyrolles Francia7.- Hidrologa Moderna. R.G.Kazmann. C.E.C.S.A.8.- Flow-Duration Curves. Manual of hydrologie. GeologicalSurvey.9. - Double-masscurves. Manual of hydrologie. Geological Survey.10. - Apuntes para mis clases de Hidrologa-l en la Escuela deIngeniera. U.Ch.11.- Quelques considrations sur le pouvoir vaporant de1 ' atmosphere, le. defi.ci t d 'coul.ement ellectife.t le ..dficitd'ecoulement maximum. A. Coutagne. LaHouilleBlanche. Juin1954.INTRODUCCIONEstos apuntes no son un tratado de Hidrologa teorica, sonel resumen de la experiencia adquirida durante muchos ~ o s deprofesin y en ellos se trata de entregar mtodos sencilos ynecesarios para todo profesional, que necesita estimar loscaudales disponibles, que enestecasoespecial se va a utilizarpara conceder los derechos de aprovechamiento.Es necesariorealizarunaaclaracinsobrelosnombres dadosa los caudales. Generalmente se habla de caudal medio anual, elcual crea un problema cuando se debe nombrar el promedio de lascaudales anuales.Se ha denominado caudal mensual al correspondiente a unmes, en forma anloga a como se habla de precipitacionesmensuales. Se ha de tener en cuenta que el caudal mensual es elpromedio de los caudales diarios y.el anual. el promedio de ~ scaudales mensuales, luego cuando no se trata de promedios devalores de igual categora es conveniente eliminar la palabra"medio", as se debe decir caudal anual, caudal mensual, caudaldiario, caudal horario, etc.CAPITULO 1INTRODUCCIONALAMETEOROLOGIA1.1.- CIRCULACIONGENERAL DE LAATMOSFERASi la superficie terrestre fuese lisa y de composiclonuniforme, mar toda, por ejemplo, las distribuciones medias alargo plazo del viento, temperatura, precipitacin, etc.,estaranordenadas en zonasparalelasal ecuador, sinvariacincon la longitud geogrfica. Ms basta un exmen somero de unmapa climatolgico, para advertir las grandes influencias deocanos y continentes, cordilleras, etc., aunque no borranunaclara tendencia a la distribucin zonal. Para dar una primeraidea de los principales sistemas de vientos del mundo,ignoramos, por ahora, esas influencias.De acuerdo al balance calrico del sistema tierra-atmsfera, los movimientos del aire en conjunto tienen queasegurar un transporte neto de calor, desde las bajas a lasaltas latitudes. Si laTierra no girase, ese transportepodrarealizarsepor una circulacinenmeridianos, como lamostradaen la Lmina N 1-1. Pero tanto la observacin como la teoraensean, que enunmundo quegira no sonposibles circulacionescerradas entre polo y ecuador; pues, de acuerdo a la fuerzadesviadora de la Tierra (Aceleracin de Coriolis), la ramahacia el polo se desviara hacia el Este, y la rama hacia elecuador se desviara hacia el Oeste, lo cual desarrollaravientos zonales (Lmina N 2-1).En un mundo en rotacin, podramos imaginar que eltransporte de calor lo realiza un sistema de remolinoshorizontales, a travs de ondas o vrtices. Ambos tipos demovimientos llevaran aire fro hacia el ecuador y airecaliente hacia el polo.Sin embargo; el sistema tierra-atmsfera es un sistemamecnicamente aislado, y como consecuencia, debe permanecerinvariableel momento cinticototal. La Tierra y laatmsferaestnconectadas mecnicamente la una a la otra por medio delrozamiento. Sinembargo, enunintervalolargo de tiempo una delas partes del sistema no puede ceder momento cintico a laotra, porque si fuera as, la rotacin de la Tierra no serauniforme. Estoquieredecir que nopuede haber untotal impulsorotativo debido al rozamiento de las corrientes de aire en ladireccin de los paralelos geogrficos. Haciendo uso de esterazonamiento y teniendoencuentalasobservaciones, el sistemade vientos zonales medios sobre una tierra lisa y uniforme sepuede esquemati zar como muestra la Lmina N 3 -1 y loscorrespondientes movimientos meridianos seran como los que semuestran en la Lamina N 4-1.Aunque los ascensos y descensos en grandes extensiones,representados en la Lmina N 4-1, son sumamente lentos, suexistencia se infiere de una variedad de datos. Por ejemplo,toda regin con predominio de movimiento ascendente secaracterizar por frecuentes lluvias y elevada humedadrelativa, mientras que las regiones de descenso sernrelativamente secas.Adems de las limitaciones impuestas por el balance decalor y de momento rotatorio, la atmsfera est sometida aotras numerosas restricciones. Son importantes su composiclony masa, as como el radio de la Tierra, su velocidad de giro,distancia al Sol, etc. Todos estos factores tienden adeterminar laposible respuesta de la atmsfera a los impulsosenergticos. Impulsos similares, aplicados a otros planetas,provocaran con entera seguridadrespuestas biendiferentes.1.2.- BALANCE CALORICOSi se pone al fuego una vaslJa de agua fra, latemperatura del agua aumentar, y estecalor que sientepodrallamarse calor sensible. Si embargo; si continuamos calentandoel agua hasta que alcance su punto de ebullicin, elcrecimiento de temperatura cesa y el calor que siguecomunicndose se emplea entransformar el agua lquidaenvaporde agua. Este calor ya no est, pues, presente como calorsensible: se le llama calorlatente, o conms precisincalorlatente de vaporizacin. Este calor puede ser recobrado comocalor sensiblesi despus el vapor se condensa. Estos procesostienen lugar continuamente en las

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