informe de isoyetas

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ISOYETASINTRODUCCIONEl sistema hidrolgico de la cuenca del pacifico constituye la base para el desarrollo integral de los espacios geogrficos donde se encuentren los recursos naturales que deben ser aprovechados racionalmente y entre estos el agua por que constituye el elemento prioritario que participa en todas las actividades del ser humano. En el afn de tecnificar y agilizar los estudios de drenaje se dio a la tarea de elaborar mapas de isoyetas, con el fin de complementar la informacin pluviogrfica disponible, y de alguna forma subsanar las carencias que existen de dicha informacin. La informacin climatolgica utilizada para el proceso se obtuvo a partir de la base de datos Hidrometerologicos-PET (otorgada por el docente a cargo del curso) que contiene informacin pluviomtrica de las distintas estaciones ubicadas en Tacna. Esta base cuenta con registros 44 estaciones. Para este trabajo se emplearon datos de 41 estaciones pluviomtricas distribuidas en Tacna. El nmero de estaciones utilizadas fue definido por los siguientes factores: a) Que sus coordenadas geogrficas correspondieran a la realidad. b) La cercana geogrfica con otras estaciones con ms aos de registros. CAPITULO I: CONSIDERACIONES GENERALES Objetivos Describir, evaluar, cuantificar y simular el comportamiento de la cuenca del Sama. Realizar un mapa pluviomtrico mensual a travs del mtodo de isoyetas. Cuantificar la informacin necesaria respecto al comportamiento en el espacio y en el tiempo del recurso agua (precipitacin) de la regin de la cuenca del ri Sama. Asimismo realizar la simulacin hidrolgica del sistema hidrulico incluido en dichas cuenca. Objetivos secundarios Evaluacin de las variables meteorolgicas. Determinar la relacin directa que existe entre los parmetros fisiogrficos, de latitud y longitud con la precipitacin de una regin especifica. Evaluar la precipitacin como elemento principal de entrada del balance hdrico Evaluacin del comportamiento de la precipitacin en la cuenca y subcuencas. Determinar la disponibilidad hdrica de la cuenca y de las sub-cuencas ms importantes.

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL


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Dianostico de cuencaLa cuenca del Ro Sama, pertenece al sistema hidrogrfico del Pacfico y tiene sus orgenes en las Lagunas Calere (Ro Cano, 4 600 m.s.n.m.), Cotanvilque (Ro Jaruma Chico, 4 680 m.s.n.m.), Laycacocha (Qda. Afluente Ro Jaruma, 4700 m.s.n.m.) y Caparaja (Qda. Caparaja, 4 900 m.s.n.m.). Los nevados ms importantes son: Achacollo (5 690 m.s.n.m.), Barroso (5 695 m.s.n.m.), Auquitaipe (5 453 m.s.n.m.). Sus cursos de agua son principalmente alimentados por las precipitaciones que caen en las partes altas del flanco occidental de la Cordillera de los Andes y, en menor incidencia, con el aporte de los deshielos de los nevados. La cuenca del Ro Sama tiene un rea de drenaje de 4 615,65 km2, desde sus nacientes hasta la desembocadura en el Ocano Pacfico. La longitud mxima de su recorrido es 128,98 km aproximadamente, con una pendiente promedio de 2,7% en el tramo de la zona costera hasta la parte media, sta pendiente llega a 13,7% en la zona alta.

Diagnstico del recurso hdricoEl diagnstico del recurso hdrico en las cuenca de lo ros Sama se presenta en la descripcin de las principales fuentes de agua y de la infraestructura hidrulica en las presentes cuenca. Posteriormente se realiz las pruebas de consistencia de las series registradas y la generacin de series hasta el ao 2066. Las siguientes figuras muestran los caudales medios mensuales registrados y completados hasta el ao 2009.


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Las diferentes actividades que se realizan en la cuenca del ri Sama y los diferentes usos que se da al recurso hdrico, hacen que este recurso no sea utilizado de manera racional, ocasionando su desperdicio y al mismo tiempo produciendo la escasez del mismo, as tenemos practicas inadecuadas de riego, que causan perdidas por infiltracin, entre otros .Por ello la determinacin de de la precipitacin, parmetro principal y inicial del balance hdrico es muy importante para definir zonas de cultivo por secano y dar un correcto manejo las reas que no cuenten con mucha precipitacin homognea anual. Importancia Sabiendo y basndonos en que el recurso hdrico es la principal fuente de vida del hombre y del cual hace un aprovechamiento para sus actividades productivas como agricultura, industria, y consumo poblacional, diremos que es de vital importancia determinar la precipitacin a nivel anual y mensual adems de conocer los de dems parmetros hdricos del ri de Sama, para definir las disponibilidad y los mejores usos que se pueden dar al recurso en la cuenca. CAPITULO II. BASES CONCEPTUALES Y TERICAS 1) Bases conceptuales Caudal Es el volumen de agua en m3 que pasa por una seccin de un ri en una unidad de tiempo dada. Es el volumen de agua que influye por una red de drenaje de un ri y que es medido en un punto de la regin o cuenca a travs de la estacin hidromtrica. Clima El clima es el conjunto de valores promedio de las condiciones atmosfricas que caracterizan una regin. Estos valores promedio se obtienen con la recopilacin de la informacin meteorolgica durante un periodo de tiempo suficientemente largo. Segn se refiera al mundo, a una zona o regin, o a una localidad concreta se habla de clima global, zonal, regional, clima local, o microclima respectivamente. Cuenca hidrogrfica Es el rea que drena hacia un punto situado en los lmites de una regin hidrogrfica. Es el rea de drenaje donde las aguas principales escurren a un colector comn, ri o lago. Sistema que tiene una fuente de alimentacin o entrada y una fuente de salida escurrimiento. Cuenca hmeda Es el rea de la cuenca cuyas precipitaciones son capases de producir escorrentas.


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Necesidad de agua de riego para los cultivos, bajo consideraciones que se tienen para acoplar esta demanda a los cultivos disponibles Isoyetas La isoyeta es una curva que une los puntos, en un plano cartogrfico, que presentan la misma precipitacin en la unidad de tiempo considerada. Lugar geomtrico de los puntos de igual pluviosidad en un periodo determinado de tiempo. Se mide en milmetros de altura. 2) Base terica 2.1.-Cuenca 2.1.1.- Definicin Se entiende por cuenca hidrogrfica la porcin de territorio drenada por un nico sistema de drenaje natural. Una cuenca hidrogrfica se define por la seccin del ro al cual se hace referencia y es delimitada por la lnea de las cumbres, tambin llamada divisor de aguas hidrolgicos y, ms recientemente, a partir de los aos 1970, para la planificacin racional del uso de los recursos naturales. 2.1.2.-Las principales caractersticas de una cuenca son: La curva cota superficie: Esta caracterstica da una indicacin del potencial hidroelctrico de la cuenca. El coeficiente de forma: da indicaciones preliminares de la onda de avenida que es capaz de generar. El coeficiente de ramificacin: tambin da indicaciones preliminares respecto al tipo de onda de avenida. 2.1.3.- Tipos de cuenca Existen tres tipos de cuencas: Exorreicas: Drenan sus aguas al mar o al ocano. Un ejemplo es la cuenca del Plata, en Sudamrica. Endorreicas: Desembocan en lagos, lagunas o salares que no tienen comunicacin salida fluvial al mar. Por ejemplo, la cuenca del ro Desaguadero, en Bolivia. Arreicas: Las aguas se evaporan o se filtran en el terreno antes de encauzarse en una red de drenaje. Los arroyos, aguadas y caadones de la meseta central patagnica pertenecen a este tipo, ya que no desaguan en ningn ro u otro cuerpo hidrogrfico de importancia.



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2.2.-PRECIPITACIN 2.2.1.- Definicin Se entiende por precipitacin todo aquello que cae del cielo a la superficie de la tierra, ya sea en forma de lluvia, granizo, agua nieve, nieve, etc. Este fenmeno se da por la condensacin del vapor de agua con tal rapidez en la atmsfera, alcanzando tal peso que no puede seguir flotando como las nubes, la niebla o la neblina y se precipita de las diversas formas ya mencionadas. En algunas reas como las tropicales, donde la temperatura es superior a 0 C, la lluvia se forma por un proceso llamado coalescencia. Las nubes estn formadas por millones de gotitas de agua, que al chocar entre s se unen, formando gotas ms grandes. Gradualmente van aumentando de tamao hasta que son demasiado pesadas para ser sostenidas por las corrientes de aire y caen como lluvia. 2.2.2.- Medicin de la precipitacin y sus unidades Se utiliza un instrumento llamado pluvimetro. Consta de tres secciones: una boca receptora, una seccin de retencin con capacidad para 390 mm de precipitacin, y dentro de ella una parte colectora para trasvasar a una probeta el agua recogida para su medicin. La precipitacin ingresa por la boca y pasa a la seccin colectora, luego de ser filtrada (para evitar que entren hojas o cualquier otro objeto). El pluvimetro debe estar instalado a una altura de 1.50 m y los edificios u otros obstculos deben estar a por lo menos 4 veces su altura de distancia. Si la precipitacin cae en forma de nieve, debe ser derretida. Tambin puede medirse la altura de la capa de nieve con una regla (en centmetros). Otro instrumento es el llamado fluvigrafo: la precipitacin cae a un recipiente que tiene un flotador unido a una pluma inscriptora que acta sobre una faja de papel reticulado. Esta faja est colocada sobre un cilindro que se mueve a razn de una vuelta por da gracias a un sistema de relojera. El milmetro de precipitacin es la cada de 1 litro de precipitacin en un rea de 1 metro cuadrado. 2.2.3.-Mtodos para calcular la precipitacin media de una cuenca Promedio aritmtico Es el mtodo ms simple, en el que se asigna igual peso (1/G) a cada estacin. Pueden incluirse estaciones fuera del dominio, cercanas al borde, si se estima que lo que miden es representativo. El mtodo entrega un resultado satisfactorio si se tiene que el rea de la cuenca se muestrea con varias estaciones uniformemente repartidas y su topografa es poco variable, de forma de minimizar la variacin espacial por esta causa. Este mtodo puede usarse para promedios sobre perodos ms largos, en que sabemos que la variabilidad espacial ser menor. Si se conocen las lluvias anuales en cada estacin, el mtodo puede refinarse ponderando cada estacin por su aporte anual.



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Donde: = Precipitacin media de la zona o cuenca = Precipitacin de la estacin = numero de estaciones dentro de la cuenca

Es el mtodo mas sencillo, pero solo da buenos resultados cuando el numero de pluvimetros es grande. Polgonos de Thiessen (1911) Para este mtodo, es necesario conocer la localizacin de las estaciones en la zona bajo estudio, ya que para su aplicacin, se requiere delimitar la zona de influencia de cada estacin, dentro del conjunto de estaciones. El mtodo consiste en : 1.- Ubicar las estaciones, dentro y fuera de la cuenca. 2.- Unir las estaciones formando tringulos, procurando en lo posible que estos sean acutngulos (ngulos menores de 90) 3.- Trazar las mediatrices de los lados de los tringulos formando polgonos. (Por geometra elemental, las mediatrices correspondientes a cada triangulo, convergen en un solo punto. En un triangulo acutngulo, el centro de mediatrices, esta ubicada dentro del triangulo, mientras que en un obtusngulo esta ubicada fuera del triangulo). 4.- Definir el area de influencia de cada estacin, cada estacin quedara rodeada por las lneas del polgono (en algunos casos, en parte por el parteaguas de la cuenca). El area encerrada por los polgonos de Thiessen y el parteaguas ser el rea de influencia de la estacin correspondiente. 5.- Calcular el rea de cada estacin. 6.- Calcular la precipitacin media, como el promedio pesado de las precipitaciones de cada estacin, usando como peso el area de influencia correspondiente, es decir: Donde: = Precipitacin media = rea toral de la cuenca = Area de influencia parcial del polgono de Thiessen correspondiente a la estacin. =Precipitacin de la estacin.



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Mtodo de las isoyetas Este es uno de los mtodos ms precisos, pero es subjetivo y dependiente del criterio de algn hidrlogo que tenga buen conocimiento de las caractersticas de la lluvia en la regin estudiada. Permite incorporar los mecanismos fsicos que explican la variabilidad de la lluvia dentro de la cuenca. El mtodo consiste en trazar lneas de igual precipitacin llamadas isoyetas a partir de los datos puntuales reportados por las estaciones meteorolgicas Al rea entre dos isoyetas sucesivas, se le asigna el valor de precipitacin promedio entre tales isoyetas. Conociendo el rea encerrada entre pares sucesivos de isoyetas, obtenemos la precipitacin regional. El mtodo requiere hacer supuestos en "cimas" y "hoyos". Donde: = Precipitacin media = rea de la cuenca = rea Parcial entre Isoyetas = Precipitacin promedio entre Isoyetas



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2.2.4.- Estaciones Pluviomtricas de Apoyo Se considero para el estudio las estaciones pluviomtricas cercanas como apoyo que se encuentran en su mayor parte en la cuenca alta de los ros Locumba y Caplina. Los que han sido solo utilizados en el anlisis de la informacin pluviomtrica de la cuenca. 2.2.5.- Anlisis de la informacin pluviomtrica La informacin utilizada corresponde en su mayor parte a la red de estaciones hidrometeorolgicas del SENAMHI, en el ministerio de energa y minas de las estaciones de electro Per y otra parte corresponde a informacin recopilada de la ONERN del INRENA. CAPITULO III. METODOLOGIA Y PRODEDIMIENTO Esta estimacin a sido analizada por el programa Arcgis considerando las siguientes etapas: Paso 1: Cargar capa de puntos de las estaciones Si la capa se quiere originar desde datos de una tabla de Excel: La tabla debe estar preparada con los datos requeridos, una columna identificadora y con dos columnas que permitan saber las coordenadas, estn deben venir acorde al sistema de coordenadas requerido.

Ahora con el botn add data se adiciona la tabla de Excel sealando adems la hoja respectiva. La tabla aparecer en el listado de capas a la izquierda. Una vez all se le hace clic derecho al nombre de la tabla, saldr un men entre el cual ingresamos a Display XY Data



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se le indica que campo corresponde a X (en este caso la longitud) y cual a Y (en este caso la latitud), si hay datos de altura se le indican en Z Field, luego con el botn EDIT se le selecciona en que sistema de coordenadas vienen estos datos (en este caso geographics coord. Syst World WGS84) Saldrn entonces las estaciones como una capa puntual de nombre Hoja 1$ events que conviene exportar como shape hacindole clic derecho data - export data y dndole ubicacin y nombre de salida:

La capa Hoja1$ Events ahora se puede quitar con clic derecho Remove.


UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA Paso 2: Interpolacion de superficie pluviomtrica

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En esta direccin contamos con un conjunto de herramientas de interpolacin, de acuerdo al Centro de Recursos de ArcGIS las conceptualiza de la siguiente manera: IDW (Distancia Inversa ponderada), este mtodo presupone que la variable que se representa cartogrficamente disminuye su influencia a mayor distancia desde su ubicacin de muestra (es el mtodo ms simple, es inversamente proporcional a la distancia). Kriging, es un procedimiento geoestadstico avanzado que genera una superficie estimada a partir de un conjunto de puntos dispersados con valores z, usar la herramienta Kriging en forma efectiva implica una investigacin interactiva del comportamiento espacial del fenmeno representado por los valores z antes de seleccionar el mejor mtodo de estimacin para generar la superficie de salida (muy empleada en suelos y geologa). Natural Neighbor, interpola una superficie de rster a partir de puntos utilizando una tcnica de vecinos naturales (til cuando existen muchos puntos de entrada). Spline, utiliza un mtodo de interpolacin que estima valores usando una funcin matemtica que minimiza la curvatura general de la superficie, lo que resulta en una superficie suave que pasa exactamente por los puntos de entrada (empleada cuando cuando las superficies varan suavemente) Una vez definido el mtodo de interpolacin ( usamos Kriging, aunque Spline es recomendado en pluviometra, pero lo uso debido a la irregularidad de los datos, y, para definir mejor el comportamiento) abrir la herramienta Kriging.



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En Input point features seleccionar la capa de puntos (estaciones meteorolgicas), en Z value fiel el campo de la tabla que contiene los datos de las isolneas (precipitacin, temperatura, presin, etc), enOutput surface raster selecionar el directorio, ahora es posible perzonalizar en las propiedades del raster. Como paso final se procede a crear las isolneas, para ello vamos a utilizar la herramienta Contornos (la misma que se utiliza para crear curvas de nivel).

El intervalo de cada curva ser de 20. Entonces nos queda asi.



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CAPITULO IV. RESULTADOS Comportamiento pluviomtrico de la estacin: En el Per la precipitacin constituye la principal fuente de entrada en el balance hdrico por lo que se hace necesario caracterizar pluviometricamente cada estacin para observar su variacin estacional en cada uno de los meses del ao hidrolgicos ya sea a nivel del ao medio, hmedo y/o seco. Se observa tres periodos diferenciados en el comportamiento de la lluvia los meses d diciembre, enero, febrero, marzo y abril que representan 81.3% de la lluvia con un 14.2% del valor anual y un periodo de estiaje , que corresponde a los meses de mayo , junio , julio, agosto que representan al 4.5% restante de la lluvia anual. Precipitacin por Promedio aritmetico

Precipitacion por Poligono de ThiessenArea de mm/ao A*P influencia(km2) Jorge basadre 473.48 25.2 11931.696 Calana 64.43 39.9 2570.757 Palca 33.06 69.25 2289.405 toquepala 42.11 136.7 5756.437 Puquio 753.96 14 10555.44 Mirave 198.86 17.5 3480.05 Kovire Bofedal 110.55 361.7 39985.935 sama 656.94 36.6 24044.004 Lluta 35.79 39.1 1399.389 calientes 184.95 15.06 2785.347 Talabaya 417.93 181.41 75816.6813 Tarata 516.04 175.3 90461.812 Locumba 815 2.2 1793 Ilabaya 1.74 11.5 20.01 Ichiboyo 155.13 395 61276.35 Jarumas 79.19 98.4 7792.296 Curibaya 298.3 33.43 9972.169 Susapaya 123.38 198.7 24515.606 Sitajara 135.88 116.1 15775.668 Total 5096.72 392222.052 Precipitacion 76.95577789 Estacion

Por Thieseen la precipitacin media es de 76.95 mm/ao.


UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA Precipitacion por el mtodo de las IsoyetasIsoyeta (mm) Area (km2) 20 20-40 40-60 60-80 80-100 100-120 120-140 140-160 160-180 180-200 200-220 220-240 240-260 260-280 280-300 300-320 320-340 340-360 360-380 380-400 400 905.81 408.44 265.59 253.34 203.26 240.09 149.86 105.25 84.45 87.26 80.5 85.74 83.22 82.36 92.94 108.35 52.31 23.73 24.46 38.56 14.21 PP media entre Isoyetas (mm) 20 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 400 sumatoria A*PP 18116.2 12253.2 13279.5 17733.8 18293.4 26409.9 19481.8 15787.5 14356.5 16579.4 16905 19720.2 20805 22237.2 26952.6 33588.5 17262.3 8305.5 9050.2 15038.4 5684 367840.1

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Entonces la dividimos entre el area total de la cuenca:

= 72.17 mm/ao

CAPITULO IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones Es necesario conocer las variables que participan en el balance hdrico, esto permitirconocer los dficit y excedentes que permitan establecer las recomendaciones necesarias en beneficio de los usuarios del agua.

El mtodo de las Isoyetas es el mas exacto para el calculo de la precipitacin media de la cuenca, comparndolos con los mtodos realizados en el estudio. Se realizo la simulacin de Estaciones ficticias para cada una de las subcuencas. Se ubico las estaciones pluviomtricas de la zona de estudio . Recomendaciones: Si se requiere slo una estimacin burda, o bien hay limitaciones de tiempo y/o recursos,puede usarse cualquiera de los mtodos de ponderacin directa, o bien el mtodo hipsomtrico o el de las isoyetas. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el promedio aritmtico, Thiessen, y el mtodo de los dos ejes no sirven para zonas con variaciones sistemticas de la precipitacin (generalmente debidas a la topografa), a menos que haya una alta densidad de estaciones, repartidas uniformemente.



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En este caso, es mejor usar el mtodo hipsomtrico o algn otro mtodo de ajuste de unasuperficie. Los estudios han concluido unnimemente que los mtodos de interpolacin ptima (krigging) entregan las mejores estimaciones de precipitacin regional en una variedad de situaciones. Esto se debe a que son los nicos que se basan en la estructura de correlacin espacial de la precipitacin, mientras que todos los dems imponen una estructura espacial esencialmente arbitraria.

Es necesario mencionar el uso del radar "doppler" para estimar la distribucin espacial detasas instantneas de precipitacin en las nubes. Las estimaciones son poco precisas, pero sirven para visualizar el alcance de la tormenta y las diferencias relativas entre puntos distintos.


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