CICLO HIDROLOGICO BALANCE HIDRICO. Distribución del agua en los compartimentos involucra agua, energía, sedimentos, químicos entradas = salidas:

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1 CICLO HIDROLOGICO EVAPORACION CONDENSACION TRANSPIRACION ESCORRENTIA AGUA SUBSUELO PRECIPITACION INTERCEPCION INFILTRACION AGUA SUBTERRANEA BALANCE HIDRICO Distribución del agua en los compartimentos involucra agua, energía, sedimentos, químicos entradas = salidas: P = E + Rs + Rg + s + su + g + H Precipitación, Evapotranspiración, Runoff, surface, ground, subsuelo, Human use Determina: tiempo de residencia, cantidad, calidad y vías del agua 1. PRECIPITACIÓN: medición cantidad, intensidad, duración (mm/día) Media aritmética = 7 Polígono de Thiessen = 7.58 Brooks et al Hydrology and the Management of Watersheds. Isohietas = 7.09 Brooks et al Hydrology and the Management of Watersheds. 2. INTERCEPCION I = I c + I l I c x dosel I l x hojarasca 52 PLUVIOMETROS I c = P g - T h S f P g precipitación T h throughfall S f stemflow 1

2 3. EVAPORACION 4. TRANSPIRACION (evaporación por estomas) balance en recipientes cerrados EVAPOTRANSPIRACION (de modelos o balances) 5. INFILTRACIÓN según porosidad capacidad de infiltración = tasa de infiltración máx. tasa disminuye con tiempo, sube nivel de saturación Si precipitación > infiltración: retención, escorrentía subsuperficial, lenta superficial o de Horton infiltrómetros 6. ESCORRENTIA % (precipitaciónevpt-infiltración) precipitación global 36% urbana 30-70% parques 5-35% calles, techos 70-95% CAPACIDAD DE RETENCION DE AGUA DE LOS SUELOS AGUA DEL SUELO O SUBSUELO Y AGUA SUBTERRANEA (ACUÍFEROS) FLUJO SUBSUPERFICIAL ESCORRENTIA Brooks et al Hydrology and the Management of Watersheds. FLUJO SUBTERRÁNEO 2

3 B Superficial A Intercepción del canal FLUJOS HIDRICOS HIDROGRAFO / HIDROGRAMA D Subterráneo C Subsuperficial HIDROGRAMA Brooks et al Hydrology and the Management of Watersheds. CORRIENTE 126 estaciones (1400 km 2 /estación) 65 cuerpos de agua z (v = 80% v 0 ) v MEDICION DE VELOCIDAD U Ecuación de Manning 60% z U = R 2/3 S 1/2 / n R: radio hidráulico (=área sec./perím. húm.) S: pendiente n: coef. resistencia v z z = a*b v Log z = Log a + v*log b Hauer & Lamberti 2006 Methods in Stream Ecology 3

4 Calculation of Manning s n from Field Observation [Adapted from Cowan (1956] n = (n 0 + n 1 + n 2 + n 3 + n 4 ) m Material Tierra Roca Corte Grava Fina Grava Gruesa Cantos Peñas n Grado de Irregularidad Suave Menor (erosión suave) Moderado (desmoronado) Severo (orilas erosionadas) n Variación en Sección del Canal (ubicación del thalweg) Gradual Alternando Ocasionalmente Alternando Frecuentemente n Effect of Obstructions Negligible Minor (15% of area turbulent) Appreciable <50% turbulent Severe >50% turbulent n Riparian Vegetation None Low (grass/weeds) Medium (brush, none in streambed) High (young trees) Very high (brush in streams, mature trees) n Degree of Meandering Minor Appreciable Severe n = (n0 + n1 + n2 + n3 + n4) m m Algunas velocidades de referencia Curso lento: v < 0.5 m/s Curso rápido: v > 0.25 m/s Río de llanura: 1 m/s Valor máximo: 3 m/s CAUDAL FLUJO - DESCARGA Métodos de medir caudal Volumétrico Q = V/t (orden 1, 2) >3 s, >4 L Velocidad y sección Q = A*v Pendiente y sección Q = A*R 2/3 S 1/2 / n (ríos caudalosos) S entre -3 y +3 anchos MEDICION DE CAUDAL Q = V/t = A*L/t = A*v tramo recto flujo uniforme Q = A1 v1 + A2. v2 + A3. v

5 Altura (m) CURVA DE AFORO Aforo Autosampler Aº Manantiales 10 PROFUNDIDAD (cm) y = 0,1784x + 0, R 2 = 0, Descarga (m 3 /s) Hauer & Lamberti Methods in Stream Ecology CAUDAL (L/s) En una sección: Relaciones de la descarga RELACION CON AREA DE LA CUENCA: Caudal relativo: Q / A Q W W = aq b Z = cq f V = gq h como Q = WZV = aq b cq f gq h = acgq b+f+h : Q = j A m W = k A n Z = p A r s φ Z U acg = 1 y b+f+h = 1 > b, f, h b > f > h Energía del agua Bomba hidráulica y turbulencia en un rápido Modifica el cauce Transporta carga en suspensión Se convierte en calor Levanta sedimentos depositados Hauer & Lamberti Methods in Stream Ecology 5

6 Capa límite y shear stress Reynolds: Re = UL/ν d U <20 cm/s >20 cm/s d capa límite < 5 mm mm Rugosidad de Reynolds: Re* = U*Z/ν U*: vel. shear Re* Subcapa laminar <5 Constante 5-70 Intermitente >70 Ausente U/U* = 5.75 log(z/k) U* = U / (5.75 log(z/k)) Flujo caótico: Z < 3k k 1) de rugosidad aislada 2) de interferencia de estelas 3) quasi-suave Relación entre 3 tipos de flujo 6