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PREGRADO INGENIERIA CIVIL ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES

PROYECTO FINAL –HIDROLOGIA

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ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES INGENERIA CIVIL BOGOTA DC 2018

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TABLA DE CONTENIDO

Contenido INTRODUCION ............................................................. 3 OBJETIVOS .................................................................. 4 Objetivos Específicos .................................................4 1

PROYECTO FINAL TERCER CORTE ................... 5 DATOS DEL PROYECTO ......................................... 5

2. PLANCHAS SELICIONADAS ................................... 6 3. PARAMETROS MORFO METRICOS DE LA CUENCA ....................................................................... 7 4. PERÍMETRO DE LA CUENCA ................................. 8 5.

COEFICIENTE DE COMPACIDAD ........................ 9

6.

LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL .................... 9

7.

RELACIÓN DE CIRCULARIDAD (RCI) ................ 10

8.

ORDEN DE LA CORRIENTE STRAHLER ........... 11

9.

INFORMACION METEREOLICA Y ANALISIS ..... 12

10.

METODO FAOPENMAN ................................... 14

11.

BRILLO SOLAR ............................................. 26

12.

METODO THORNTHWAITE ......................... 27

13.

METODO RACIONAL .................................... 28

CONCLUSIONES .................................................... 32 BIBLIOGRAFIA ........................................................ 33

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INTRODUCION El presente trabajo lo realizamos con el fin de analizar los datos metereologicos recogidos en la estacion lejanias, completar datos para calcular valores maximos mensuales de presepitacionubicada en el deparatamento de Boyaca junto con la delimitaacion de el Rio Mueche , las cuencas Es el área de la superficie terrestre drenada por un único sistema fluvial . Sus límites están formados por las divisoras de agua que separan a otras cuencas fluviales, Las cuencas con llevan un desarrollo socioeconómico, y cultural por tanto es necesario conocer desde su punto de partida hasta su cierre, y cada una de sus generalidades para su protección y conservación, así mismo el análisis de los factores meteorológicos. El agua como necesidad fundamental del ser humano, trasciende en todas sus extensiones, debido a los diversos usos y manejos que se puede adaptar, su explotación para la energía, en la agricultura, en los megaproyectos, y demás son determinantes para lograr su ejecución. En la ingeniería civil radica su importancia en el diseño y operación de proyectos (viales, estructurales, hidráulicos, vías de comunicación, sanitarios) para el control y uso del agua, por ello es de vital importancia conocer los factores qe intevienen

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OBJETIVOS Objetivo General Realizar el análisis de datos de la estación meteorológica, del departamento de y calcular el área del rio Mueche, calcular los datos faltantes de precipitación, para realizar histogramas, y posteriormente su análisis, Para determinar el caudal pico. Objetivos Específicos Realizar proceso de investigación sobre cuencas hidrográficas. Realizar los cálculos para obtener la información básica sobre una cuenca hidrográfica. Realizar cálculos y análisis sobre precipitaciones totales. Calculo de evapotranspiración, análisis del comportamiento que tiene durante el año. Calcular el caudal pico de la cuenca mediante el método racional.

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1 PROYECTO FINAL TERCER CORTE El proyecto final de la materia de hidrología se basara en el análisis de la Cuenca Hidrográfica del Rio Mueche , ubicado en el Municipio de Ramiquira departamento del Boyaca. Se ingresó a la página web: www.igac.gov.co/igac y en la opción del mapa Geopostal se seleccionó la plancha 191IVC 191IVA del año de 2013 a una escala de 1:25000, donde se encuentra ubicada la Cuenca Hidrográfica del Rio Muche en el Municipio de Ramiquira departamento del Boyaca ,la cual se adquirió en físico en el IGAC. De igual manera se ingresó a la página web del IDEAM: http://institucional.ideam.gov.co/jsp/index.jsf en el link solicitar información en donde se visualizan las estaciones climatológicas y meteorológicas de todo el territorio Colombiano y se seleccionaron tres estaciones activas y con más de treinta años de servicio ubicadas en la cuenca hidrográfica del Rio Mueche. Se creó un usuario y se solicitó la respectiva información de cada estación al IDEAM 35085020 RONDON 35080010 ZETAQUIRA 35075030 VILLA LUISA DATOS DEL PROYECTO Teniendo esta información el proyecto final de la materia de hidrología se enfocara en lo siguiente: Temática proyecto final:    

    

Delimitación de cuencas hidrográficas Identificación de la corriente principal en una cuenca hidrográfica y sus afluentes y escorrentías. Definir el orden de las corrientes. Determinar los parámetros morfométrico Realizar la ponderación de datos de precipitación de varias estaciones climatológicas mediante el polígono de THIESSEN. Análisis del parámetro de precipitación total Análisis parámetro precipitación máxima de 24 horas Análisis de parámetro número de días de precipitación. Realizar el relleno de datos faltantes de una estación Determinar la Evapotranspiración Potencial mensual “ETP” por el Método de Thornthwaite.

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2. PLANCHAS SELICIONADAS 191IVA

191IVA

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3. PARAMETROS MORFO METRICOS DE LA CUENCA Para el presente informe se trabajó sobre 2 planchas solicitadas a IGAC correspondientes a los municipios de Ramiriquí, Rondón y Zetaquira del departamento de Boyacá. Las planchas están a escala 1: 25000 y están divididas en cuadriculas de (4cm * 4 cm) que equivalen a 1Km2 en terreno.

AREA DE LA CUENCA El método utilizado para hallar el área de la cuenca fue el de la descomposición en distintas figuras geométricas como se indica en la imagen, para luego hallar el área de cada una de las figuras y al final hacer la suma de todas las áreas. Este dato se obtiene se obtiene en cm2. 1 cm en el mapa equivale a 250 m en el terreno. 1 cm2 en el mapa equivale a 62500 m2 ó 0.0625 km2 en el terreno.

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Se descompuso el area de la cuenca en 41 figuras ( cuadrados, triangulos y trapecios) ordenados en orden alfabetico. Se obtuvo un total de 97´578.125 m2 lo que equivale a un área final de la cuenca de 97.58 km2 en el terreno.

4. PERÍMETRO DE LA CUENCA Luego de hacer la delimitación de la cuenca procedemos a hallar su perímetro por el método de la cuerda como se indica en la figura. Este método consiste en bordear la figura con la ayuda de una cuerda muy delgada, que luego será medida en línea recta y encontrar así el valor del perímetro de la cuenca.

Al hacer la medición del hilo se obtiene una medición de: 169 cm correspondientes a 42250 m ó 42.5 km en el terreno.

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5.

COEFICIENTE DE COMPACIDAD

Kc= 1.21

La cuenca es de forma casi redonda a oval redonda con tendencia de crecidas alta, como lo indica la tabla.

6.

LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL

Al igual que el perímetro, la longitud del cauce se halló con el mismo método de la cuerda, ubicando un extremo de un hilo a nacimiento y extendiéndolo sobre este hasta el final, haciendo un corte del hilo allí. Luego se hace la medición del hilo como se indica en la figura.

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Se obtiene una medición sobre el hilo de 60 cm, lo que corresponde a 15000 m ó 15 km en el terreno.

RELACIÓN DE CIRCULARIDAD (RCI)

7.

Es el cociente entre el área de la cuenca y la del círculo cuya circunferencia es equivalente al perímetro de la cuenca.

𝑅𝑐𝑖 =

4𝜋𝐴 4𝜋(97.58) = = 0.69 𝑃2 42.252

PENDIENTE DEL CAUCE

Cota inicial = 3600 m.s.n.m Cota final = 1800 m.s.n.m Distancia vertical dv = 3600m-1800m= 1800m Distancia horizontal dh = 15000 m 𝑚=

𝑑𝑣 1800𝑚 = = 1.2% 𝑑ℎ 15000𝑚

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8.

ORDEN DE LA CORRIENTE STRAHLER

Las redes de la cuenca se representan como árboles, los cuales están conformados por un conjunto de nodos conectados unos a otros por segmentos de rectas, de manera que cada nodo, tiene tan solo una ruta a la salida. Para jerarquizar una red de drenaje se asignan valores numéricos a los ordenes como se indica en la figura.

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9.

INFORMACION METEREOLICA Y ANALISIS

2. con la información obtenida del IDEAM, se analizaron los datos de precipitación, según las estaciones requeridas, llenando los datos faltantes, para generar los histogramas y así analizar los parámetros. El IDEAM no entrego la información pertinente de temperatura de las estaciones pluviométricas, de la estación climatológica ordinaria no llegaron las horas de sol, al igual que la velocidad del viento. Se obtuvo los datos de las estaciones pluviométricas siguientes:

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10.

METODO FAOPENMAN

PARAMETROS

5.25 73.2 2200

LATITUD LONGITUD ELEVACION PROMEDIO MENSUAL MULTIANUALTEMPERATURA MINIMA

0

PROMEDIO MENSUAL MULTIANUAL TEMPERATURA MEDIA

0

PROMEDIO MENSUAL MULTIANUAL TEMPERATURA MAXIMA PRESION DE VAPOR BRILLO SOLAR

0 17,4 Mb 5.46

14

1.74 163.75

N W MSNM

kpa HSM

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TEMPERATURA DEL ROCIO

0

1. TEMPERATURA DEL AIRE UNIDADES °C

0

DATO TM

2. PENDIENTE DE LA CURVA DE PRESION VAPOR KPA °C-1 0.044

KPA °C-1

3. PRESION ATMOSFERICA UNIDADES 273.16

DATO °C

Tko

UNIDADES 76.34

DATO P

Kpa

15

°C

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4. CONSTANTE PSICROMETRICA UNIDADES 0.050

DATO Kpa/°C

C, PSIOMETRICA

UNIDADES 2.50

DATO MJ*kg-1

CALOR LATENTE

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5.FACTOR VIENTO UNIDADES

DATO

6.12

U2

6. VELOCIDAD DEL VIENTO UNIDADES

DATO

3.08

6. AJUSTE POR CONTROL ESTOMATICO UNIDADES

DATO

UNIDADES

DATO

UNIDADES

DATO

UNIDADES

DATO

0.22

0.25 20.17

0.20

7. DEFICIT DE PRESION DE VAPOR UNIDADES 0.61

DATO Kpa

e s T max

UNIDADES 0.61

DATO Kpa

e s T min

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UNIDADES 0.61

DATO Kpa

es

UNIDADES 0.31

DATO Kpa

P SATURACION

UNIDADES

DATO

0.61

Ea UNIDADES

0.00

DATO Kpa

DEFICIT

8. RADIACION EXTRATERRESTRE UNIDADES 35.95 14.67

DATO

Mj/m2*dia mm*dia

Ra Ra

9. DE LATITUD A RADIANES UNIDADES 5.16

DATO

GRADOS Y MINUTOS UNIDADES

5.89

DATO

GRADOS DECIMALES UNIDADES

0.10

DATO

RADIANES

19

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10. DISTANCIA RELATIVA INVERSA UNIDADES 1.03

DATO

RADIANES

11.DECLINACION SOLAR UNIDADES -0.40

DATO

RADIANES

13. ANGULO PUESTA DEL SOL

1.74

UNIDADES

DATO

RADIANES

Ws

14. INSOLACION MAXIMA

20

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13.33

UNIDADES

DATO

RADIANES

N

UNIDADES

DATO

15. BRILLO SOLAR

5.46

n

16. DURACION DE LUZ UNIDADES 0.41

DATO a

17. RADIACION SOLAR

22.08

UNIDADES Mj m2dia1

DATO

UNIDADES Mj m2dia1

DATO

Rs

18. RADIACION SOLAR DESPEJADO

28.54

19. RADIACION NETA

21

Rso

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DATO

17.00

UNIDADES Mj m2dia1

DATO

0.000605

UNIDADES Mj m2dia1

UNIDADES

DATO

K

TMX

UNIDADES

DATO

273.16

K

TM

DATO

38.49

UNIDADES Mj m2dia1

30.86

UNIDADES Mj m2dia1

Rns

20. CONSTANTE STEFAN

Ѳ

21. T MAX

273.16 22. T MIN

23. Q T K4 MAX

QTMXK4

24. Q T K4 MIN

25 RADIACION NETA DE ONDA LARGA

22

DATO QTMK4

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DATO

0.00336

UNIDADES Mj m2dia-1

DATO

17.00

UNIDADES Mj m2dia-1

DATO

0.14

UNIDADES Mj m2dia-1

DATO

16.86 6.88

UNIDADES Mj m2dia-1 MM-DIA

Rnl

26. RADIACION NETA

Rn

27. FLUJO DE CALOR DEL SUELO

G

Rn

EVAPOTRANSPIRACION 0.63

mmdia-1

23

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PROMEDIO MENSUAL MULTIANU AL

ENER O

FEBRER O

MARZ O

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOST O

SEPTIEMB RE

OCTUBR E

NOVIEMBR E

DICIEMBR E

PROMEDI O ANUAL

15.0 0

46.00

74.0 0

105.0 0

135.0 0

166.0 0

196.0 0

227.0 0

258.00

288.00

319.00

349.00

181.50

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RADIACION EXTRATERRESTRE

PROMEDIO MENSUAL MULTIANU AL

ENER O

FEBRER O

MARZ O

ABRI L

MAY O

JUNI O

JULI O

AGOST O

SEPTIEMB RE

OCTUBR E

NOVIEMB RE

37.95

38.50

38.00

35.8 0

33.05

31.3 5

31.9 0

34.30

36.90

38.10

37.90

25

DICIEMBR PROMEDI E O ANUAL

37.60

35.95

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11.

PROMEDIO MENSUAL MULTIANU AL

BRILLO SOLAR

ENER O

FEBRER O

MARZ O

ABRIL

MAY O

JUNI O

JULIO

AGOST O

SEPTIEMB RE

OCTUB RE

NOVIEMB RE

DICIEMB RE

PROMEDI O ANUAL

227.0 0

190.00

175.0 0

140.0 0

135.0 0

127.0 0

145.0 0

155.00

151.00

155.00

160.00

205.00

163.75

26

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12. Mes

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTALES

Indice de Temperatura Indice de calor (I) = temperatura mensual media Sumatoria de i, de (i) mensual (t) todos los meses del año i: ( t / 5 )^1.514

20.0475 38.0219 60.6077 106.6994 138.1088 143.6863 147.1831 112.9305 86.6759 107.3430 102.8770 47.3328

8.18613 21.57399 43.70251 102.89553 152.07387 161.46796 167.45433 112.12840 75.11682 103.83675 97.36647 30.05769 1075.86046

1075.860 1075.860 1075.860 1075.860 1075.860 1075.860 1075.860 1075.860 1075.860 1075.860 1075.860 1075.860

METODO THORNTHWAITE Ecuación cubica de la forma (a) a = (0.675*10^-6)*I^3 - (0.771*10^4)*I^2 + (1.792*10^-2)*I + 0.49

0.632 0.847 1.182 2.253 3.806 4.215 4.498 2.482 1.687 2.275 2.127 0.977

No. Evapotranspiración Evapotranspiración No. de dias maximo de Factor de correción (K) Potencial (ETP) Potencial (ETP) [mm/mes] de cada horas de k = (N/12) * (d/30) corregido ETP = 1.6 * (10*t / I)^a mes sol (N) [mm/mes]

0.553 0.663 0.812 1.570 4.139 5.417 6.552 1.805 1.111 1.592 1.455 0.717

27

31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 365

11.8 11.9 12 12.2 12.3 12.4 12.3 12.3 12.1 12.2 11.9 11.8

1.02 0.93 1.03 1.02 1.06 1.03 1.06 1.06 1.01 1.05 0.99 1.02 PROMEDIO TOTALES (mm/año)

0.562 0.613 0.839 1.597 4.384 5.598 6.939 1.911 1.120 1.672 1.443 0.729 2.284 27.408

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METODO DE THORNTHWAITE: Este metodo es el más empleado en Hidrología y en estimaciones del balance hidrografico para Climatología e Hidrología de Cuencas. Asi mismo se emplea en indices y clasificaciones climaticas. Con el fin de conjugar el proceso de Evaporación y Transpiración. Donde la medida necesaria es la Temperatura. Para determinar la Evapotranspiración Potencial mensual “ETP” para cada mes, se toma inicialmente las temperaturas promedio para cada mes de todo el periodo registrado en la estación SAMANA. Con el dato obtenido se calcula el índice de temperatura mensual, al terminar el calculo de los i de cada mes, se realiza la sumatoria de estos para determinar índice de calor anual (I); necesario para la fórmula de la Evapotranspiración Potencial mensual ETP. Una vez determinado el valor de I se hace el calculo de la ecuación cubica de la forma (a), Con los resultados de estos datos se obtiene la Evapotranspiración Potencial media del mes. Luego, se calcula el valor de corrección por la latitud donde varia el número de horas de sol y con el mes el número de días según el mes (28, 30, 31), para estos valores se toman los valores máximos de horas de sol por cada mes para dar valor a N y se toman los días de cada mes (n) en el que se toma como referencia la Tabla Número de Horas de Sol Maximas diarias según latitud con 5° . Al haber calculado este valor se considera el valor de corrección k, que luego se multiplica por la ETP ya determinada con anterioridad y nos da el valor de ETP corregida. Pues para efectos del ejercicio se tomaron valores obtenidos por medio de las tablas que tienen valores de k de acuerdo a su latitud referenciados.

Formula ETP Mensual en mm/mes ETP = 1.6 * (10*t / I)^a Donde: ETP: Evapotranspiración potencial mensual t: Temperatura media mensual del mes, °C I: Indice de calor a: Ecuacion Cubica Indice de calor I: (Σ de i de los 12 meses del año) Donde: i: Indice de temperatura mensual Indice de temperatura mensual i: ( t / 5 )^1.514 Ecuación cubica de la forma a = (0.675*10^-6)*I^3 - (0.771*10^-4)*I^2 + (1.792*10^-2)*I + 0.49 Coeficiente de corrección k = (N/12) * (d/30) Donde: N: Es el numero maximo de horas de sol para el mes considerado, segun la latitud d: El numero de días del mes

13. 

METODO RACIONAL

Datos morfometricos AREA

PENDIENTE %

M2 97580000

Km2 97.58 1.2

Hectáreas 9758

Se realizan cálculos de la curva IDF con archivo dado por el ingeniero.

28

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

Datos IDF

Curva IDF Estacion tr 3 5 10 25 50 100 DURACION min 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

2120060 c1 477.4068 494.16982 494.14535 517.35724 550.62609 585.82485 TR=3 65.50620904 50.79080813 41.94602228 35.98101082 31.65682641 28.36244978 25.75981248 23.6458649 21.89088632 20.40791014 19.13633027 14.13549806 11.37398779 9.599253541 8.352271314 7.422860224 6.700438041 6.120970613 5.644671103 5.245443975 4.905423017

x0 2.9 0.9 -1.3 -2.9 -3.6 -4.1 TR=5 80.5518065 60.47268758 49.13415956 41.74886218 36.51165747 32.58131406 29.50976649 27.03515734 24.99360311 23.27698035 21.81089761 16.0909608 12.95756315 10.95022855 9.541628857 8.492175201 7.676389265 7.021820387 6.483536762 6.032104929 5.647389839

c2 -0.77671 -0.75938 -0.73163 -0.70934 -0.70182 -0.69572 TR=10 101.5019164 72.81080696 57.98788091 48.75819058 42.38620954 37.68728471 34.05945855 31.16228385 28.7877617 26.80116215 25.11111627 18.56501716 15.00114239 12.72116363 11.12071796 9.927102441 8.998011577 8.251437417 7.636570527 7.120140203 6.679386828

TR=25 128.8127743 88.25260966 69.05212851 57.56510692 49.811325 44.17395164 39.86307916 36.44368374 33.65502216 31.33061071 29.35879822 21.75995801 17.63926087 15.00431447 13.15343481 11.77148734 10.69440391 9.827740384 9.113008263 8.511910214 7.998242708

29

TR=50 149.6454636 99.79294118 77.31345402 64.14248644 55.35370788 49.00965212 44.18192279 40.3658039 37.26156885 34.67916638 32.49182345 24.08644528 19.54022971 16.63553403 14.59550586 13.0721562 11.88457119 10.92869634 10.14012311 9.476689582 8.909552107

TR=100 170.4004073 111.1755859 85.49324128 70.68310446 60.88451883 53.84853305 48.51292721 44.30570486 40.88946878 38.05135219 35.64991076 26.4393069 21.46563112 18.289054 16.0579995 14.39165689 13.0922264 12.04599694 11.18260063 10.45597988 9.834626755

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PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

PENDIENTES >50% 50%-20% 20%-8% 8%-1% <1%

COEFICIENTE DE ESCORRENTIA 0.40

Cálculos de Intensidad

LONGITUD PENDIENTE % AREA

DATOS MORFOMETRICOS metros km 42250 18.40% M2 97580000

42.25 Km2

Hectareas

97.58

9758

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Tc Tc

TIEMPO DE CONCENTRACION Tc FORMULA KIRPICH FORMULA DE TEMEZ FORMULA CALIFORNIANA 136.2378116 min Tc 7.119248796 horas Tc 2.261911679 horas 2.270630193 horas Tc 427.1549277 min Tc 135.7147007 min PROMEDIO Tc

3.883930222 horas 233.0 min

PARAMETRO i

TR3 5

INTENSIDAD TR5 TR10 6 7

TR25 9

TR50 9

TR100 10

Cálculo del caudal Q= Q

𝐶∗𝑖∗𝐴 360

56.87

65.40

CAUDAL PICO M3/S 77.20 92.29

102.75

31

113.37

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

CONCLUSIONES El presente trabajo nos permitió realizar el analisis de la cuenca hidrografica de Rio Mueche ubicado en el departamento de Boyaca municipios de Ramiríqui, Rondon y Zetaquira, calculamos y analizamos los datos morfometricos y calculos de caudal de pico.



Como futuros ingenieros es importante calcular las variables climáticas, para la ejecución de un proyecto de obras civiles, como los días de lluvia, los vientos, la temperatura, el aire.



A pesar de que existen hoy en día programas dedicados a realizar este tipo de cálculos, también se demostró que se pueden realizar manualmente y así comprender los diferentes parámetros y variables que se incluyen.

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BIBLIOGRAFIA WEB http://ssiglwps.igac.gov.co/ssigl2.0/visor/galeria.req?mapaId=19&title=Grillas http://ssiglwps.igac.gov.co/ssigl2.0/visor/galeria.req?mapaId=19 http://institucional.ideam.gov.co/jsp/loader.jsf?lServicio=Usuarios&lTipo=usuarios&lFunc ion=login& http://atlas.ideam.gov.co/visorAtlasRadiacion.html MODULO DE HIDROLOGIA ESING

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