HidRoloGia
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HIDROLOGIA Universidad Militar “Nueva Universidad Militar Nueva Granada Facultad de Estudios a Distancia
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El objetivo primario de la hidrología es el estudio de las interrelaciones entre el agua y su ambiente. Ya que la hidrología se interesa principalmente en el agua localizada cerca de la superficie del suelo, se interesa particularmente en aquellos componentes del ciclo hidrológico que se presentan ahí--esto es, precipitación, evapotranspiración, escorrentía y agua en el suelo. Los diferentes aspectos de estos fenómenos son estudiados en sus varias subdisciplinas. La hidrometeorología, por ejemplo, se concentra en el agua localizada en la capa fronteriza inferior de la atmósfera, mientras que la hidrometría se encarga de las mediciones del agua superficial, especialmente precipitación y flujo de las corrientes. La hidrografía involucra la descripción y la confección de mapas de los grandes cuerpos de agua, tales como lagos, mares interiores y océanos. Por el otro lado, la hidrología del suelo se centra en el agua que se encuentra en la zona saturada debajo de la superficie del suelo, y en la física suelo-agua en la zona no saturada.
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HIDROLOGIA
1. A partir del siguiente registro de precipitaciones mximas de la estacin Caa veralejo en el Valle del Cauca, determine las curvas de intensidad- duracin frecuencia para periodos de retorno de 1 ao, 10 aos, 25 aos, 50 aos y 100 aos.
Precipitaciones mximas (mm). Estacin Caaveralejo
AoDuracin (min)
20 min30 min40 min50 min60 min90 min120 min150 min180 min
198515203639.739.74035.650.855.5
1986223034.55134.838.756.354.746.8
198733375434.841.531.851.870.269.5
198918433440.566.450.545.94057
199020.523.5503440.56370.23651.8
19913030.540505456.353.355.271.9
1992203729.566.43435.445.546.746.2
199320273941.551534056.355.8
1994323040474744.454.968.955.5
i = P1(cm) t1(hi)
Para el ao 1985 P1= 55.5 mm = 5.55cmT= 180 min =3 hri = P1(cm) = 5.55 cm = 1.85 cm/hr t1(hi) 3 hr
Para el ao 1986 P1= 56.3 mm = 5.63cmT= 120 min = 2 hri = P1(cm) = 5.63 cm = 2.815 cm/hr t1(hi) 2 hr
Para el ao 1987 P1= 70.2 mm = 7.02 cmT= 150 min = 2.5 hri = P1(cm) = 7.02 cm = 2.808 cm/hr t1(hi) 2.5 hr
Para el ao 1989 P1= 66.4 mm = 6.64 cmT= 60 min = 1 hri = P1(cm) = 6.64 cm = 6.64 cm/hr t1(hi) 1 hr
Para el ao 1990P1= 70.2 mm = 7.02 cmT= 120 min = 2 hri = P1(cm) = 7.02 cm = 3.51 cm/hr t1(hi) 2 hr
Para el ao 1991P1= 71.9 mm = 7.19 cmT= 180 min = 3 hri = P1(cm) = 7.19 cm = 2.396 cm/hr t1(hi) 3 hr
Para el ao 1992P1= 66.4 mm = 6.64 cmT= 50 min = 0.833 hri = P1(cm) = 6.64 cm = 7.971 cm/hr t1(hi) 0.833 hr
Para el ao 1993P1= 56.3 mm = 5.63 cmT= 150 min = 2.5 hri = P1(cm) = 5.63 cm = 2.252 cm/hr t1(hi) 2.5 hr
Para el ao 1994P1= 68.9 mm = 6.89 cmT= 150 min = 2.5 hri = P1(cm) = 6.89 cm = 2.756 cm/hr t1(hi) 2.5 hr
Intensidades (cm). Estacin Caaveralejo
AoDuracin (horas)
0,330,500,670,831,001,502,002,503,00
19854,545,44,7643,972,666666671,782,0321,85
19866,665,1756,123,482,582,8152,1881,56
19879,97,48,14,1764,152,122,592,8082,31666667
19895,48,65,14,866,643,366666672,2951,61,9
19906,154,77,54,084,054,23,511,441,72666667
199196,1665,43,753333332,6652,2082,39666667
199267,44,4257,9683,42,362,2751,8681,54
199365,45,854,985,13,5333333322,2521,86
19949,6665,644,72,962,7452,7561,85
A la relacin de las intensidades horarias con respecto a la intensidad de 24 hr, se le denomina parmetro k, el cual es calculado para cada duracin y perodo de retorno. Dicho parmetro queda establecido como:
Donde: Id = Intensidad de precipitacin horaria. I24 = Intensidad de precipitacin para una duracin de 24 horas.
2. Se planea construir un embalse en el rio Simijaca con el propsito de suministrar agua al acueducto local y a un distrito de riego de pequea escala. El acueducto suministrar agua a una poblacin estimada de 1140 habitantes con un consumo promedio de agua de 3,8 m3 hab/mes y el distrito de riego irrigara un rea de 300 hectreas en hortalizas.
Habitantes: 1140Rata de crecimiento: Se tiene una rata de crecimiento del 4% para la zona de Santander.Periodo de Diseo: se calcula un periodo de Diseo de 30 Aos.
POBLACIN FUTURA:
Se emplea el siguiente mtodo geometrico del que formula es:
PF=Pa(1+r) ex n
PF= poblacin futuraPa= Poblacin Actualr= Rata de crecimienton= Periodo de Diseo
PF = 1140Hab (1+0.04)ex30 = 3697 habPF = 3697 hab
CONSUMO:
Dotacin Neta Mnima: La dotacin minima neta es el volumen necesario para satisfacer las necesidades de un habitante sin tener en cuenta las perdidas que se presenten en el sistema de acueducto. Tomando 3,8 m3 hab/mes = 0.1266m3 hab/dia = 126.66L/hab.dia.
Dotacin Bruta. Corresponde al valor de la dotacin neta minima ajustada a las perdidas promedio calculadas que serian de un 30%.
Db= Dn = 126.66L/hab.dia = 180.9523L/hab.dia (1-P/100) 1-0.3
Caudal de Diseo= El caudal de Diseo que tomaremos para este estudio ser el caudal mximo diario (QMD) tomando en el ao horizonte del periodo de diseo.
Tomaremos las siguientes variables para el estudio.
Caudal medio, Es el caudal promedio que tomaremos para este estudio y nos sirve de base para calcular el caudal mximo diario y el caudal mximo horario. Este caudal se expresa en litros por segundo.
Qpr promedio = Consumo total (L/hab.d)*Poblacon Futura (hab) 86400
Qpr promedio = 180.9523L/hab.dia * 3697 hab = 7.74283 L/seg.=0.00744283L/seg 86400 dia/seg.Caudal Mximo Diario: Es la demanda mxima que se presenta en un da del ao, representa el da de mayor consumo en el ao y se calcula de acuerdo a la siguiente formula.
K1 y k2 =variaciones dependiendo de habitantes
Qmd= 1.3 Qpr
Qmd = 1.3 * 7.74283 L/hab.dia = 10.0656 L/seg
Caudal Mximo Horario: Corresponde a la demanda mxima que se presenta en una hora durante un ao completo y se calcula.
QMH=1.8 x Qpr
QMH =1.8 x 7.74283 L/seg = 13.9370 L/seg.
Los caudales medios mensuales del rio en el sitio de la construccin de la presa y la Informacin climatolgica media mensual para los ltimos 30 aos, as como la demanda de agua para el acueducto y el distrito de riego se muestran a continuacin:
MesCaudal(m3/s)Precipitacin(mm/mes)Evapotranspiracin(mm/mes)Demanda (Mm3)
RiegoAcueducto
ENERO FEBRERO MARZO
ABRIL MAYO JUNIO
JULIO AGOSTOSEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE 0.3160.2090.318
1.2501.2170.660
0.2430.1820.261
0.9381.6360.8761755118
306426433
397359315
31118647135127133
11411197
107114115
1171101211.611.511.56
1.281.201.03
1.161.261.29
1.311.261.440.0420.0420.042
0.0420.0420.042
0.0420.0420.042
0.0420.0420.042
A. Teniendo en cuenta el caudal y la demanda elabore la grfica para la curva de masa y la demanda determinando el volumen til del embalse.
B. El sitio para la construccin de la presa ya fue seleccionado teniendo en cuenta los aspectos tcnicos, topogrficos, geolgicos, ambientales, sociales y de presupuesto, y su ubicacin se muestra en el plano en AutoCAD.De acuerdo al volumen til calculado y teniendo en cuenta que la produccin media anual de sedimentos en la cuenca del ro Simijaca hasta el sitio de presa es de 76.024 t/ao, equivalente a un volumen de sedimentos de 47.515 m3/ao, determine la altura de la presa para una vida til del embalse de 30 aos.
C. Teniendo en cuenta el espejo de agua generado por la presa, efecte el balancehdrico mensual del embalse.
