01ra Practica

7/17/2019 01ra Practica

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Conceptos básicos1.1 Definición d HidrologíaLa Hidrología es la ciencia natural qestudia al agua, su ocurrencia,circulación y distribución en lasuperficie terrestre, sus propiedadesquímicas y físicas y su relación con elmedio ambiente, incluyendo a losseres vivos.1.2 ImportanciaLa hidrología proporciona al ingenieroo hidrólogo, los métodos para resolver los problemas prácticos q se presentanen el diseño, la planeación y laoperación dé estruct ras hidráulicas!ntre estos problemas se puedenmencionar"# $eterminar si él volumen aportado %una cierta corriente es suficiente para"# !l abastecimiento d agua potable auna población# !l abastecimiento d agua potable auna industria# &atisfacer la demanda d un proyectod irrigación# &atisfacer la demanda d un proyectod generación d energía eléctrica# 'ermitir la navegación

definir la capacidad d diseño dobras como:# alcantarillas# puentes# estructuras para el control d avenidas# presas# vertedores# sistemas d drena(e# agrícola# poblaciones# carreteras# aeropuertos!stos diseños requieren del análisishidrológico cuantitativo, para laselección del evento d diseñonecesario.!l ob(etivo d la hidrología aplicada esla determinación d esos eventos. Losresultados son normalmente soloestimaciones, en muchos casos, conapro%imaciones limitadas.1.3 El ciclo idrológico!&e denomina, ciclo hidrológico, alcon(unto d cambios q e%perimenta elagua en la naturale)a, tanto en suestado *sólido, líquido, gaseoso+, comoen su forma *agua superficial, aguasubterránea, etc.+.

Han sido sugeridos numerososesquemas del ciclo hidrológico, siendosu finalidad com n, la d proporcionar un gráfico sencillo q muestre lasdiferentes formas y estados en q sepresenta él agua *figura . +.El c ic lo id ro lógico ! escompletamente irregular y esprecisamente contra estasirregularidades q lucha el hombre. -namuestra d ello, son los períodos dsatisfacción con los requerimientos delagua, para las diferentes actividades*uso poblacional, irrigación, generaciónd energía eléctrica, uso industrial+,otros periodos d sequías, y otros dinundaciones. % e(emplo en osta/ica, todos los años se tienenproblemas d escase) d agua enalgunos lugares y problemas dinundaciones en otros.

omo todo ciclo, el hidrológico notiene ni principio ni fin, y su descripciónpuede comen)ar en cualquier punto. !lagua q se encuent ra sobre lasuperficie terrestre, ríos, lagos ymares, se evapora ba(o el efecto d laradiación solar y el viento. !l vapor resultante es transportado % las masasd aire en movimiento. !n determinadascondiciones, el vapor se condensaformando las nubes, q a su ve),pueden ocasionar precipitaciones qcaen a la tierra. $urante su trayectohacia la superficie d la tierra, el aguaprecipitada puede volver a evaporarse,o ser interceptada % las plantas o lasconstrucciones, luego fluye % lasuperficie hasta las corrientes, o seinfiltra. !l agua interceptada y unaparte d la infiltrada y d la q corre % lasuperficie se evapora nuevamente. dla precipitación q llega a las corrientes,una parte se infiltra y otra llega hastalos océanos y otras formas grandes dmasa d agua como los lagos. !l aguaq se infiltra satisface la humedad delsuelo y abastece los depósitossubterráneos, d donde puede fluir hacia las corrientes d los ríos, o biendescargar en los océanos0 la q quedadetenida en la capa vegetal del sueloes regresada a la atmósfera %transpiración.El ciclo idrológico! es d sumaimportancia básica para delimitar elcampo d la Hidrología, la cual

c omp re nd e la fa se e ntre laprecipitación sobre el terreno y suretorno a la atmósfera o al océano0corresponde el análisis d la atmósferaa la 1eteorología y el estudio delocéano a la 2ceanografía.1." Enfo#$e d los problemas

idrológicosLos proceso naturales q intervienen enlos fenómenos hidrológicos sonsumamente comple(os, resulta difícile%aminarlos mediante unra)onamiento deductivo rigurosos. 3osiempre es aplicable una ley físicafundamental, para determinar elresultado hidrológico esperado.'ara determinar el resultadohidrológico esperado, es ra)onablepartir d una serie d datos observados,anali)arlos estadísticamente ydespués tratar d establecer la norma qgobierna dichos sucesos *figura .4+.!s decir, en hidrología siempre secuenta con una gran información, suproceso para obtener los datos ddiseño, se hacen estadísticamente conuna determinada probabilidad docurrencia.!n general, cada problema hidrológicoes nico , y las conclus ionescuantitativas d su análisis no puedene%trapolarse a otro problema.1.% Instit$ciones compiladoras ddatosLos estudios hidrológicos requieren dgran cantidad d información, la cual,puede ser obtenida., a diferentesgrados d detalle, d acuerdo a suutili)ación e importancia en losprocesos hidrológicos.!s importante q el hidrólogo, cono)cala forma en q los datos hidrológicosson compilados, y q instituciones sonlas encargadas de hacerlo.!n osta /ica las principales fuentes dinformación sobre los datoshidrológicos están en"1. Instit$to Costarricense dElectricidad &ICE'! en la Dirección dEst$dios (ásicos! del)Departamento d Hidrología. !l 5 !computa el 667 del registro de,caudales, el 897 del registro dprecipitación, tiene 48 estaciones qmiden temperatura, humedad relativa,evaporación y en algunas velocidaddel viento. uenta con 8: estaciones

automáticas y también lleva registro dsedimentos y calidad d agua d los ríos.2. Instit$to *eteorológico +acional ,es la encarga d recopilar información dprecipitación, temperatura, humedad,radiación solar, presión atmosférica,velocidad y dirección del viento.3. ,lg$nas instit$ciones como el-E+, ,! -+,, y compañíasparticulares, tal es el caso d la;compañías bananeras, recopilaninformación d precipitación ytemperatura./a c$enca idrológica2.1 DefiniciónLa cuenca de< drena(e d una corriente,es el área d terreno donde todas lasaguas caídas % precipitación, se unenpara formar un solo curso d agua.

ada curso d agua tiene una cuencabien definida, para cada punto d surecorrido.2.2 DelimitaciónLa delimitación d una cuenca, se hacesobre un plano o mapa a curvas dnivel *como el mapa d osta /ica aescala "8::::+, siguiendo las líneasdel divortium acuarum *parteaguas+, lacual es una línea imaginaria, q divide alas< cuencas adyacentes y distribuye elescur rimiento originado % laprecipitación, q en cada sistema dcorriente, fluye hacia el punto d salidad la cuenca. !l parteaguas estáformado % los puntos d mayor nivel

álculo del área d una cuenca$ebido a q la forma d la cuenca esmuy irregular, el cálculo del área d lacuenca no se puede reali)ar %fórmulas geométricas.

-in embargo! e0isten los sig$ientesm todos para s$ cálc$lo:

so d la balan4a analítica so del planímetro

so d la balan4a analítica!l proceso para el cálculo es comosigue"1. $ibu(ar la cuenca sobre unacartulina q tenga una densidaduniforme, cuya área a calcular es =c.2. $ibu(ar con la misma escala, unafigura geométrica conocida *cuadrado,rectángulo, etc+ cuya área q se puedecalcular geométricamente, es =f.

3. /ecortar y pesar % separado lasfiguras.

so del planímetro!l planímetro *figura 4.4+ es uninstrumento integrador, % medio delcual, se puede determinar el área duna figura d forma irregular.'ara esto, basta con recorrer elperímetro d dicha figura, mediante unalupa d q está dotado el planímetro0 elmovimiento d la lupa> &e marcan subáreas d la cuencasiguiendo las curvas d nivel, % e(emplod :: en :: m.> on el planímetro ó balan)aanalítica, se determinan las áreasparciales d esos contornos.> &e de te rm in an la s ár easacumuladas, d las porciones d lacuenca.> &e determina el área acumulada qqueda sobre cada altitud del contorno.> &e plotean las altitudes, versus lascorrespondientes áreas acumuladas qquedan sobre esas altitudes.2.3 C$r5as características d $nac$enca C$r5a ipsom trica!s la curva q puesta en coordenadasrectangulares, representa la relaciónentre la altitud, y la superficie d lacuenca q queda sobre esa altitud.'ara construir la curva hipsométrica,se utili)a un mapa con curvas de nivel,el proceso es como sigue"C$r5a d frec$encia d altit$des!s la representación gráfica, d ladistribución en porcenta(e, d lassuperficies ocupadas % diferentesaltitudes.!s un complemento d la curvahipsométrica. La curva d frecuencia daltitudes se muestra en la figura 4.6,ésta se obtiene ploteando lascolumnas *8+ vs * + d la tabla 4. .

on las curvas anteriores se puededeterminar las siguientes altitudescaracterísticas"1) ,ltit$d media: es la ordenadamedia d la curva hipsométrica, en ella,el 8: 7 del área d la cuenca, estásituado % encima d esa altitud y el 8:7 está situado % deba(o d ella.2) ,ltit$d mas frec$ente: e s elmá%imo valor en porcenta(e d la curvad frecuencia d altitudes.

3) ,ltit$d d frec$encia 112: es laaltitud correspondiente al punto dabscisa ?4 d la curva d frecuencia daltitudes.@ráficamente la elevación media d lacuenca se obtiene, entrando con el 8:7 del área en el e(e %, tra)ando unaperpendicular % este punto hastainterceptar a la curva hipsométrica.Luego % éste punto tra)ar unahori)ontal hasta cortar el e(e y. 'ara ele(emplo 4. en la figura 4.A se observaq la elevación media, es d :4:m.s.n.m.2." 6ndices representati5osIndice o factor d forma d $nac$enca & 7 '!%presa la relación, entre el anchopromedio d la cuenca y su longitud, esdecir"6ndice d compacidad &índice d8ra5elio$s'!l índice d compacidad d una cuenca,definida % @ravelious, e%presa larelación entre el perímetro d la cuenca,y el perímetro equivalente d unacircunferencia, q tiene la misma área dla cuenca, es decir"&i una cuenca tiene un B mayor q otra*tal es el caso d B4 en la figura 4. :+,e%iste mayor posibilidad d tener unatormenta intensa simultánea, sobretoda la e%tensión d la cuenca.'or el contrario, si la cuenca tiene un Bmenor, tiene menos tendencia aconcentrar las intensidades d lluvias, quna cuenca d igual área pero con un Bmayor.El índice d compacidad! trata de%presar la influencia del perímetro yel área d una cuenca en la escorrentía,particularmente en las característicasdel hidrograma. &i C D , la cuencaserá d forma circular0 % lo general, paracuencas alargadas se espera q C E .Las cuencas d forma alargada,reducen las probabilidades, d q seancubiertas en su totalidad % unatormenta, lo q afecta el tipo drespuesta q se presenta en el río.2.% ectáng$lo e#$i5alente .!l rectángulo equivalente es unatransformación geométrica, q permiterepresentar a la cuenca, d su formaheterogénea, con la forma d unrectángulo, q tiene la misma área yperímetro *y % lo tanto el mismo índice



d compacidad ó índice d @ravelious+,igual distribución d alturas *y % lo tantoigual curva hipsométrica+, e igualdistribución d terreno, en cuanto a suscondiciones d cobertura. !n esterectángulo, las curvas d nivel seconvierten en rectas paralelas al ladomenor, siendo estos lados, la primera y

ltima curvas d nivel *figura 4. +.2.9 Indice d pendiente!l índice d pendiente, es unaponderación q se establece entre laspendientes y el tramo recorrido % el río.

on este valor se puede establecer eltipo d granulometría q se encuentra enel cauce. =demás, e%presa en ciertomodo, el relieve d la cuenca. &eobtiene utili)ando el rectánguloequivalente, con la siguiente ecuación"2. ;endiente d la c$encaLa pendiente d una cuenca, es unparámetro muy importante en elestudio d toda cuenca, tiene unarelación importante y comple(a con lainfiltración, la escorrentía superficial, lahumedad del suelo, y la contribucióndel agua subterránea a la escorrentía.!s uno d los factores, q controla eltiempo d escurrimiento y concentraciónde la lluvia en los canales d drena(e, ytiene una importancia directa enrelaciónala magnitud d las crecidas.!%isten diversos criterios para evaluar la pendiente d una cuenca, entre las qse pueden citar"> riterio d =lvord> riterio d Horton> riterio d 3ash> riterio del rectángulo equivalente

riterio d =lvord!ste criterio está basado, en laobtención previa d las pendientese%istentes entre las curvas d nivel.$ividiendo el área d la cuenca, enáreas parciales % medio d sus curvas dnivel, y las líneas medias d las curvasd nivel, se tiene la figura"

riterio del rectángulo equivalenteon este criterio, para hallar la

pendiente d la cuenca, se toma lapendiente media del rectánguloequivalente, es decir" H2.< ;erfil longit$dinal del c$rso dag$a&i se plotea la proyección hori)ontal dla longitud d un cauce versus su altitud

*figura 4. 9+, se obtiene el perfillongitudinal del curso d agua *figura4. 8+.* todo I. ;endiente $niforme!ste método considera la pendientedel cauce, como la relación entre eldesnivel q hay entre los e%tremos delcauce y la proyección hori)ontal d sulongitud, es decir"La importancia d conocer el perfillongitudinal del curso principal, radicaen q nos proporciona una idea d laspendientes q tiene el cauce, endiferentes tramos d su recorrido, y q esun factor d importancia para ciertostraba(os, como control d las aguas,puntos d captación y ubicación dposibles centrales hidroeléctricas.2.= ;endiente del ca$ce!l conocimiento d la pendiente delcauce principal d una cuenca, es unparámetro importante, en el estudio delcomportamiento del recurso hídrico,como % e(emplo, para la determinaciónd las características óptimas d suaprovechamiento hidroeléctrico, o enla s olu ci ón d pr obl em as dinundaciones.!n general, la pendiente d un tramo dun cauce d un río, o, se puedeconsiderar como el cociente, q resultad dividir, el desnivel d los e%tremos deltramo, entre la longitud hori)ontal ddicho tramo. !%isten varios métodospara obtener la pendiente d un cauce,entre los q se pueden mencionar"1étodo 55. ompensación d áreas-na manera más real d evaluar lapendiente d un cauce, escompensándola, es decir, elegir lapendiente d una línea q se apoya en ele%tremo final del tramo % estudiar, y qtiene la propiedad d contener la mismaárea *aba(o y arriba+, respecto al perfildel cauce *figura 4. F+.> Longitud d los tributarios> $ensidad d corriente > $ensidad ddrena(e2.1> ed d drena?eLa red d drena(e d una cuenca, serefiere a las trayectorias o al arreglo qguardan entre sí, los cauces d lascorrientes naturales dentro d ella. !sotra característica importante en elestudio d una cuenca, ya q manifiestala eficiencia del sistema d drena(e enel escurrimiento resultante, es decir, la

rapide) con q desalo(a la cantidad dagua q recibe. La forma d drena(e,proporciona también indicios d lascondiciones del suelo y d la superficied la cuenca./as características de@ $na red ddrena?e! p$eden describirseprincipalmente d ac$erdo con:> !l orden d las corrientes2rden d las corrientes

=ntes d hablar del orden d lascor rien tes, conviene ver suclasificación. Godas las corrientespueden dividirse en tres clasesgenerales dependiendo del tipo descurrimiento, el cual está relacionadocon las características físicas ycondiciones climáticas d la cuenca.

=sí, una corriente puede ser efímera,intermitente o perenne.> -na corriente eftímera, es aquella qsolo lleva agua cuando llueve einmediatamente después.> -na corriente intermitente, lleva aguala mayor parte deltiempo, pero principalmente en épocad lluvias0 su aporte cesacuando el nivel freático desciende %deba(o del fondo delcauce.> La corriente perenne, contiene aguatodo el tiempo, ya q a n en época dsequía es abastecida continuamente,pues el nivel freático siemprepermanece % arriba del fondo delcauce.El orden d las corrientes! es $naclasificación # proporciona el gradod bif$rcación dentro d la c$enca.'ara hacer esta clasificación, serequiere d un plano d la cuenca qincluya tanto corrientes perennescomo intermitentes. !l procedimientomás com n para esta clasificación, esconsiderar como corrientes d ordenuno, aquellas q no tienen ning ntributario0 d orden dos, a las q solotienen tributarios d orden uno0 d ordentres, aquellas corrientes con dos o mástributarios d orden dos, etc *figura4. +. =sí, el orden d la principal,indicará la e%tensión d la red dcorrientes dentro d la cuenca.Densidad d corriente!s la relación entre el n mero dcorrientes y el área drenada, es3

/ongit$d d los trib$tariosLa longitud d los tributarios es unaindicación d la pendiente d la cuenca,así como del grado d drena(e. Lasáreas escarpadas y bien drenadas,usualmente tienen numerosostributarios pequeños, mientras q enregiones planas, donde los suelos sonprofundos y permeables, se tienentributarios largos, q generalmente soncorrientes perennes.La longitud d los tributarios seincrementa como una función d suorden. !ste arreglo es también,apro%imadamente , una ley dprogresión geométrica. La relación noes valida para corrientes individuales./a medición d las corrientes! sereali)a dividiendo la corriente en unaserie d segmentos lineales, tra)ados lomás pró%imo posible a las trayectoriasd los cauces d las corrientes.' ara determinar e l n mero dcorrientes, solo se consideran lascorrientes perennes e intermitentes. Lacorriente principal se cuenta como unadesde su nacimiento hasta sudesembocadura. $espués se tendrántodos los tributarios d orden inferior,desde su nacimiento hasta la unióncon la corriente principal, y asísucesivamente, hasta llegar a lostributarios d orden uno.!sta relación entre el n mero dcorrientes y el área drenada noproporciona una medida real d laeficiencia d drena(e, pues puedesuceder, q se tengan dos cuencas conla misma densidad d corriente, y esténdrenadas en muy diferente forma,dependiendo d la longitud d suscorrientes.Densidad d drena?e!sta característica proporciona unainformación más real q la anterior, ya qse e%presa como la longitud d lascorrientes, % unidad d área, es decir"La densidad d drena(e , es unparámetro q indica la posiblenaturale)a d los suelos, q seencuentran en la cuenca. Gambién dauna idea sobre el grado d cobertura qe%iste en la cuenca. Ialores altos,representan )onas con poca coberturavegetal , sue los fác ilmenteerosionables o impermeables. J'or elcontrario, valores ba(os, indican suelos

duros, poco erosionables o muypermeables y cobertura vegetal densa.

;recipitación3.1 DefiniciónLa precipitación, es toda forma dhumedad q originándose en las nubes,llega hasta la superficie del suelo0 dacuerdo a esta def in ic ión laprecipitación puede ser en forma de"K lluvias> grani)adas> gar as> nevadas$esde el punto d vista d la ingenieríahidrológica, la precipitación es lafuente primaria del agua d la superficieterrestre, y sus mediciones y análisis,forman el punto d partida d losestudios concernientes al uso y controldel agua.3.2 Arigen d la precipitación-na nube está const ituida %pequeñísimas gotas d agua, q semantienen estables gracias a sup eq ue ño ta ma ño , a lg un ascaracterísticas d las gotitas d lasnubes son"> diámetro apro%imado d las gotitas:.:4 mm> espaciamiento entre gotitas mm.> masa :.8 a gr?m'or el contrario, las gotas d lluvia,tienen un diámetro d :.8 a 4 mm, esdecir, un aumento en el volumen d lasgotitas d las nubes, d ::.::: a

.:::.::: d veces.!n este sorprendente aumento, está elorigen d las precipitaciones y seasume principalmente gracias a dosfenómenos"> -nión entre sí d numerosas gotitas> !ngrosamiento d una gota % la fusióny condensación d otras

3.3 7ormas d precipitación> Llovi)na, pequeñas gotas d agua,cuyo diámetro varía entre :.y : .8 mm, las cua les t ienenvelocidades d caída muy ba(as.> Lluvia, gotas d agua con diámetromayor :.8 mm.> !scarcha, capa d hielo % lo generaltransparente y suave, pero qusualmente contiene bolsas d aire.> 3ieve, compuesta d cristales d hieloblanco trasl cido, principalmente dforma comple(a.

> @rani)o, precipitación en forma dbolas o formas irregulares d hielo, q seproducen % nubes convectivas, puedenser esféricos, cónicos o d formairregular, su diámetro varía entre 8 y

48 mm.3." Clasificación d la precipitaciónLa formación d la precipitación,requiere la elevación d una masa dagua en la atmósfera, d tal manera qse enfríe y parte d suhumedad se condense. =tendiendo alfactor q provoca la elevación del aireen la atmósfera, la precipitación seclasifica en"'recipitación d convección.!n tiempo caluroso, se produce unaabundante evaporación a partir d lasuperficie del agua, formando grandesmasas d vapor d agua, q % estar máscalientes, se elevan sufriendo unenfriamiento d acuerdo a la adiabáticaseca o h meda. !n el curso d suascenso, se enfrían seg n el gradienteadiabático seco * M ? ::m+, osaturado *:.8M ? ::m+.Las masas d vapor se acumulan en lospuntos llamados células d convección*figura . . +. = partir d este punto,estas masas pueden segui r elevándose hasta llegar a las grandesalturas, donde encuentran condicionesq provocan la condensación y laprecipitación. @eneralmente vieneacompañada d rayos y truenos. &onprecipitaciones propias d las regionestropicales, donde las mañanas sonmuy calurosas, el viento es calmo yhay una predominancia d movimientovertical del aire.;recipitación orográfica&e producen cuando el vapor d agua qse forma sobre la superficie d agua esempu(ada % el viento hacia lasmontañas, aquí las nubes siguen % lasladeras d las montañas, y ascienden agrandes alturas, hasta encontrar condiciones para la condensación y laconsiguiente precipitación *figura .4+.'recipitación ciclónica&e producen cuando hay un encuentrod dos masas d aire, con diferentetemperatura y humedad, las nubesmas calientes son violentamenteimpulsadas a las partes más altas,donde pueden produci rse lacondensación y precipitación. !stán



asociadas con el paso d ciclones o)onas d ba(a presión *figura . +.Godas estas formas d originarse laslluvias, en la naturale)a se presentancombinadas, d modo q una lluviadeterminada puede provenir dcualquiera d las formas o d lacombinación d ellas.3.% *edición d la ;recipitaciónLa precipitación se mide en términos dla altura d lámina d agua *hp+, y see%presa com nmente en milímetros.

!sta altura d lámina d agua, indica laaltura del agua q se acumularía en unasuperficie hori)ontal, si la precipitaciónpermaneciera donde cayó. Losaparatos d medición, se basan en lae%posición a la intemperie d unrecipiente cilíndrico abierto en su partesuperior, en el cual se recoge el aguaproducto d la lluvia u otro tipo dprecipitación, registrando su altura.Los aparatos d medición, se clasificand acuerdo con el registro d lasprecipitaciones, en pluviómetros ypluviógrafos.;l$5iómetro

onsiste en un recipiente cilíndrico dlámina, d apro%imadamente 4: cm ddiámetro y d F: cm d alto. La tapa delcilindro es un embudo receptor, el cualse comunica con una probeta dsección : veces menor q la d la tapa*figura .9+.!sto permite medir la altura d lluvia enla probeta, con una apro%imaciónhasta décimos d milímetro, ya q cadacentímetro medido en la probeta,corresponde a un milímetro d altura dlluvia0 para medirla se saca la probetay se introduce una regla .graduada,con la cual se toma la lectura0generalmente se acostumbra hacer una lectura cada 49 horas.

;l$5iógrafo!s un instrumento, q registra la alturad lluvia en función del tiempo, lo cualpermite determinar la intensidad d laprecipitación, dato importante para eldiseño d estructuras hidráulicas.Los pluviógrafos más comunes son dforma cilíndrica, y el embudo receptor está ligado a un sistema d flotadores, qoriginan el movimiento d una agu(asobre un papel registrador, montadoen un sistema d relo( *figura .8+.

omo el papel registrador tiene un

cierto rango en cuanto a la altura dregistro, una ve) q la agu(a llega alborde superior, automáticamenteregresa al borde inferior y sigueregistrando. !l gráfico resultante recibeel nombre d pluviograma *figura .F+

uando hay necesidad d conocer lapluviometría mensual o estacional, duna )ona d difícil acceso, donde sólose va unas pocas veces al año, seutili)an los pluviómetros totali)adores.!stos pluviómetros, acumulan el agua

llovida durante un período d tiempomás o menos largo. 'ara proteger elagua d la congelación, se usa cloruro dcalcio u otro anticongelante, y paraprotegerla d la evaporación, se usauna capa d aceite.3.9 Cálc$lo d la precipitación mediasobre $na 4ona!n general, la altura d precipitación qcae en un sitio dado, difiere d la q caeen los alrededores, aunque sea ensitios cercanos.Los pluviómetros registran la lluviapuntual, es decir, la q se produce en elpunto en la q está instalada el aparato.'ara muchos problemas hidrológicos,se requiere conocer la altura dprecipitación media d una )ona, la cualpuede estar referida a la altura dprecipitación diaria, mensual, anual,media mensual, media anual.,lt$ra d precipitación diaria , es lasuma d las lecturas observadas en undía.,lt$ra d precipitación media diaria ,es el promedio aritmético d las lecturasobservadas en un día.,lt$ra d precipitación mens$al! es lasuma d las alturas diarias, ocurridas enun mes.,lt$ra d precipitación mediamens$al! es el promedio aritmético dlas alturas d precipitación mensual,correspondiente a un cierto n mero dmeses.,lt$ra d precipitación an$al! es lasuma d las alturas d precipitaciónmensual, ocurridas en un año.,lt$ra d precipitación media an$al!es el promedio aritmético d las alturasd precipitación anual, correspondientea un cierto n mero d años.;ara calc$lar la precipitación mediad $na tormenta o la precipitación

media an$al! e0isten tres m todosd $so generali4ado:;romedio aritm tico

onsiste en obtener el promedioa ri tm ét ic o, d la s a lt ura s dprecipitaciones registradas, d lasestaciones locali)adas dentro d la)ona de 5soyetas'ara este método, se necesita unplano d isoyetas d la precipitaciónregistrada, en las diversas estacionesd la )ona en estudio. Las isoyetas son

curvas q unen puntos d igualprecipitación *figura .6+. !ste métodoes el más e%acto, pero requiere d uncierto criterio para tra)ar el plano disoyetas. &e puede decir q si laprecipitación es d tipo orográfico, lasisoyetas tenderán a seguir unaconfiguración parecida a las curvas dnivel. % supuesto, entre mayor sea eln mero d estaciones dentro d la )onae n e st ud io , m ayo r se rá laapro%imación con lo cual se trace elplano d isoyetas.2. Gra)ar las isoyetas, interpolando lasalturas d precipitación entre lasdiversas estaciones, d modo similar acómo se tra)an las curvas d nivel.3. Hallar las áreas = , =4, =,, entrecada 4 isoyetas seguidas.". &i 'o , ' , .. .. . 'n son lasprecipitaciones representadas % lasisoyetas respectivas, calcular laprecipitación media utili)ando"!l método consiste en"

. -bicar las estaciones dentro y fuerad la cuenca.3. Est$dio d $na tormentaDefinición&e entiende % tormenta o borrasca, alcon(unto d lluvias q obedecen a unamisma perturbación meteorológica y dcaracterísticas bien definidas. dacuerdo a esta definición, unatormenta puede durar desde unospocos minutos hasta varias horas ya n días, y puede abarcar e%tensionesd terrenos muy variables, desdepequeñas )onas, hasta vastasregiones.Importancia del análisis d lastormentas!l análisis d las tormentas, estáíntimamente relacionado con loscálculos o estudios previos, al diseño d

obras d ingeniería hidráulica, comoson"> !studio d drena(e.> $eterminación d caudales má%imo, qdeben pasar % el aliviadero d unarepresa, o q deben encausarse, paraimpedir las inundaciones.> $eterminación d la lu) d un puente.> onservación d suelos.> álculo del diámetro d alcantarillas.Las dimensiones d estas obras,dependen principalmente d la

magnitud q las tormentas tengan, y dla frecuencia o período d retorno, estoa su ve) determina el coeficiente dseguridad q se da a la obra, o los añosd vida probable d la misma.&e comprende q lo me(or sería diseñar una obra para la tormenta d má%imaintensidad y d duración indefinida, peroesto significa grandes dimensiones dla misma y lógicamente hay un límite,después del cual, los gastos ya nocompensan el riesgo q se pretendecubrir. !ntonces, en la práctica, no sebusca una protección absoluta, sino ladefensa contra una tormenta dcaracterísticas bien definidas, o d unadeterminada probabilidad d ocurrencia.!lementos fundamentales del análisisd las tormentasD$rante el análisis d las tormentas

aB # considerar:a' La intensidad, es la cantidad d aguacaída % unidad d tiempo. Lo q interesaparticularmente d cada tormenta, es laintensidad má%ima q se hayapresentado, ella es la altura má%ima dagua caída % unidad d tiempo. dacuerdo a esto la intensidad see%presa así" '?t dondeN,,ODintensidad má%ima, en mm?hora' D precipitación en altura d agua, enmm t D tiempo en horas

b' La duración, corresponde al tiempoq transcurre entre el comien)o y el find la tormenta. =quí conviene definir elper íodo d durac ión, q es undeterminado período d tiempo, tomadoen minutos u horas, dentro del total qdura la tormenta. Giene muchaimportancia en la determinación d lasintensidades má%imas.

=mbos parámetros, se obtienen d unpluviograma como se muestra en lafigura .

c' La frecuencia,. es el n mero dveces q se repite una tormenta, dcaracterísticas d intensidad y duracióndefinidas en un período d tiempo máso menos largo, tomado generalmenteen años.d' 'eriodo d retorno, intervalo d tiempopromedio, dentro del cual un evento dmagnitud %, puede ser igualado oe%cedido, % lo menos una ve) enpromedio. /epresenta el inverso d lafrecuencia, es decir"

GD# #f =sí se puede decir % e(emplo, q para lalocalidad d artago, se presentará unatormenta d intensidad má%ima igual aF: mm?hr, para una duración d : min,y un período d retorno d : años.!l hietograma y la curva masa dprecipitaciónLa intensidad d la precipitación, varíaen cada instante durante el curso duna misma tormenta, d acuerdo a lasc ara cte rísti ca s d é sta . !sabsolutamente indispensable, cuandose hace el análisis d las tormentas,determinar estas variaciones, porque de llas dependen muchas d lascondiciones, q hay q fi(ar para lasobras d ingeniería hidráulica, para lasq se hacen principalmente esta clase destudios. !sto se consigue mediantedos gráficos" el hietograma y la curvamasa d precipitación.Hietograma!s un gráfico d forma escalonadacomo un histograma, q representa lavariación d la intensidad e%presada enmm?hora d la tormenta, en e ltranscurso d la misma e%presada enminutos u horas. !n la figura . 9, sepuede ver esta relación q correspondea una tormenta registrada % unpluviograma.1ediante este hietograma es muy fácildecir a q hora, la precipitación adquiriósu má%ima intensidad y cual fue elvalor d ésta. !n la figura . 9, seobserva q la intensidad má%ima d latormenta, es d F mm?hr, y se presentóa los 8:: min, A:: min y :: min, diniciado la tormenta. 1atemáticamenteeste gráfico representa la relación"

urva masa d precipitaciónLa curva masa d precipitación *figura

. 8+, es la representación d laprecipitación acumulada vs el tiempo.

&e e%trae d irec tamente delpluviograma.La curva masa d precipitación, es unacurva no decreciente, la pendiente d latangente en cualquier punto,representa la intensidad instantáneaen ese tiempo.2bservaciones"> onforme disminuye el intervalo dtiempo =t, el hietogramaP se apro%imamás a la variación real d la lluvia.> =l calcular el hietograma para un

intervalo, igual a la duración d latormenta *en este caso d D 4 hr+, setendrá la misma información q si sólose dispusiera d un pluviómetro.3.< 7órm$las # e0presan laintensidad má0ima! en función d laduración y del período d retorno2tra forma d determinar el valor dintensidades má%imas, para unaduración y un período d retorno dado,es a través d fórmulas empíricas.7órm$la d albotLa fórmula empírica propuesta %Galbot, q relaciona la intensidadmá%ima y# la duración, para un#período d retorno dado, se e%presapor" urvas intensidad J duración Jperíodo d retorno

a rson il elm B ,lfaro *ar5in&1==2'! desarrollaron una investigaciónsobre las intensidadet má%imas paralos principales centros urbanos d

osta /ica0 el estudio lo reali)aronpara las ciudades de" &an Qosé,

artago, =la(uela, 'untarenas, Limón,y Liberia.!n este proyecto, el registro en lamayoría d los casos fue d 4 años,obteniéndose registro d intensidades,para duraciones desde 8 hasta A4:min, y para períodos d retorno d 4hasta 4:: años, utili)ando ladistribución @umbel.$e este estudio, se obtuvieron paracada ciudad, las ecuaciones, tablas ygráficos, q relacionan la intensidadmá%ima *N,,,,,,+en!scurrimiento".1 ,spectos 8enerales!l escurrimiento es otra componentedel ciclo hidrológico, y se define comoel agua proveniente d la precipitación,la que circulo ba(o .la superficieterrestre, y q llega a una corriente para



finalmente ser drenada hasta la salidad la#cuenca #*estación d aforo+.&i se anali)a un corte esquemático d lasuperficie terrestre, se tiene q laprecipitación cuando llega a lasuperficie, se comporta d la siguientemanera"1. na parte d la precipitación seinfiltra.> -na parte d ésta, satisface lahumedad del suelo, d lascapas q se encuentran sobre el nivel

freático del agua.> -na ve) q estas capas se hansaturado, el agua subterráneaes reclutada, % la parte restante delagua q se infiltra.2. Atra parte d la precipitación!tiende a esc$rrir sobre la s$perficieterrestreF a la precipitación q ocasionaeste escurrimiento, se llama altura dprecipitación en e%ceso *hp+.3. na pe#$eña proporción sepierde.Con base en lo anterior! elescurrimiento se clasifica en tres tipos"> !scurrimiento superficial *R+> !scurrimiento sub superficial *Rs+.

K !scurrimiento subterráneo *Rg+!n la figura 9. , se muestra unesquema donde se indica la relaciónentre la precipitación y el escurrimientototal.Esc$rrimiento s$perficial! es aquel qproviene d la precipitación no infiltraday q escurre sobre la superficie delsuelo. !l efecto sobre el escurrimientototal es inmediato, y e%istirá durante latormenta e inmediatamente después dq esta termine.La parte d la precipitación total q dalugar a este escurrimíento, sedenomina precipitación en e%ceso*hp+.

Inc$rrimiento s$bs$perficial! esaquel q proviene d una parte d laprecipitación infiltrada. !l efecto sobreel escurrimiento total, puede, ser inmediato o retardado. &í es inmediatose le da el mismo tratamiento q alescurrimiento superficial, en casocontrario, como escurrimientosubterráneo.Esc$rrimiento s$bterráneo! es aquelq proviene del agua subterránea, lacual es recargada % la parte d la

precipitación q se infiltra, una ve) q elsuelo se ha saturado.Con base en l a fo rma en #contrib$Ben al esc$rrimiento total!el esc$rrimiento! se clasifica enesc$rrimiento directo! c$ando s$efecto es inmediato! B esc$rrimientobase si s$ efecto es retardado . !lhecho d presentarse una precipitación,no implica necesariamente que, hayaescurrimiento superficial, y en algunoscasos tampoco escurrimiento

subterráneo, esto depende d una seried factores.".2 7ac to res # a fectan e lesc$rrimiento s$perficial.!l escurrimiento superficial, dependefundamentalmente d dos tipos dfactores"*eteorológicos! se puedenconsiderar la forma, el tipo, la duracióny la intensidad d la precipitación, ladirección y la velocidad d la tormenta,y la distribución d la lluvia en lacuenca.7isiográficos! se pueden considerar las características físicas d la cuenca*superficie, forma, elevación,

pendiente+, tipo y uso del suelo,humedad antecedente del mismo.7actores meteorológicos@7orma B tipo d la precipitaciónLa manera d como se origina laprecipitación, y la forma q adopta lamisma, tiene gran influencia en ladistribución d los escurrimientos en lacuenca. =sí % e(emplo , s i l aprecipitación es d origen orográfico,seguramente ocurrirá en las )onasmontañosas en la parte alta d lacuenca, % lo q los escurrimientos seregulari)arán notablemente durante surecorrido, y se tendrán valoresrelativamente ba(os del caudal en ladescarga.El efecto d la forma d laprecipitación! se manif iestaprincipalmente en el tiempo dconcentración d los escurrimientos. &ila precipitación cae en forma d lluvia,con intensidad y duración suficiente, elescurrimiento superficial se presentarácasi d inmediato, no ocurriendo lomismo cuando la precipitación es enforma d nieve, donde la respuesta d lacuenca, será más lenta debido al

tiempo necesario para q se produ)cael deshielo.Intensidad d precipitación

uando la intensidad d lluvia e%cede ala capacidad d infiltración del suelo, sepresenta el escurrimiento superficial,observándose para incrementosposteriores en la intensidad d lluvia,aumento en el caudal transportado % elrío. !sta respuesta, sin embargo, noes inmediata, pues e%iste un retardodebido al tamaño d la cuenca, al

=lmacenamiento en las depresiones yal efecto regulador d los cauces.D$ración d la precipitaciónLa capacidad d infiltración del, suelodisminuye durante la precipitación, % loq puede darse el caso, q tormentascon intensidad d lluvia relativamenteba(a, produ)can un escurrimientosuperficial considerable, si su duraciónes e%tensa. !n algunos casos,particularmente en las )onas ba(as d lacuenca, para lluvias d mucha duraciónel nivel freático puede ascender hastala superficie del suelo, llegando anulificar la infiltración, aumentado % lotanto, la magnitud del escurrimiento.

&e ha observado, q los caudales q sepresentan en la descarga d unacuenca, son má%imos cuando eltiempo q tardan en concentrarse*tiempo d concentración+, es similar ala duración d la tormenta q los origina.Distrib$ción d la ll$5ia en la c$enca!s muy difícil, sobre todo en cuencas dgran e%tensión, q la precipitación sedistribuya uniformemente, y con lamisma intensidad en toda el área d lacuenca.El esc$rrimiento res$ltante dc$al#$ier ll$5ia! depende d ladistrib$ción en tiempo B espacio d

sta . &i la precipitación se concentraen la parte ba(a d la cuenca, producirácaudales mayores, q los q se tendríansi tuviera lugar en la parte alta, dondeel efecto regulador d los caudales, y elretardo en la concentración, semanifiesta en una disminución delcaudal má%imo d descarga.Dirección B 5elocidad d la tormentaLa dirección y velocidad con q sedespla)a la tormenta, respecto a ladirección general del escurrimiento, enel sistema hidrográfico d la cuenca,

tiene una influencia notable en elcaudal má%imo resultante y en laduración del escurrimiento superficial.!n general, las tormentas q se muevenen el sentido d la corriente, producencaudales d descarga mayores, q las qse despla)an hacia la parte alta d lacuenca.Atras condiciones meteorológicas

=unque la lluvia es el factor másimportante q afecta y determina lamagnitud d un escurrimiento, no es el

nico q debe considerarse. !%istencondiciones meteorológicas generalesq influyen, aunque d una maneraindirecta en el escurrimientosuperficial, como es el caso d latemperatura, la velocidad del viento, lahumedad relativa, la presiónbarométrica, etc.7actores fisiográficos -$perficie dla c$enca$ebido a q la cuenca, es la )ona dcaptación d las aguas pluviales qintegran el escurrimiento d la corriente,su tamaño tiene una influencia, q semanifiesta d diversos modos en lamagni tud d los cauda les q se

presentan. &e ha observado q larelación entre el tamaño del área y elcaudal d descarga no es lineal. =igualdad d los demás factores, paracuencas mayores, se observa unadisminución relativa en el caudalmá%imo d descarga, debido a q sonmayores, el efecto d almacena(e, ladistancia recorrida % las aguas, y % lotanto, el tiempo d regulación en loscauces naturales.2tro factor importante, q afecta larelación entre el caudal y la superficied la cuenca, es q la má%ima intensidadd lluvia, q puede ocurrir con cualquier frecuencia, decrece conforme aumentala superficie q cubre la tormenta, % lo.q para cuencas mayores, se tendránintensidades d precipitación *referidasa la superficie d la cuenca+, y caudalesespecíficos d descarga menores.7orma d la c$enca para tomar encuenta, cuantitativamente la influenciaq la forma .de la cuenca, tiene en elvalor del escurrimiento, se hanpropuesto índices numéricos, como esel caso del factor d forma y elcoeficiente d compacidad.

El factor d forma! e%presa la relaciónentre el ancho promedio y la longitud dla cuenca, medida esta ltima desde elpunto mas ale(ado hasta la descarga.El anc o promedio se obtiene! a suve), dividiendo la superficie d lacuenca entre su longitud. 'aracuencas muy anchas o con salidashacia los lados, el factor d formapuede resultar mayor q la unidad.Los factores d forma inferiores a launidad, corresponden a cuencas mas

bien e%tensas, en el sentido d lacorriente.El coeficiente d compacidad! esindicador d la regularidad geométrica dla forma d la cuenca. !s la relaciónentre el perímetro d la cuenca, y lacircunferencia d un círculo con igualsuperficie q el la dé la cuenca.Ele5ación d la c$encaLa elevación media d la cuenca, asícomo la d iferencia ent re suselevaciones e%tremas, influye en lascaracterísticas meteorológicas, qdeterminan principalmente las formasd la precipitación, cuyo efecto en ladistribución se han mencionado

anteriormente. % lo general, e%iste unabuena cor re lación , ent re laprecipitación y la elevación d lacuenca, es decir, a mayor elevación laprecipitación es también mayor.;endienteLa pendiente media d la cuenca, esuno d los factores q mayor influenciatiene en la duración del escurrimiento,sobre el suelo y los cauces naturales,afectando d manera notable, lamagnitud d las descargas0 influye asímismo, en la infiltración, la humedaddel suelo y la probable aparición daguas subterránea al escurrimientosuperficial, aunque es difícil laestimación cuantitativa, del efecto qti ene la pe nd ie nte s ob re e lescurrimiento para estos casos.

ipo B $so del s$elo!l tamaño d los granos del suelo, suordenamiento y comparación, sucontenido d materia orgánica, etc, sonfactores íntimamente ligados a lacapacidad d infiltración y d retención dhumedad, % lo q el tipo d suelo,predominante en la cuenca, así comosu uso, influye d manera notable en la

magnitud y distribución d losescurrimientos.Estado d $medad antecedente dels$elo! La cantidad d agua e%istente enlas capas superiores del suelo, afectael valor del< coeficiente d infiltración. &ila humedad del suelo, es alta en elmomento d ocurrir una tormenta, lacuenca generará caudales mayoresdebido a la disminución d la capacidadd infiltración.otros factores!%isten algunos factores d tipofisiográfico, q influyen en lascaracterísticas del escurrimiento, comoson % e(emplo, la locali)ación yorientación d la cuenca, la eficiencia dla red d drena(e natural, la e%tensión dla red hidrográfica y otros d menor importancia.".3 *edición del esc$rrimiento& aforos'La hidrometría, es la rama d lahidrología q estudia la medición delescurrimiento. 'ara este mismo fin, esusual emplear o tro términodenominado aforo. =forar unacorriente, significa determinara través

d mediciones, el caudal q pasa % unasección dada y en un momento dado.!%isten diversos métodos, paradeterminar el caudal d una corriente dagua, cada uno aplicable a diversascondiciones, seg n el tamaño d lacorriente o seg n la precisión con q serequieran los valores obtenidos. Losmétodos más utili)ados son"> =foros con flotadores> =foros volumétricos> =foros químicos> =foros con vertederos> =foros con correntómetro o molinete> =foros con medidas d la sección y lapendie

,foros con flotadores-na forma sencilla d apro%imar el valor del caudal d un cauce, es reali)ar elaforo con flotadores *figura 9.4+.'or este método, se mide la velocidadsuperficial *v+ d la corriente y el área dla sección transversal *=+, luego conestos valores aplicando la ecuación dcontinuidad, se calcula el caudal con laformula"

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01ra Practica