Contenido
- Precipitación
- Ocurrencia y tipos de precipitación
- Precipitación convectiva
- Precipitación orográfica
- Precipitación ciclónica
- Medición de la Precipitación
- Pluviómetros sin registro
- Registro de pluviómetros
- Pluviómetro de balde basculante
- Pluviómetro tipo pesaje
- Pluviómetro tipo flotador
- Precipitación media areal
- Método de la media aritmética (promedio)
- El método de las isoyetas
- Método del polígono de Thiessen
- Evaporación y Transpiración
- Evaporación
- Medición de la evaporación
- Métodos de estimación de la evaporación
- Método de presupuesto de agua
- Método de presupuesto de energía
- Ecuaciones empíricas (Thornthwaite, Penman, Penman-Monteith, etc.)
- transpiración
- Evapotranspiración
- Infiltración
- La infiltración depende de:
- Determinación de la Infiltración
- Referencias
Precipitación
La precipitación es la liberación de agua de la atmósfera para llegar a la superficie de la tierra. El término 'precipitación' cubre todas las formas de agua liberada por la atmósfera (nieve, granizo, aguanieve y lluvia). La precipitación es la entrada principal de agua a la zona de captación de un río. Necesita una evaluación cuidadosa en los estudios hidrológicos e hidrogeológicos.
Ocurrencia y tipos de precipitación
La capacidad del aire para retener el vapor de agua depende de la temperatura (Davie, 2008): cuanto más frío esté el aire, menos vapor de agua se retiene. Si se enfría una masa de aire caliente y húmedo, se saturará con vapor de agua y finalmente el agua el vapor se condensará en agua líquida o sólida (es decir, gotas de agua o hielo). El agua no se condensará espontáneamente. Debe haber partículas diminutas presentes en la atmósfera, llamadas núcleos de condensaciónDespués de los núcleos de condensación, se forman gotas de agua o hielo. Las gotas de agua o hielo que se forman en los núcleos de condensación normalmente son demasiado pequeñas para caer a la superficie como precipitación. Necesitan crecer para tener suficiente masa para superar las fuerzas ascendentes dentro de una nube. .
Existen tres condiciones que deben cumplirse antes de que se forme la precipitación (Davie, 2008):
- Enfriamiento de la atmósfera
- Condensación del vapor en los núcleos.
- Crecimiento de las gotas de agua o hielo.
Existen tres tipos principales de precipitación:
- Precipitación convectiva
- Precipitación orográfica
- Precipitación ciclónica
Precipitación convectiva
El aire caliente cerca del suelo se expande y absorbe más humedad del agua. El aire cálido cargado de humedad se mueve hacia arriba y se condensa debido a la temperatura más baja, lo que produce precipitación. Este tipo de precipitación se presenta en forma de tormentas eléctricas giratorias locales.
Precipitación orográfica
El levantamiento mecánico del aire húmedo sobre montaña barreras, provoca fuertes precipitaciones en el lado de barlovento de la montaña.
Precipitación ciclónica
El calentamiento desigual de la superficie terrestre por el sol da como resultado regiones de alta y baja presión. Las masas de aire se mueven de regiones de alta presión a regiones de baja presión, y este movimiento produce precipitación. Si el aire caliente reemplaza al aire más frío, el frente se llama frente frente cálido. Si el aire frío desplaza al aire caliente, su frente se llama frente frio.
Medición de la Precipitación
La precipitación generalmente se expresa como una profundidad vertical de agua líquida. La precipitación se mide por milímetros (mm), en lugar de por volumen, como litros o metros cúbicos.La medida de la precipitación son los profundidad del agua que se acumularía en la superficie si toda la lluvia se quedara donde había caído. Las nevadas también se pueden expresar como una profundidad de agua líquida.
A efectos hidrológicos, se describe de forma más útil en profundidad equivalente del agua.
Agua profundidad equivalente es la profundidad del agua que estaría presente si la nieve se derritiera.
análisis hidrológico es importante;
- para saber cuánta precipitación ha caído,
- y cuando esto ocurrió.
La precipitación en diferentes lugares del terreno se registra utilizando dos tipos principales de pluviómetros:
- pluviómetros sin registro
- registro de pluviómetros.
Pluviómetros sin registro
El pluviómetro sin registro consiste en un embudo con un borde circular y una botella de vidrio como receptor.
La carcasa cilíndrica de metal se fija verticalmente a los cimientos de mampostería con el borde nivelado por encima de la superficie del suelo.
La lluvia que cae en el embudo se recoge en el receptor y se mide en un vaso medidor especial graduado en mm de lluvia. Por lo general, las mediciones de lluvia se realizan a las 08.00:16.00 h y a las 24:XNUMX h. Durante lluvias intensas, debe medirse tres o cuatro veces al día. Por lo tanto, el pluviómetro sin registro proporciona solo la profundidad total de lluvia durante las XNUMX horas anteriores.
Registro de pluviómetros
A pluviómetro tipo registro tiene un arreglo mecánico automático que consiste en:
- un reloj,
- un tambor con un papel cuadriculado alrededor
- y una punta de lápiz, que dibuja el Curva de masa de lluvia.
Este tipo de calibre también se llama autograbación, y automática or
pluviómetro integrador.
A partir de esta curva de masa de lluvia;
- la profundidad de la lluvia en un tiempo dado,
- la tasa o intensidad de la lluvia en cualquier instante durante una tormenta,
- Se puede determinar la hora de inicio y cese de las lluvias.
Existen tres tipos de registro de pluviómetros:
- Pluviómetro de balde basculante
- Pluviómetro tipo pesaje
- Pluviómetro tipo flotador
Pluviómetro de balde basculante
El pluviómetro de cubeta basculante consiste en un receptor cilíndrico de 30 cm de diámetro con un embudo en su interior.
Debajo del embudo hay un par de baldes basculantes. Los baldes pivotaron de tal manera que cuando uno de los baldes. Pluviómetro tipo cubeta basculante (según Raghunath, 2006). recibe una lluvia de 0.25 mm se vuelca y se vacía en un tanque debajo, mientras el otro balde toma su posición y se repite el proceso. La inclinación del balde actúa sobre un circuito eléctrico que hace que una pluma se mueva sobre un gráfico envuelto alrededor de un tambor que gira mediante un mecanismo de reloj.
Pluviómetro tipo pesaje
En el tipo de pluviómetro de pesaje, cuando un cierto peso de lluvia se recoge en un tanque, hace que una pluma se mueva en un gráfico envuelto alrededor de un tambor accionado por un reloj.
La rotación del tambor establece la escala de tiempo mientras que el movimiento vertical de la pluma registra la precipitación acumulada
Pluviómetro tipo flotador
En el pluviómetro tipo flotador, a medida que la lluvia se recoge en una cámara de flotación, el flotador se mueve hacia arriba, lo que hace que una pluma se mueva en un gráfico envuelto alrededor de un tambor impulsado por un reloj.
Cuando la cámara del flotador se llena, el agua se filtra automáticamente a través de un tubo de sifón que se encuentra en una cámara de sifón interconectada. El pluviómetros de pesaje y flotador puede almacenar un moderado caída de nieve que el operador puede pesar o derretir y registrar la profundidad equivalente de lluvia.La nieve se puede derretir en el indicador.mismo (tal como se recoge allí) mediante un sistema de calefacción instalado en él o colocando en el medidor ciertos productos químicos (cloruro de calcio, etilenglicol, etc.).
Precipitación media areal
Precipitación puntual: Es la precipitación registrada en una sola estación.
Para áreas pequeñas de menos de 50 km2, la precipitación puntual puede tomarse como la profundidad promedio sobre el área. En áreas extensas, se debe instalar una red de estaciones pluviométricas (estaciones meteorológicas). Como la precipitación sobre un área grande no es uniforme, se debe determinar la profundidad promedio de la precipitación sobre el área.Precipitación media areal es la precipitación promedio de un área grande (cuenca, llanura, región, etc.) durante un período de tiempo específico (año, mes, etc.).
La precipitación media por área está determinada por uno de los siguientes tres métodos:
- Método de la media aritmética (promedio)
- El método de las isoyetas
- Método del polígono de Thiessen
Cantidades medias de precipitación de las estaciones pluviométricas para el período de tiempo común (mismo) se utilizan en la aplicación de estos métodos, porque la duración del período de observación para cada estación puede ser diferente.
Método de la media aritmética (promedio)
Se obtiene simplemente promediando aritméticamente las cantidades de precipitación en las estaciones pluviométricas individuales (estaciones meteorológicas) en el área de drenaje.
Pavé = ∑ Pi / n (2.1)
Pave = profundidad promedio de precipitación sobre el área
∑ Pi = suma de las cantidades de precipitación en estaciones pluviométricas individuales
n = número de estaciones pluviométricas en el área
Este el método es rápido y sencillo y rinde bien
estimaciones en terreno llano (Raghunath, 2006):
- si los calibres están distribuidos uniformemente,
- y si la precipitación en diferentes estaciones no varía mucho de la media.
El método de las isoyetas
En este método; las precipitaciones medidas en los sitios de aforo (estaciones meteorológicas) se trazan en un mapa base adecuado y las líneas de igual recipitación (isohietas) se dibujan teniendo en cuenta los efectos orográficos y la morfología de las tormentas.
Un mapa de isoyetas muestra líneas de igual precipitación dibujadas de la misma manera que se dibuja un mapa de contorno topográfico. Un mapa de isoyetas tiene un intervalo de precipitación entre isoyetas: 10 mm, 25 mm, 50 mm, etc.
Las precipitaciones medias entre las sucesivas isoyetas (P1, P2, P3,…) se toman como la media de los dos valores de isoyetas.
Estos promedios son; ponderada con las áreas entre las isoyetas (a1, a2, a3, …), sumadas y divididas por el área total de la cuenca, lo que da la profundidad promedio de precipitación en toda la cuenca.
Pave = ∑ * (Pi +Pi+1)/2 ] ai / A (2.2) ai = área entre los dos
isoyetas sucesivas Pi y Pi+1
A = área total de la cuenca.
Método del polígono de Thiessen
Este método intenta permitir una distribución no uniforme de calibres proporcionando un factor de ponderación para cada calibre (Raghunath, 2006).
Las estaciones se trazan en un mapa base y están conectadas por líneas rectas.
Se dibujan bisectrices perpendiculares a las líneas rectas, uniendo estaciones adyacentes para formar polígonos.
Se supone que cada área poligonal está influenciada por la estación pluviométrica que se encuentra dentro de ella.
P1, P2, P3, …. son las precipitaciones en las estaciones individuales,
y a1, a2, a3, …. son las áreas de los polígonos que rodean estas estaciones (áreas de influencia).
La profundidad promedio de precipitación para la cuenca está dada por
Pave = ∑ Pi ai / A (2.3) A = área total de la cuenca.
Los resultados obtenidos suelen ser más precisos que los que se obtienen mediante un promedio aritmético simple.
Los medidores (estaciones) deben ubicarse adecuadamente sobre la cuenca para obtener polígonos de forma regular.
Evaporación y Transpiración
El proceso a través del cual el agua se transfiere desde la superficie de la Tierra (superficie terrestre, superficies de agua libre, agua del suelo, etc.) a la atmósfera se denomina evaporación. Durante el proceso de evaporación, el calor latente de evaporación se toma de la superficie de evaporación. Por lo tanto, la evaporación se considera como un proceso de enfriamiento. Evaporación desde la superficie terrestre, agua libre
superficies, agua del suelo, etc. son de gran importancia en los estudios hidrológicos y meteorológicos porque afecta (Usul, 2001):
- la capacidad de los embalses,
- el rendimiento de las cuencas de los ríos,
- el tamaño de las plantas de bombeo,
- el uso consuntivo del agua por parte de las plantas, etc.
transpiración define la pérdida de agua de las plantas a la atmósfera a través de los poros en la superficie de sus hojas. En las áreas cubiertas de vegetación es casi imposible diferenciar entre evaporación y transpiración. Por lo tanto, los dos procesos se agrupan y se denominan evapotranspiración.
Evaporación
La tasa de evaporación y evapotranspiración varía dependiendo de:
- factores meteorológicos (atmosféricos) que influyen en la región,
- y sobre la naturaleza de la superficie de evaporación.
Los factores que afectan la tasa de evaporación (y también la evapotranspiración) son:
- Radiación solar
- Humedad relativa
- Temperatura del aire
- Eólica
- Presión atmosférica
- Temperatura del agua liquida
- Salinidad
- Características aerodinámicas
- Características energéticas
Medición de la evaporación
El método más común para medir la evaporación es usando un evaporación sartén.
Esta es una gran cacerola de agua con un instrumento de medición de la profundidad del agua.
Este dispositivo permite registrar la cantidad de agua que se pierde por evaporación durante un período de tiempo.
En una estación meteorológica estándar, la evaporación se mide diariamente como el cambio en la profundidad del agua. Una bandeja de evaporación está llena de agua, por lo tanto, la evaporación en agua abierta es medido. Una bandeja de evaporación estándar, llamada bandeja de evaporación Clase A, tiene 122 cm de diámetro y 25.4 cm de profundidad.
Se aplican coeficientes empíricos (coeficiente de bandeja) para estimar la evaporación de masas de agua más grandes (lago, embalse, etc.) utilizando la evaporación de bandeja medida.
Los valores del coeficiente del recipiente para el recipiente de evaporación Clase A oscilan entre 0.60 y 0.80, y se utiliza 0.70 como promedio anual.
Métodos de estimación de la evaporación
Las dificultades para medir la evaporación utilizando instrumentos meteorológicos han llevado a que se haga un gran esfuerzo para estimar la evaporación.
Existen diferentes métodos para estimar la evaporación:
- Método de presupuesto de agua
- Método de presupuesto de energía
- Ecuaciones empíricas (Thornthwaite, Penman, Penman-Monteith, etc.)
Método de presupuesto de agua
Un enfoque simple para determinar la evaporación involucra el mantenimiento de un presupuesto de agua.
Ecuación de continuidad se puede escribir de la siguiente forma para determinar la evaporación (E) durante un período determinado:
E=(∆S+P+Qs) – (Qo+Qss)
∆S: Cambio en el almacenamiento, P: Precipitación,
Qs: Entrada superficial, Qo: Salida superficial,
Qss: salida del subsuelo (filtración)
Método de presupuesto de energía
Para determinar la evaporación de un lago se puede utilizar el balance energético.
E=(Qn+Qv-Qo) / ρ.Le (1+R)
Qn: Radiación neta absorbida por la masa de agua, Qv: Energía advectada de entrada y salida,
Qo: Aumento de la energía almacenada en el cuerpo de agua, ρ: Densidad del agua,
Le: calor latente de vaporización,
R: Relación entre la pérdida de calor por conducción y la pérdida por evaporación.
Ecuaciones empíricas (Thornthwaite, Penman, Penman-Monteith, etc.)
Las ecuaciones empíricas se basan en variables meteorológicas medidas (parámetros).
Precipitación, radiación solar, velocidad del viento y humedad relativa los valores se utilizan en la estimación de la evaporación por estas ecuaciones.
Usando estas ecuaciones es posible hacer una buena estimación de la evaporación de los lagos para períodos anuales, mensuales o diarios.
transpiración
transpiración por una planta conduce a la evaporación de las hojas a través de pequeños orificios (estomas) en la hoja.
Esto a veces se denomina evaporación de hojas secas.
Los botánicos idean varios métodos para medir la transpiración. Uno de los métodos más utilizados es la medición por fitómetro (Raghunath, 2006).
un fitómetro consiste en un tanque hermético cerrado con suficiente suelo para el crecimiento de la planta con solo la planta expuesta.
El agua se aplica artificialmente hasta que se completa el crecimiento de la planta.
El equipo se pesa al principio (W1) y al final del experimento (W2).
Agua aplicada durante el crecimiento (w) se mide y el agua consumida por transpiración (Wt) se obtiene como
Wt = (W1 + w) - W2
Evapotranspiración
Evapotranspiración (Et) es la pérdida total de agua de una tierra cultivada (o regada) debido a la evaporación del suelo y la transpiración de las plantas.Evapotranspiración potencial (Eppt) es la evapotranspiración de la vegetación verde corta cuando las raíces reciben agua ilimitada que cubre el suelo. Por lo general, se expresa como una profundidad (cm, mm) sobre el área.
Los siguientes son algunos de los métodos de estimación de la evapotranspiración (Raghunath, 2006):
- Experimentos con tanques y lisímetros
- Parcelas experimentales de campo
- Ecuaciones de evapotranspiración desarrolladas por Lowry-Johnson, Penman, Thornthwaite, Blaney-Criddle, etc.
- Método del índice de evaporación.
Infiltración
El agua que ingresa al suelo en la superficie del suelo se llama infiltración. Repone la deficiencia de humedad del suelo y el exceso de agua se mueve hacia abajo por la fuerza de la gravedad. Este proceso se llama filtración profunda or filtración, recarga las aguas subterráneas y aumenta el nivel freático.
La tasa máxima a la que el suelo en cualquier condición dada es capaz de absorber agua se llama su capacidad de infiltración.
Infiltración (f) a menudo comienza a una velocidad alta (20 a 25 cm/h) y disminuye a una velocidad de estado bastante estable (fc) a medida que continúa la lluvia, llamado el último fp (=1.25 a 2.0 cm/h)
La tasa de infiltración (f) en cualquier momento t viene dada por la ecuación de Horton
(Raghunath, 2006): f = fc + (fo – fc) e–kt
fo = tasa inicial de capacidad de infiltración
fc = tasa final constante de infiltración a la saturación
k = una constante que depende principalmente del suelo y la vegetación e = base del logaritmo napieriano
t = tiempo desde el comienzo de la tormenta
La infiltración depende de:
- la intensidad y duración de las lluvias,
- clima (temperatura),
- características del suelo,
- cubierta vegetal,
- uso del suelo,
- contenido inicial de humedad del suelo (humedad inicial),
- aire atrapado en el suelo o roca,
- y la profundidad del nivel freático.
Determinación de la Infiltración
Los métodos para determinar la infiltración son:
- Infiltrómetros
- Observación en fosas y estanques
- lisímetros
- Simuladores de lluvia artificial
- Análisis de hidrograma
Referencias
- Prof. Dr. FİKRET KAÇAROĞLU, Nota de conferencia, Universidad Muğla Sıtkı Koçman
- Davie, T., 2008, Fundamentos de hidrología (Segunda ed.). Rutledge, 200 págs.
- Raghunath, HM, 2006, Hidrología (Segunda Ed.). Internacional de la Nueva Era. Publ., Nueva Delhi, 463 págs.
- Usul, N., Ingeniería Hidrológica. METU Press, Ankara, 404 p.
