Hidrología. Ciencia que estudia las propiedades, distribución y circulación del agua

Transcripción

1 /1/01 Hidrología Ciencia que estudia las propiedades, distribución y circulación del agua Semana 5 - Manejo Estadístico de Datos Hidrometeorológicos (precipitación). Manejo de Data de Variables Hidrometeorológicas Tipos de Datos según su manejo: Caso de Estudio: Data de Precipitación: 1. Data Cruda (raw data): Data obtenido del registro sin modificar.. Data arreglada (fixed data): data reparada o ajustada por proceso QA/QC Importancia del Manejo de Datos: 1. Conocer las condiciones hidrometeorológicas en la zona.. Evaluar el comportamiento histórico de las condiciones.. Comparar el área de estudio con otras conocidas. 4. Provee las bases para aplicar modelos de predicción hidrometeorológica. 5. Permite analizar la consistencia de las mediciones en la zona. 6. Definir las estaciones climáticas en la zona. 7. Otros 1

2 /1/01 Obtención de Datos Hidrometeorológicas 1) Registros Físicos en Instituciones a Cargo del Control Hidrometeorológico Obtención de Datos Hidrometeorológicas ) Información disponible online RD: - Datos INDRHI. - Datos ONAMET

3 /1/01 Manejo de Datos Hidrometeorológicas Promedio: h P 1 n n i1 h Pi Desviación Estándar: n 1 S ( x i x) n i1 Lluvia Cuenca Lago Enriquillo Otras: - Mediana - Moda - Mínimo - Máximo Estación Puerto Guayabal Postrer Barahona Polo (ONAMET) Cabral (ONAMET) Jimani (met) Neyba Escondido Los Bolos Angostura Los Guineos Rio (ONAMET) Tamayo Average Código Average Median Std. Dev Min Max Visualización de los Datos Hidrometeorológicas Como serie de Datos Continua: Precipitación Estación Angostura Precipitación Estación Datos Puntuales o Discretos: Precipitación Estación Angostura Precipitación Estación Angostura

4 /1/01 Visualización/ Manejo de los Datos Hidrometeorológicas Pi Ave IPE Std Indice de Precipitación Estandarizado Angostura Indice de Precipitación Estandarizado Día : Pérdidas de Precipitación - Evaporación 4

5 /1/01 Pérdidas de Precipitación Precipitación que no se transforma en escorrentía directa Fenómenos que le originan: - Evaporación. - Evapotranspiración. - Interceptación. - Almacenamiento en Depresiones. - Infiltración Evaporación Evaporación: Proceso mediante el cual el agua pasa del estado líquido (almacenamientos, cauces y suelo en las capas superficiales) al estado gaseoso y se transfiere a la atmósfera. Transpiración: Agua que se despide en forma de vapor desde las hojas de las plantas. El agua es tomada por las plantas desde el suelo. Evapotranspiración: Combinación de evaporación y transpiración. Factores que influyen en la evaporación: 1. Suministro de energía para proveer el calor latente de vaporización (radiación solar).. La habilidad para transportar el vapor fuera de la superficie de evaporación. 5

6 /1/01 Generación de la Evaporación Se produce por el aumento de la energía cinética que experimentan las moléculas de agua cercanas a la superficie de un suelo húmedo o masa de agua, producto de la radiación solar, viento, o diferencias de presión de vapor. -Con el aumento de la energía cinética algunas moléculas se desplazan (brincan) a la atmósfera. -Algunas moléculas en la atmósfera se condensan y reingresan al cuerpo de agua. -El flujo neto de partículas hacia la atmósfera se denomina evaporación. Movimiento de Partículas Cálculo de la Evaporación Método del Balance de Energía Se utiliza cuando el transporte de vapor no es una limitante, es decir que la evaporación es gobernada por la radiación. Hipótesis para este Método: - Existe un flujo de energía permanente. - Los cambios en el almacenamiento de calor en el tiempo en el agua no son significativos. * Considera intervalos de tiempo diarios o mayores. Rn Er l v w R n es la radiación neta [W/m ] T es la temperatura del aire en C W es la densidad del agua [kg/m ] Calor Latente de Vaporización l v 6.504x10,70T _[ J / kg] 6

7 /1/01 Cálculo de la Evaporación Método Aerodinámico El suministro de energía no es una limitante, es decir, la evaporación es gobernada por la habilidad de transportar vapor fuera de la superficie donde se produce. Aplicando la ecuación de continuidad a este volumen de control, podemos deducir que la evaporación se obtiene a través de : E B( e as ea) [mm/] B [mm/ * Pa] es el coeficiente de transferencia de vapor 0.6k au B P w z ln z0 Cálculo de la Evaporación Método Aerodinámico 17.7T e s 611exp e a R as 7. T h * e Presión de vapor de saturación en el aire Presión de vapor en el aire 7

8 /1/01 Cálculo de la Evaporación Método de Combinación Ya que este proceso se gobierna por dos factores (suministro de energía a un cuerpo de agua y al transporte de vapor en la superficie de agua), es lógico utilizar una combinación de los métodos anteriores. 4,098e as (7. T) E E r E a [mm/] [Pa/C] es el gradiente de la curva de presión saturación en función de la temperatura. C p P 0.6l v [Pa/C] Constante psicrométrica. cp 1,005 [J/kgC]Calor específico del aire a presión constante. Cálculo de la Evaporación: Ejemplo Ejemplo: Calcular la Evaporación en [mm/] que se producirá en un cuerpo de agua sometido, en promedio, a una radiación neta de 00 W/m, una temperatura de 5C, una humedad relativa del 40%, una velocidad del viento de m/s, registrados a m de altura y a una presión atmosférica de 101. kpa, suponer una rugosidad, z 0 =0.0 cm. Utilizar a) el método del balance de energía; b) el método aerodinámico y c) el método de combinación. a) Método del Balance de Energía: 6 - Calculando el calor latente de vaporización: l v.504x10,70* T,44kJ / kg Para w de 1,000 kg/m :, la evaporación es igual a: Rn 00J / s / m 1,000mm 86,400s Er * * 7.1mm/ l,44x10 J / kg*1,000kg/ m 1m v w 8

9 /1/01 Cálculo de la Evaporación: Ejemplo b) Método Aerodinámico: - Se calcula el coeficiente de transferencia de vapor: kg m 0.6*(0.4) *1.19 *.6k au B m s Pw z0 kg m 101,00Pa *1,000 * ln m 0.000m 0 1,000mm 86,400s * *.91x10 z ln 1m. Pa * Considerando la densidad del aire a como 1.19kg/m, para presión atmosférica y temperatura. 5C: - Calculando la presión de vaporación en función de la temperatura: - Sabemos que: 17.7T 17.7*5 e s 611exp 611exp, 169Pa 7. T 7. 5 ea Rh * eas 0.4*,169Pa 1, 68Pa Entonces, la evaporación será: Ea B( eas ea ) mm/ / Pa *(,169 1,68) Pa 7.4mm/ mm Cálculo de la Evaporación: Ejemplo c) Método de Combinación: - Calculando el gradiente de la curva de presión de saturación en función de la temperatura como: 4,098e as 4,098*(,169Pa) Pa (7. T) (7. 5) C C - Calculando la constante psicrométrica, se tiene: - La evaporación resultante sería: CpP 1,005J / kg/ C *101,00Pa Pa l 0.6*,44x10 J / kg C v E Er Ea *7.1mm/ 0.6*7.4mm/ 7.mm/