2. LOGRO ESPECIFICO
Logro específico de aprendizaje Al finalizar la cuarta
unidad, el estudiante podrá determinar las tasas de
infiltración, que permitan generar el hietograma de
precipitación de exceso, el mismo que puede ser transitado
hasta el punto de aforo y obtener de esta manera el
hidrograma para un determinado periodo de retorno. Las
tasas de evaporación permitirán definir el proceso de
abstracción de un espejo de agua de un embalse y
finalmente el estudio de la evapotranspiración permitirá
determinar la cantidad de agua requerida para una cedula
de cultivo.
3. IMPORTANCIA
• Para el estudiante el conocimiento de la Infiltración es
importante porque permite al Ingeniero civil conocer las
variables sobre los efectos de la infiltración y el trabajo
de las aguas y su movimiento en profundidad hasta
llegar al acuífero.
4. REVISIÓN DE LA CLASE ANTERIOR
4
¿Qué se vio la clase pasada?
¿Quedó alguna duda?
11. El agua en una cuenca.
Está formada de dos partes.
Una parte(Escorrentía superficial y Subsuperficial) que recibe 'el nombre de escorrentía
directa
Otra parte el agua subterránea que recibe el nombre de' flujo base.
12. La Infiltración ocurre, cuando las aguas procedentes de las precipitaciones o de almacenes
superficiales (deshielos, ríos, lagos) inician un movimiento descendente hacia el subsuelo, y que
puede alcanzar diferentes profundidades en función de las condiciones.
El agua de la precipitación da lugar a la escorrentía superficial, gran parte de ella se
evapora antes de llegar al suelo, la otra cantidad es retenida en la cobertura vegetal.
Y la que logra llegar al suelo, dependiendo de la condición de la superficie , es
absorbida por el suelo.
Ocurrencia de la infiltración
13.
14. Importancia de la Infiltración
Juega un papel de primer orden en la relación lluvia escurrimiento y por lo tanto en los problemas de diseño y
predicción asociados a la dimensión y operación de obras hidráulicas.
15.
16. CARACTERISTICAS DEL TERRENO O MEDIO PERMEABLE
a) CONDICIONES DE LA SUPERFICIE:
La compactación natural o debida al tránsito, dificulta la penetración del agua y por tanto, reduce la
capacidad de infiltración. Una superficie desnuda esta expuesta al choque directo de las gotas de lluvia,
que también da lugar a la compactación, lo que también disminuye la infiltración.
Cuando un suelo esta cubierto de vegetación, las plantas protegen de la compactación por impacto de
lluvia, se frena el recorrido superficial del agua que esta mas tiempo expuesta a su posible infiltración y las
raíces de las plantas abren grietas en el suelo que facilitan la penetración del agua.
FACTORES QUE AFECTAN LA INFILTRACIÓN
a) Factores que definen las características del terreno o medio permeable.
b) Factores que definen las características del fluido (agua) que se filtra.
17. b) CARACTERISTICAS DEL TERRENO:
La textura del terreno influye por si y por la influencia en la estabilidad de la estructura, tanto menor cuanto mayor sea la
proporción de materiales finos que contenga. Un suelo con gran cantidad de limos y arcillas está expuesto a la disgregación y
arrastre de estos materiales por el agua, con el consiguiente llenado más profundos.
La estructura define el tamaño de los poros. La existencia de poros grandes reduce la tensión capilar, pero favorece
directamente la entrada de agua.
El calor especifico del terreno influirá en su posibilidad de almacenamiento de calor
que afecta a la temperatura del fluido que se infiltra y por tanto a su viscosidad.
El aire que llena los poros libres del suelo, tiene que ser desalojado por el agua para ocupar su lugar y esto suaviza la
intensidad de la infiltración hasta que es desalojado totalmente.
18. c) CONDICIONES AMBIENTALES:
La humedad inicial del suelo juega un importante papel. Cuando el suelo está seco al comienzo de la lluvia, se crea una fuerte
capilaridad al humedecerse las capas superiores y este efecto se suma al de la gravedad incrementado la intensidad de
infiltración. A medida que se humedece, se hinchan por hidratación, las arcillas y coloides cierran las fracturas y grietas
disminuyendo la capacidad de infiltración.
Por otra parte, el agua que alcanza el nivel acuífero es el total de la infiltrada menos la retenida por el suelo.
19. CARACTERISTICAS DEL FLUIDO DEL AGUA QUE SE INFILTRA
La turbidez del agua afecta la intensidad de la infiltración, especialmente por los
materiales finos en suspensión que contiene, que penetran en el suelo y reducen
por colmatación la permeabilidad.
El contenido en sales, a veces, favorece la formación de flóculos con los coloides
del suelo y reduce por el mismo motivo, la intensidad de infiltración. En otras
ocasiones, puede ocurrir lo contrario, al producirse defloculación.
La temperatura del agua afecta a su viscosidad y en consecuencia, a la facilidad
con que discurrirá por el suelo. Debido a ello se la obtenido para el mismo
terreno, intensidades de infiltración menores en invierno que en verano.
20. EQUIPOS PARA MEDIR INFILTRACIÓN
Para medir la infiltración de un suelo se usan los infiltrometros, determinan la capacidad de
infiltración de áreas cerradas.
Se usan con frecuencia en pequeñas cuencas o experimentales En cuencas grandes y donde el
área presenta gran variación en el suelo y vegetación, se le subdivide en subareas relativamente
uniformes, de las cuales haciendo una serie de pruebas se puede obtener información aceptable.
La infiltración es un proceso complejo, es posible inferir con los infiltrometros la capacidad de
infiltración de cualquier cuenca en forma cualitativa, pero no cuantitativa.
21.
22.
23.
24. Métodos para determinar la capacidad de infiltración en una cuenca.
Están basados en la relación entre lo que llueve y lo que escurre .
Los métodos que permiten calcular la infiltración en una cuenca para una cierta
tormenta, requieren del histograma de la precipitación media y de su
correspondiente hidrograma. Esto implica que en la cuenca donde se requiere
evaluar la infiltración se necesita, por lo menos un pluviografo y una estación de
aforo en su salida.
44. EVAPORACION
Proceso por el cual las moléculas
en estado líquido se hacen
gaseosas espontáneamente.
TRANSPIRACION
Consiste en la pérdida de agua en
forma de vapor que se produce en las
plantas.
Semana 9
45. EVAPOTRANSPIRACION
POTENCIAL
EVAPOTRANSPIRACION
REAL
• Se refiere a la cantidad de agua que
podría evapotranspirarse si las
disponibilidades de agua son
limitadas.
• Se refiere a la cantidad de agua que
podría evapotranspirarse si las
disponibilidades de agua son
ilimitadas.
CLASES DE
EVAPOTRANSPIRACION
ETR<ETP
46. •Radiación solar
•Humedad relativa
•Temperatura
•Velocidad del viento
Climatológicos
:
•Textura
•Estructura
•Densidad
•Composición Química…
Características del suelo
•Tipo de plantación
•Profundidad de la raíz
•Densidad foliar
•Altura de las plantas
•Estado de
crecimiento…
Factores
vegetales
FACTORES
El agua
fuente de
energía
Se tiene que producir
un fenómeno físico que
separe el vapor de agua
de la superficie de
evaporación
EVAPOTRANSPIRACION
CONDICIONES.
47. MEDIDA DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN
•Lisímetros
Recipiente enterrado y cerrado
lateralmente, de modo que el agua
drena por gravedad y luego es
recogida por un drenaje
Próximo ael deben existir
pluviómetros
Mide y calcula de forma directa
previa calibración y validación.
48. ETR se despeja de la ecuación que expresa el balance hídrico en el lisímetro:
Precipitaciones = ETR +Infiltración +/- Δ almacenamiento
Media compleja
Normalmente se mide la humedad del suelo y a
partir de ahí se calcula para convertir esa
humedad en laminas de agua equivalente
expresada en mm
Esquema básico de un lisímetro
A= Volumen de suelo de
estudio
B= Balanza
C= Medida de agua de drenaje
D= Medida de agua escorrentía
El lisímetro consigue medir la cantidad que se pierde por la
evapotranspiración y drenaje, por tanto también
podemos conocer el volumen de agua que queda en
el suelo.
49. Importancia de la evapotranspiración
Radica especialmente respecto al total de agua recibida en una zona,para lo
cual requiere.
Diseño de sistemas de riego, incluyendo
las obras de almacenamiento,
conducción, distribución y drenaje.
Proyectos de irrigación:
• Cálculos previos delas necesidadesde
aguade cultivos
Volumen útil de una presa para abastecer a
una zona de riego que depende en gran
medidadel usoconsuntivo.
50. Metodos de calculo de la Evapotranspiración
A.- Determinación de la Evapotranspiración Potencial (ET):
ETo = Evapotranspiración potencial (cm/mes).
T= Temperatura media mensual.
I = Índice térmico anual.
i= Indice térmico mensual.
Es el método más usado para el cálculo de la
evapotranspiración valores medios mensuales de
temperatura y precipitación difuminando así las lluvias
que se producen en corto espacio de tiempo y que, sin
embargo, contribuyen en gran medida a la infiltración
METODO
THORNTHWAITE
51. Thorntwaite
Jensen- Heise
Hargreaves
Blanney - Criddle
T
urc
Penman
Temperatura
Temperaturas (medias, máx.Y
min. Del mes mas cálido),
altitud, radiación solar
Temperatura
Radiación solar
Temperatura
Temperatura
Horas reales del sol
Temperatura
Horas reales de sol,velocidad,
viento, humedad relativa.
Tablas de N° teórico de horas de sol.
La radiación solar se puede estimar
La radiación solar se puede estimar
con temp. máximas y mínimas diarias
Tablas de N° teórico de horas de sol
Coeficiente que depende del cultivo
De las horas de sol se obtiene la
radiación global incidente
(cal/cm2.dia)con unaformula
Por tablas se obtienen otros
parámetros necesarios
OTROS DATOS
De la latitud por una tala se
obtiene el N°
teórico de horas de sol
MEDIDAS NECESARIAS
METODOS DE CALCULO DE EVAPOTRANSPIRACION
56. LATITUD E F M A M J J A S O N D
NORTE
50 0.74 0.78 1.02 1.15 1.33 1.36 1.37 1.25 1.06 0.92 0.76 0.70
45 0.8 1.02 1.13 1.28 1.29 1.31 1.21 1.04 0.94 0.79 0.75
40 0.84 0.83 1.03 1.11 1.24 1.25 1.27 1.18 1.04 0.96 0.83 0.81
35 0.87 0.85 1.03 1.09 1.21 1.21 1.23 1.16 1.03 0.97 0.86 0.85
30 0.9 0.87 1.03 1.08 1.18 1.17 1.2 1.14 1.03 0.98 0.89 0.88
25 0.93 0.89 1.03 1.06 1.15 1.14 1.71 1.12 1.02 0.99 0.91 0.91
20 0.95 0.9 1.03 1.05 1.13 1.11 1.14 1.11 1.02 1 0.93 0.94
15 0.97 0.91 1.03 1.04 1.11 1.08 1.12 1.08 1.02 1.01 0.95 0.97
10 0.98 0.91 1.03 1.03 1.08 1.06 1.08 1.07 1.02 1.02 0.98 0.99
0 1.02 0.94 1.04 1.01 1.04 1.01 1.04 1.04 1.01 1.04 1.01 1.04
SUR
5 1.04 0.95 1.04 1 1.02 0.99 1.02 1.03 1 1.05 1.03 1.06
10 1.08 0.97 1.05 0.99 1.01 0.96 1 1.01 1 1.06 1.05 1.1
15 1.12 0.98 1.05 0.98 0.98 0.94 0.97 1 1 1.07 1.07 1.12
20 1.14 1 1.05 0.97 0.96 0.91 0.95 0.99 1 1.08 1.09 1.15
25 1.17 1.01 1.05 0.96 0.94 0.88 0.93 0.98 1 1.1 1.11 1.18
30 1.2 1.03 1.06 0.95 0.92 0.85 0.9 0,96 1 1.12 1.14 1.21
35 1.23 1.04 1.06 0.94 0.89 0.82 0,87 0,94 1 1.13 1.17 1.25
40 1.27 1.06 1.07 0.93 0.86 0.78 0.84 0.92 1 1.15 1.2 1.29
45 1.31 1.1 1.07 0.91 0.81 0.71 0.78 0.9 0.99 1.17 1.26 1.36
50 1.37 1.12 1.08 0.89 0.77 0.67 0.74 0.88 0.99 1.19 1.29 1.41
Se muestra el factor de corrección en el cálculo de la evapotranspiración por el método de Thornthwaite tomado del libro de hidrología de
máximo Villon Bejar
CALCULO DE LA ETR ANUAL
Son estimaciones del déficit de escorrentía, debido a que precipitaciones no producen
escorrentía
COUTAGNE
𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑚𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑎ñ𝑜
TURC
𝐸𝑇𝑃 = 𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑚𝑚/𝑎ñ𝑜
57. Método de Turc:
Donde:
Etp = ET mensual (mm)
P= Precipitación total en el año(mm/año).
T= Temperatura media mensual (ºC)
58. ETP = Evapotranspiración real en metros años
P= precipitación en metros años
Formula de Coutagne:
La formula solo es válida para valores de P (m/año),
comprendida entre
59. Determinación de la Evapotranspiración real (ETR):
Siendo:
Kc = Coeficiente de cultivo (0.2 - 1.3).
Ks = Coeficiente del suelo (0 en el PMP y 1 con total disponibilidad de
agua)
ET = Evapotranspiración potencial
Ks * ET = (ET0) Evapotranspiración de referencia
60. CALCULO DE LA
ETP DIARIA
HARGREAVES
𝐸𝑇𝑃 = 0.0023 𝑡𝑚𝑒𝑑 + 17.78 𝑅𝑜
∗
𝑡𝑑𝑚𝑎𝑥 − 𝑡𝑑𝑚𝑖𝑛 0.5
𝐸𝑇𝑃 = 𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑚𝑚/𝑑𝑖𝑎
𝑅𝑜 = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑠𝑡𝑟𝑒, 𝑒𝑛 𝑚𝑚/𝑑𝑖𝑎
𝑡𝑑𝑚𝑎𝑥 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎
𝑡𝑑𝑚𝑖𝑛 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎
THORNTHWAITE
Denominó ETP a la evapotranspiración
que se produciría si la humedad del
suelo y la cobertura vegetal estuvieran en
condiciones optimas.
𝑖 =
𝑡 1.514
5
12
𝐼 =
𝑖
1
𝐸𝑇𝑃 𝑇𝐸𝑂𝑅𝐼𝐶𝐴 = 16 ∗
10 ∗ 𝑡
𝐼
𝑎
𝑁 𝑑
𝐹𝐴𝐶𝑇𝑂
𝑅 𝐷𝐸 𝐶
𝑂𝑅𝑅𝐸𝐶
𝐶𝐼𝑂𝑁 =
∗
12 30
𝐸𝑇𝑜 = ∗ ∗ 16 ∗
𝑁 𝑑 10 ∗ 𝑡
12 30 𝐼
𝑎
Son estimaciones del déficit de escorrentía.
Precipitaciones que no producen escorrentía
61. Hargreaves desarrollo un método para estimar la PET el cual utiliza un mínimo de datos climatológicos. La fórmula es como
sigue:
PET = MF (1.8 T + 32) CH
Donde:
PET = Evapotranspiración potencial, mm/ mes.
MF = Factor mensual dependiente de la latitud.
T = Temperatura promedio mensual, °C.
CH = Factor de corrección para la humedad relativa (HR) a ser usado para la HR excede el 64%.
CH = 0.166 (100 –HR)1/2
La fórmula original de Hargreaves para PET, basada en radiación y temperatura puede presentarse como:
PET = (0.0135 x RS) x [T + 17.8]
Donde:
RS = Radiación solar, mm /día.
T=Temperatura promedio, °C.
Método de Hargreaves:
62. Para estimar RS de la radiación extraterrestre (RA) Hargreaves y Samani formularon
la siguiente ecuación:
RS = Krs x RA x TD0.50
Donde:
T = Temperatura Promedio °C. RS = Radiación solar.
RA = Radiación extraterrestre. Krs = Coeficiente de calibración.
TD = Temperatura máxima menos temperatura mínima.
Método de Hargreaves modificado:
Después de varios años de calibración la ecuación quedó como la siguiente forma:
PET = 0.0023 Ra x (T + 17.8) x (TD)0.50
Donde:
PET = Evapotranspiración potencial.
Ra = Radiación extraterrestre, mm/ día.
T = Temperatura Promedio del tiempo, °C.
TD = Temperatura máxima menos temperatura mínima, °C. Además, esta fórmula ha
probado ser precisa y confiable.
63. Practica dirigida
1. En el canal de derivación los manzanos, del valle Chancay-
Lambayeque; se tiene la siguiente información: Hallar su
evapotranspiración, aplicando el método de Thornthwaite.
Mes
Temperatura
media mensual (°C)
Nº de horas de luz/día)
Enero 32 10
Febrero 30 9
Marzo 33 8.5
Abril 31 8
Mayo 28 7
Junio 26 6
Julio 24 7
Agosto 25 8
Setiembre 24 8
Octubre 25 8.5
Noviembre 27 9
Diciembre 27 10
64. Practica dirigida
1. En una cuenca de 36 km2, se midieron el histograma y el hidrograma, mostrador en la
figura adjunta; determinar el índice de infiltración media que se tuvo durante la tormenta y
calcular el coeficiente de escurrimiento?
65. Practica dirigida
2. En una cuenca se han determinado las alturas de precipitación totales y los
correspondientes coeficientes de escurrimiento mostrados en las columnas 1 y 2 de la tabla
adjunta. Determinar el parámetro S y calcular el coeficiente de escurrimiento para una
tormenta, cuya altura de precipitación total es P = 80 mm.
P Ce Real
20 0.25
40 0.5
50 0.55
10 0.1
15 0.12
32 0.43
45 0.48
24 0.27
17 0.17
66. 3.Una cuenca formada en un 70 % por bosques naturales normales y en un 30% por pastizales naturales
con pendiente menor a 1%. El suelo de toda la cuenca está constituido por arenas muy finas con un alto
contenido de arcillas.
Calcular el coeficiente de escurrimiento para una tormenta que tiene una
altura total de precipitación de 50 mm , tomando en cuenta que durante los cinco días anteriores hubo una
precipitación acumulada de 89 mm.
4.En una cuenca se han determinado las alturas de precipitación totales y los correspondientes coeficientes
de escurrimiento mostrados en las columnas de la tabla adjunta, determinar el parámetro S y calcular el
coeficiente de escurrimiento para una tormenta , cuya altura de precipitación total es de P : 85 mm.
5. Una cuenca está formada en un 65% por bosques naturales normales y un 35% por pastizales
naturales con pendiente menor al 1%. El suelo de toda la cuenca está constituido por arenas muy finas
y limo. calcular el coeficiente de escurrimiento para una tormenta que tiene una altura total de
precipitación de 55mm, tomando en cuenta que durante los cinco días anteriores hubo una
precipitación acumulada de 92 mm.
P Ce Real
25 0,35
45 0,55
48 0,55
15 0,35
18 0,25
30 0,42
40 0,52
26 0,36
19 0,15
67. 1.-EJERCICIO
En el canal de derivación los manzanos, del valle Chancay- Lambayeque; se tiene la
siguiente información: Hallar su evapotranspiración, aplicando el método de Thornthwaite.
MES
TEMPERAT
URA MEDIA
MENSUAL(°
C)
N° de
horas
de
luz/dia
Enero 32 10
Febrero 30 9
Marzo 33 8.5
Abril 31 8
Mayo 28 7
Junio 26 6
Julio 24 7
Agosto 25 8
Setiembre 24 8
Octubre 25 8.5
Noviembre 27 9
Diciembre 27 10
68. t M
mensual
N de H luz/dia
Ind de
calor
mensual
Eto
Mensual(sin
corregir)
F N dias del mes
# dias del
mesD/30 ETM
corregid
ENERO 32 10 16.62 285.244 1.055 31 1.03 311.101
FEBRERO 30 9 15.07 217.760 0.958 28 0.93 194.652
MARZO 33 8.5 17.41 324.426 1.044 31 1.03 349.946
ABRIL 31 8 15.84 249.772 0.996 30 1.00 248.806
MAYO 28 7 13.58 163.173 1.016 31 1.03 171.332
JUNIO 26 6 12.13 119.681 0.978 30 1.00 117.096
JULIO 24 7 10.75 85.629 1.012 31 1.03 89.569
AGOSTO 25 8 11.44 101.573 1.022 30 1.00 103.835
SETIEMBR
E
24 8 10.75 85.629 1.000 31 1.03 88.484
OCTUBRE 25 8.5 11.44 101.573 1.054 31 1.03 110.613
NOVIEMBR
E
27 9 12.85 140.147 1.038 30 1.00 145.435
DICIEMBR
E
27 10 12.85 140.147 1.075 31 1.03 155.747
ind. calor anual 160.71 eva.anual 2086.617
DATO: Chancay- Lambayeque
LATITUD SUR :6.933
a=4.18
ETcorregida=2086.617
69. ener
o
febrer
o
marz
o
abril may
o
junio julio agos
to
setie
mbre
octu
bre
novie
mbre
dicie
mbre
5 1.04 0.95 1.04 1 1.02 0.99 1.02 1.03 1 1.05 1.03 1.06
10 1.08 0.97 1.05 0.99 1.01 0.96 1 1.01 1 1.06 1.05 1.1
1.0554
64
0.957732 1.04386
6
0.9961
34
1.0161
34
0.978402 1.01226
8
1.0222
68
1 1.0538
66
1.0377
32
1.0754
64
LATITUD SUR :6.933 INTERPOLAMOS EN RANGO 5-10
70. 2.-EJERCICIO
En una cuenca de 36 km2, se midieron el histograma y el hidrograma, mostrador en la
figura adjunta.
Determinar el índice de infiltración media que se tuvo durante la tormenta y calcular el
coeficiente de escurrimiento.
HIETOGRAMA HIDROGRAMA
71. 1.-Primero ,se halla del flujo base mediante una línea recta
𝑉𝑒𝑑 =
𝑄 ∗ 𝐿 ∗
𝑇 2
= 126000 𝑚3
𝑉𝑒𝑑 =
10 ∗ 3600 ∗
7 2
= 126000 𝑚3
2.Calculo de la lluvia efectiva
𝐼𝑒𝑓(𝑚𝑚) =
𝑉𝑒𝑑
𝐿
12600
0
𝐼𝑒𝑓 =
36 ∗ 106 = 3.5𝑚
𝑚
3.Calculo de índice de infiltración (coinciden)
i ef 1 i ef 2 i ef 3 i ef 4 i ef 5 i ef 6
Sumatoria
mm/h mm mm mm mm mm mm mm
4 1.35 0.45 1.8
3 2.35 0.07 1.45 3.87
3.15 2.2 1.3 3.5
73. Consulta bibliográfica
Bibliografía Base:
Río San José, Jorge del -
Autor. Tratamiento de datos
espaciales en hidrología.
Bubok Publishing S.L.
https://tubiblioteca.utp.edu.pe/
cgi-bin/koha/opac-
detail.pl?biblionumber=37982