HIDROLOGA

HIDROLOGIA

I.- INTRODUCCIN.

Enagricultura, el uso consuntivo es el agua que se evapora del suelo, el agua que transpiran las plantas y el agua que constituye el tejido de las plantas. Es la cantidad de agua que debe aplicarse a un cultivo para que econmicamente sea rentable, se expresa en mm/da.Es el uso del agua que no se devuelve en forma inmediata alciclo del agua. Por ejemplo, elriegoes un uso consuntivo, mientras que lageneracin de energa elctricamediante el turbinado del agua de un ro, si la descarga es en el mismo ro no es un uso consuntivo.Aunque la cantidad de procedimientos con que se cuenta para el clculo del uso consuntivo y evapotranspiracin potencial son muy numerosas y en gran parte se han desarrollado para su uso en determinadas regiones, es recomendable adoptar para nuestro medio criterio general, para uniformizar una metodologa base para los clculos. Al respecto y como recomendacin general se tiende a emplear diversos mtodos, de los cuales usaremos el Mtodo de Christiansen, con el cual se calcular la Evapotranspiracin Potencial, luego basndonos en los cuadros de ciclos vegetativos del cultivo, inicio de periodo vegetativo, podremos determinar el coeficiente Kc, y as hallar el Uso Consuntivo.Todos estos clculos son base para poder encontrar los caudales de diseo en un canal, teniendo en cuanta el uso de la capacidad retentiva del agua o eficiencia del suelo y la prdida por infiltracin.

II.-OBJETIVOS

Determinar la ETP diaria en la Estacin Jayanca. Determinar la ETP mensual en la Estacin Jayanca. Determinar el UC mximo de cultivos seleccionados. Hallar los Q diseo para los canales A y C. Determinar el caudal de captacin.

III.-MARCO TERICODETERMINACIN DEL QQUE CIRCULA POR UN CANAL Y CLCULO DE CAUDAL DE CAPTACIN.

Uso consuntivo de los cultivos (UC-ETR)Se considera como la evapotranspiracin real del cultivo ms el agua se encuentra presente en los tejidos de las plantas, pero como est muy pequea en comparacin con la Evapotranspiracin, se desprecia, por lo cual usualmente se considera:

Evapotranspiracin: Es la prdida de humedad o agua del suelo o superficie por evaporacin directa junto con la prdida de agua por transpiracin de la vegetacin. Se expresa en mm por unidad de tiempo. Evapotranspiracin Potencial: Segn Charles Thornthwaiteen1948, como la mxima cantidad de agua que puede evaporarse desde un suelo completamente cubierto de vegetacin, que se desarrolla en ptimas condiciones, y en el supuesto caso de no existir limitaciones en la disponibilidad de agua.Segn esta definicin, la magnitud de laETPest regulada solamente por las condicionesmeteorolgicaso climticas, segn el caso, del momento o perodo para el cual se realiza la estimacin. Evapotranspiracin de referencia o evapotranspiracin del cultivo de referencia (ETo)La nocin deEToha sido establecida para reducir las ambigedades de interpretacin a que da lugar el amplio concepto de evapotranspiracin y para relacionarla de forma ms directa con los requerimientos de agua de los cultivos. Es similar al deETP, ya que igualmente depende exclusivamente de las condiciones climticas, incluso en algunos estudios son considerados equivalentes,pero se diferencian en que laEToes aplicada a un cultivo especfico, estndar o de referencia, habitualmentegramneasoalfalfa, de 8 a 15 cm de altura uniforme, de crecimiento activo, que cubre totalmente el suelo y que no se ve sometido a dficit hdrico.Es por lo anterior que en los ltimos aos est reemplazando al deETP.

Evapotranspiracin Real: No obstante las mayores precisiones alcanzadas con la incorporacin de algunos de los conceptos anteriores, las condiciones establecidas por ellos no siempre se dan en la realidad, y aquella evapotranspiracin que ocurre en la situacin real en que se encuentra el cultivo en el campo, difiere de los lmites mximos o potenciales establecidos. Para referirse a la cantidad de agua que efectivamente es utilizada por la evapotranspiracin se debe utilizar el concepto de evapotranspiracin actual o efectiva, o bien, ms adecuadamente, el de evapotranspiracin real.LaETRes ms difcil de calcular que laETPoETo, ya que adems de las condicionesatmosfricasque influyen en laETPoETo, interviene la magnitud de las reservas dehumedaddel suelo y los requerimientos de los cultivos. Para determinarla se debe corregir laETPoETocon un factorKcdependiente del nivel de humedad del suelo y de las caractersticas de cada cultivo.

Coeficiente de Desarrollo de los Cultivos:Un coeficiente de cultivo,Kc, es uncoeficientede ajuste que permite calcular laETRa partir de laETPoETo. Estos coeficientes dependen fundamentalmente de las caractersticas propias de cada cultivo, por tanto, son especficos para cada uno de ellos y dependen de su estado de desarrollo y de sus etapasfenolgicas, por ello, son variables a lo largo del tiempo. Dependen tambin de las caractersticas del suelo y su humedad,as como de las prcticas agrcolas y del riego.Se hace alusin aKcen numerosas publicaciones, puesto que permiten conocer laETra partir de laETPoEToevitando el uso de mtodos ms precisos, pero de ms difcil aplicacin. Tiene en cuenta el efecto de la relacin Agua- Suelo- Planta, en funcin del % crecimiento del cultivo.

MTODOS PARA DETERMINAR EL USO CONSUNTIVODirectos: A travs de los ensayos IN SITU. Con Lismetros Con Evapotranspirometro de Thornthwaite Mtodos Gravimtricos ( Parcela de Ensayo)a. IndirectosUso de frmulas, basados en principios fsicos y datos metereolgicos. Mtodo de PENMAN Mtodo de Blaney-Criddle Mtodo de Christiansen Mtodo de Hargreaves Mtodo de Thornthwaite

MTODO DE CRISTIANSEN Frmula Bsica

Coeficientes NOTA.-Si los valores de velocidad se obtienen de alturas diferentes de 2m sobre el nivel del suelo; deben ser corregidos, usando:

NOTA.- Las horas de Sol se registran generalmente en horas de sol total al mes, por lo que hay que convertirlas en% de horas de sol diarias usando la expresin:

NOTA.-Para Calcular la ETP Mensual, se multiplica la ETP diaria por el nmero de das del mes, luego de conocido ETP, se aplica la expresin

Informacin requerida Valores Medios Mensuales de Radiacin Extraterrestre. Temperaturas Medias Diarias. Velocidad del Viento Promedio en Estacin. Humedad Relativa Promedio en %. Heliofana. Coeficiente de uso conjuntivo de los cultivos en % de crecimiento estacionario. Ciclos Vegetativos del cultivo. Inicio Periodo Vegetativo.Clculo del Uso Consuntivo (UC)Para su clculo se multiplica el valor de Evapotranspiracin del Mes considerado, por el coeficiente Kc del cultivo (Tabla N2).

Coeficientes de uso consuntivo de los cultivos en porcentaje de crecimiento estacionario

Procedimiento Christiansen (UTAH)

CultivosPorcentaje estacional de crecimiento

0102030405060708090100

Alfalfa0.10.20.40.50.60.60.60.550.450.350.3

Algodn 0.10.20.40.550.750.90.90.850.750.550.35

Frijoles0.20.30.40.650.850.90.90.80.60.350.2

Maz 0.20.30.50.650.80.90.90.850.750.60.5

Fuente: Manual de Operaciones para Riego DGA-IICA-MAA-Lima-Per. Cuadro 9: pgina 48 Irrigacin- Rosell.

Se requiere conocer:1. Ciclos Vegetativos del Cultivo.CultivosDasMESES

1234567

Alfalfa90( 3 meses)30%60%100%

Algodn210( 7 meses)10%25%40%55%70%85%100%

Frijol150( 5 meses)20%40%60%80%100%

Maz180( 6 meses)20%40%55%70%85%100%

2. Siembra (Inicio de Periodo Vegetativo)Alfalfa: Enero, Abril, Julio, Octubre (*)

Algodn: Noviembre

Frijol: Marzo, Agosto (**)

Maz: Marzo, Setiembre (**)

Nota:*4 cosechas

**2 cosechas

3. Determinacin del Coeficiente Kc de los cultivos para resolver la Frmula de Christiansen.

MesesCULTIVOS

AlfalfaAlgodnFrijolMaz

%Kc%Kc%Kc%Kc

4. Clculo del Uso Consuntivo de los Cultivos: mm/mes y seleccin.

MesEne.Feb.MarzoAbr.May.Jun.Jul.Ago.Sept.Oct.Nov.Dic.

ETP: mm/mes

MESCultivosUC TOTAL

AlfalfaAlgodnFrijolMazmm/mesmm/das

5. Caudales de DiseoSe requiere conocer: Uso consuntivo de los cultivos (UC). Capacidad retentiva de agua o eficiencia del suelo (Fs). Prdida por infiltracin: en la conduccin como en la aplicacin.6. Demanda de Agua: (d: mm/da)

Tipo de Suelo

Fco LoFcoFco AoAo

fs110.90.75

7. Dotacin de Agua Neta:( D neta: m3/ha da)

8. Dotacin de Agua Real: (D real: m3/ha da)

Para:

Tipo de SueloFco LoFcoFco AoAo

Dreal

9. Clculo de los Caudales de Diseo para los canales.Nota:

CanalTipo de SueloDreal m3/mm/diaArea HaDotacin m3/daQ (m3/seg)

AFco Lo

Fco

Fco Ao

Ao

C Fco Lo

Fco Ao

Al caudal que resulta de la suma, se le multiplica por 1.10 (10% ms) y resulta el caudal de CAPTACIN.

DATOS Y CLCULOSEstacin de Jayanca, a una altitud de 60 m.s.n.m. y una latitud de 720

1. Clculo De Etp. Mtodo De Cristiansen Frmula Bsica

Clculo de Coeficientes CLCULO DEL CT PARA CADA UNO DE LOS MESES

Coeficiente de Temperatura(ver anexo CUADRO NUMERO N A)

ENTONCES:MESEne.Feb.Mar.Abr,May.Jun.Jul.Ago.SepOct.Nov.Dic.

TNORNAL26.027.227.226.023.821.820.620.921.622.322.924.6

TC1.2061.2481.2471.2061.1291.0591.0201.0301.0541.0751.0961.156

Coeficiente de Velocidad del Viento(ver anexo CUADRO NUMERO N B)

ENTONCES:AoEne.Feb.Mar.Abr.May.Jun.Jul.Ago.Sep.Oct.Nov.Dic.

TNORNAL (m/s)2.802.802.402.402.602.302.502.602.702.702.702.60

TNORNAL(km/h)10.0810.088.648.649.368.289.009.369.729.729.729.36

Cw1.1061.1061.0661.0661.0871.0551.0771.0871.0971.0971.0971.087

Coeficiente de humedad(ver anexo CUADRO NUMERO N C)

SABIENDO QUE:

ENTONCES:AoEne.Febr.Mar.Abr.May.Jun.Jul.Ago.SepOctNovDic.

Hm666569697174757572717068

CH0.9570.9640.9340.9310.9120.8810.8710.8770.9070.9170.9270.941

Coeficiente de Horas de Sol(ver anexo CUADRO NUMERO N D)SABIENDO QUE:

ENTONCES:AoEne.Febr.Mar.Abr.May.Jun.Juli.Agos.SepOctNovDic

SUMA TOTAL2155.92358.61980.42739.42652.72489.52575.22830.52903.63141.93025.93004.5

N das153.99157.24152.34182.63189.48165.97183.94202.18207.40224.42201.73214.61

%S41.39646.79840.95150.73050.93546.10249.44754.34957.61160.32856.03557.690

Cs0.7300.7740.7270.8040.8060.7680.7940.8310.8550.8740.8430.855

Coeficiente de AltitudALTITUD60msnm

LATITUD(720')7.333

CE0.975901639

Clculo de Radiacin Extraterrestre (Rt)RADI. SOLAREne.Feb.Mar.AbrilMay.Jun.Jul.Agos.Sept.OctNovDic

716.0716.1216.1214.6813.4412.7413.0414.1515.3616.0416.1116.01

7.33316.11016.14316.18014.64313.38312.68012.98014.10715.34016.05016.15016.057

816.1916.1916.314.5713.2712.5612.8614.0215.316.0716.2316.15

CALCULO DEL COEFICIENTE "C"

MESEneFebMarAbrMayJunJulAgoSepOctNovDic

TC1.2061.2481.2471.2061.1291.0591.0201.0301.0541.0751.0961.156

Cw1.1061.1061.0661.0661.0871.0551.0771.0871.0971.0971.0971.087

CH0.9570.9640.9340.9310.9120.8810.8710.8770.9070.9170.9270.941

Cs0.7300.7740.7270.8040.8060.7680.7940.8310.8550.8740.8430.855

CE0.9760.9760.9760.9760.9760.9760.9760.9760.9760.9760.9760.976

C0.9101.0050.8810.9390.8800.7380.7410.7960.8740.9230.9170.988

N das31.0028.0031.0030.0031.0030.00

MesEneFebMarAbrMayJun

C0.9101.0050.8810.9390.8800.738

K0.3240.3240.3240.3240.3240.324

RT16.11016.14316.18014.64313.38312.680

ETP(mm/dia)4.7495.2564.6174.4573.8163.031

ETP(mm/mes)147.220147.163143.127133.707118.29590.940

N das31.0028.0031.0030.0031.0030.00

MesJulAgoSepOctNovDic

C0.7410.7960.8740.9230.9170.988

K0.3240.3240.3240.3240.3240.324

RT12.98014.10715.34016.05016.15016.057

ETP(mm/dia)3.1173.6394.3454.7984.8005.138

ETP(mm/mes)96.639112.810130.346148.736144.013159.287

CALCULO DE LA EVAPOTRASPIRACION ETP

CLCULO DEL USO CONSUNTIVO (UC)Para su clculo se multiplica el valor de Evapotranspiracin del Mes considerado, por el coeficiente Kc del cultivo (Tabla N2).Coeficientes de uso consuntivo de los cultivos en porcentaje de crecimiento estacionario

Procedimiento Christiansen (UTAH)

CultivosPorcentaje estacional de crecimiento

0102030405060708090100

Alfalfa0.10.20.40.50.60.60.60.550.450.350.3

Algodn 0.10.20.40.550.750.90.90.850.750.550.35

Frijoles0.20.30.40.650.850.90.90.80.60.350.2

Maz 0.20.30.50.650.80.90.90.850.750.60.5

Fuente: Manual de Operaciones para Riego DGA-IICA-MAA-Lima-Per. Cuadro 9: pgina 48 Irrigacin- Rosell.

Se requiere conocer:Ciclos Vegetativos del Cultivo.

CultivosDasMESES

12345678

Alfalfa90( 3 meses)30%60%100%

Algodn210( 7 meses)10%25%40%55%70%85%100%

Frijol150( 5 meses)20%40%60%80%100%

Maz180( 6 meses)20%40%55%70%85%100%

Siembra (Inicio de Periodo Vegetativo)Alfalfa: Enero, Abril, Julio, Octubre (*)

Algodn: Noviembre

Frijol: Marzo, Agosto (**)

Maz: Marzo, Setiembre (**)

Nota:*4 cosechas

**2 cosechas

Determinacin del Coeficiente Kc de los cultivos para resolver la Frmula de Christiansen.MesesCULTIVOS

AlfalfaAlgodnFrijolMaz

%Kc%Kc%Kc%Kc

Enero300.5400.75850.7

Febrero600.6550.91000.5

Marzo1000.3700.85200.4200.5

Abril300.5850.65400.85400.8

Mayo600.61000.35600.9600.9

Junio1000.3800.6800.85

Julio300.51000.21000.7

Agosto600.6200.4200.5

Septiembre1000.3400.85400.5

Octubre300.5600.9600.8

Noviembre600.6100.2800.6800.9

Diciembre1000.3250.4751000.21000.85

Clculo del Uso Consuntivo de los Cultivos: mm/mes y seleccin.

MesETPmm/mesCULTIVOSUC

AlfalfaAlgodnFrijolMaizmm/msmm/da

Ene147.22073.610110.41599.374283.3999.142

Feb147.16388.298132.44773.582294.32610.512

Mar143.12742.938121.65857.25171.564293.4119.465

Abr133.70766.85486.910113.651106.966374.38012.479

May118.29570.97741.403106.465106.465325.31010.494

Jun90.94027.28254.56477.299159.1445.305

Jul96.63948.31919.32865.231132.8784.286

Ago112.81067.68645.12456.405169.2145.459

Set130.34639.104110.79465.173215.0717.169

Oct148.73674.368133.862118.989327.21910.555

Nov144.01386.40828.80386.408129.611331.22911.041

Dic159.28747.78675.66131.857135.394290.6989.377

CAUDALES DE DISEODemanda de Agua: (d: mm/da)

Tipo de SueloFco LoFcoFco AoAo

fs110.90.75

dn (mm/da)12.47912.47913.86616.639

Dotacin de Agua Neta:( D neta:m3/ha da)

Tipo de SueloFco LoFcoFco AoAo

D neta124.79124.79138.66166.39

Dotacin de Agua Real: (D real: m3/ha da)

Tipo de SueloFco LoFcoFco AoAo

D real183.515183.515203.905244.686

CANALTIPO DE SUELODREALAREA (ha)DOTACIN (mm3/da)Q DISEO

PARCIALTOTALPARCIALTOTAL

AAo244.6866015014681.1732013.120.37052

Fco183.515509175.73

FcoAo203.905408156.20

BFco.Lo183.51580210.00014681.1741188.850.47672

Fco.Ao203.90513026507.68

CFco183.51570180.00012846.0234256.070.39648

FcoAo203.9056012234.31

FcoLo183.515509175.73

Clculo de los Caudales de Diseo para los canales.

Clculo del Caudal total de ambos canales.CanalQQ(m3/seg)

A32013.12090.37052223

B41188.8560.47672287

C34256.0780.39648239

Total1.244

Clculo de Caudal de Captacin.Caudal de Captacin

Q total1.244

Qcaptacin (1.10 Q TOTAL)1.368

Al caudal que resulta de la suma, se le multiplica por 1.10 (10% ms) y resulta el caudal de CAPTACIN.

GRAFICA DONDE SE INDICA LA DISTRIBUCIN DE CAUDALES.

ANEXOS

CUADRO N A: ''TEMPERATURA MEDIA DIARIA EN LA ESTACION DE JAYANCA''

196525.726.927.226.425.423.822.421.922.123.122.624.824.4

196626.326.626.925.923.620.919.620.421.121.322.223.423.2

196725.626.626.726.324.019.819.620.120.521.720.822.822.9

196825.826.326.224.221.419.820.221.322.322.022.124.323.0

196926.127.427.926.625.323.320.421.522.522.423.725.124.4

197025.527.027.126.523.320.919.020.121.522.022.224.223.3

197125.426.425.824.322.321.520.920.621.121.922.324.223.1

197226.127.527.425.824.924.222.723.022.623.423.626.024.8

197327.328.128.825.723.621.019.619.721.221.021.722.923.4

197425.427.326.025.023.521.519.820.320.921.623.024.023.2

197525.226.626.125.123.221.120.020.120.521.921.422.922.8

197626.127.327.325.924.423.421.722.121.922.023.725.624.3

197727.027.927.726.824.222.620.820.321.022.122.725.124.0

197826.127.126.925.824.021.321.120.422.221.824.125.323.8

197926.627.928.126.423.921.520.922.222.422.122.925.124.2

198026.727.628.127.825.122.521.120.921.623.423.624.824.4

198125.727.727.728.623.021.119.620.121.123.023.525.023.8

198226.027.327.125.423.922.221.621.422.924.225.827.824.6

TNOR.26.027.227.226.023.821.820.620.921.622.322.924.623.7

CUADRO N B: ''VELOCIDAD DEL VIENTO PROMEDIO EN LA ESTACION JAYANACA''AoEne.Feb.Marz.Abr.May.Jun.Jul.Ago.Sep.Oct.Nov.Dic.MEDIA A.

196733 SW3 SW3 SW3 SW33 SW3 S4 S3SW3 S3 SW3 S

196833 SW2 SW3 SW2 SW22 SW2 SW3 SW3SW3SW3 SW3 SW

196933 SW3 SW3 S2 S22 S2 SW2 SW2 S2 S2 S2 S

197033 SW3 SW2 SW3 SW23 SW2 SW3 SW3 S3 S3 S3 SW

197133 SW3 SW2 SW3 S23 S2 S3 SW3 S3 S3 SW3 SW

197233 SW2 SW2 SW2 SW22 SW2 SW2 SW3SW2 S2 S2 SW

197322 S2 SW2 S2 S22 S2 S2 SW2 S2 S2 SW2 S

197433 SW2 S2 S3 S23 S3 S2 S2 S3 S3 S3 S

197533 S2 S2 S3 S23 S4 S3 S3 S3 S3 S3 S

197622 SW2 SW2 S2 S23 SW3 S4 S3 S3 S2 S2 S

197734 S2 S2 S4 S22 S3 S2 S3 S3 S3 S3 S

197843 S3 S3 S4 S44 S3 S3 S3 S3 S3 S3 S

197944 S4 S4 S4 S44 S5 S4 S4 S4 S4 S4 S

198022 S2 S2 S2 S22 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S

198122 S2 S2 S2 S21 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S

198222 S2 S2 S1 S11 S1 S2 S2 S2 S2 S2 S

W2.82.82.42.42.62.32.52.62.72.72.726.03 S

CUADRO N C : ''HUMEDAD RELATIVA PROMEDIO EN % EN LA ESTACION JAYANCA''AoEneFebMarAbrMayJunJulAgoSepOctNovDicMEDIA ANUAL

196560677676707572717369696770

1966--------------------------

196766706562677778757069706770

196862606164707172717071686767

196964646768697175727171686569

197067656365717576747068676469

197164637375747678767374716772

197266657674737472727373717272

197371696871697577757269696771

197465626569717776757270696970

197570717974737578797573717174

197669686670747274767574717372

197772607271737780807370706772

197868707067687172747071706970

197966636969747576737172686870

198066646563687272747169706869

198164657370767576767169716871

198268666570727574767272737071

Hm66656969717475757271706871

CUADRO N D: ''HELIOFANIA (HORAS Y DECIMOS) EN LA ESTACION DE JAYANCA''AoEneFebMarAbrMayJunJulAgoSepOctNovDic

19650.00.047.0133.3149.4172.2151.2188.3188.7225.3189.8177.0

1966128.8187.9180.0138.9228.0262.1234.5224.8253.9177.0180.7205.0

1967142.0173.499.5209.2237.0166.2149.0198.4239.2217.4228.4190.4

1968221.3183.2222.4249.6239.0205.3215.2231.2201.6182.0226.5220.0

1969245.2136.1156.2133.1195.5149.0184.0211.9218.3196.0208.2160.1

1970165.5186.2210.2206.2182.1187.1193.8211.2230.2--174.6125.0

1971150.3159.6--149.262.02.0------212.2154.4198.5

1972224.5203.2134.2136.5106.178.1177.5162.4161.1220.5158.0554.9

197390.7144.8165.4187.0235.2210.7214.5229.5212.4238.1218.4--

1974--168.2--221.0--119.2164.4199.0147.5241.5204.0200.4

1975165.5122.8124.6171.3184.5139.1185.0201.1229.0246.9250.0226.0

1976134.6175.5184.5173.1138.8138.3144.1122.6212.1281.2213.3140.7

197786.0221.1174.5198.1209.9207.1178.6212.1215.3230.9184.8189.5

1978235.0131.0161.9202.8229.3240.3198.0231.4193.7221.7215.6253.5

1979166.5165.6120.0225.1255.9212.8185.4206.6200.6251.2209.2163.5

S.TOTAL2155.92358.61980.42739.42652.72489.52575.22830.52903.63141.93025.93004.5

Heliofonia153.99157.24152.34182.63189.48165.97183.94202.18207.40224.42201.73214.61

N das31.0028.0031.0030.0031.0030.0031.0031.0030.0031.0030.0031.00

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