Universidad Técnica Federico Santa María CIV243 - Hidrología Departamento de Obras Civiles S2-2014

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Tarea N°1 “Cuenca hidrográfica y termodinámica atmosférica”

Parte I: Cuenca Hidrográfica A partir del punto de control (archivo KMZ) correspondiente a cada grupo, se solicita lo siguiente:

1. Definir la cuenca

a. Determinar la línea divisoria de aguas.

b. Ubicar geográficamente la cuenca, a partir de:

i. Región.

ii. Comuna(s) a la que pertenece, incluyendo localidades cercanas como

referencia.

iii. Coordenadas UTM del Centro de gravedad y del Punto de control.

iv. Coordenadas geográficas del Centro de gravedad y del Punto de control.

c. Cauce Principal (Nombre, largo, coordenadas UTM del origen)

d. Mapa de ubicación general de la cuenca.

e. Dibujo de la cuenca delimitada.

2. Determinar los siguientes parámetros morfológicos:

a. Área Ac [km2]

b. Perímetro Pc [km]

c. Longitud del cauce principal Lc [km]

d. Longitud desde el centro de gravedad Lg [km]

e. Desnivel máximo de la cuenca H [m]

f. Centroide geométrico Cg(x,y) [Coordenadas UTM]

g. Pendiente media de la cuenca S [m/m]

h. Pendiente media del cauce principal Sc [m/m]

i. Altura media del cauce principal z [m]

j. Densidad de drenaje Dj [1/km]

k. Parámetro geomorfológico GM [km2]

3. Curva Hipsométrica: Presentar gráfica de la altitud, en metros, en el eje de las ordenadas y

el porcentaje del área acumulada en el eje de las abscisas. Además, incluya una tabla con

el detalle.

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Parte II: Termodinámica Atmosférica Determinar la altura de agua precipitable de la atmósfera, para una condición de tormenta, y las

siguientes variables meteorológicas en superficie:

Humedad Relativa: 100%

Presión: 1000 [mb]

Temperaturas Ambiente: 12, 16 y 22 [°C]

Para cuantificar la cantidad de agua condensada se debe utilizar el gradiente adiabático húmedo

dado por:

(

)

Donde:

cp: Calor específico a presión constante aire seco 0.24 [cal/g K]

L: Calor latente de condensación 600 [cal/g]

Rd: Constante del aire seco

R*: Constante universal de los gases 1.087 [cal/mol K]

md: Peso molecular aire seco 29 [g/mol]

T: Temperatura absoluta

ω: Razón de mezcla

Comparar y comentar los resultados obtenidos. Realizar una gráfica que contenga la Temperatura

[°C] en las abscisas y la cantidad de agua precipitable [mm] en las ordenadas.

Parte III: Radiación Neta

Para la ciudad de Arica, se desea estimar la Radiación de Onda Corta Incidente diaria en la zona

para el Solsticio de Verano (22 de Diciembre). Para eso se utilice la fórmula de Radiación de Frank

y Lee vista en clases, exprese sus resultados en [ .

Compare su resultado, y comente en caso de existir diferencias, con el valor dado por el mapa

Solar elaborado por el Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile disponible en la

página http://walker.dgf.uchile.cl/Explorador/Solar2/. Y también con el informe de “Irradiancia

Solar en Territorios de la República de Chile” que puede ser descargado desde

http://www.labsolar.utfsm.cl.

Nota: Se adjunta tabla en Anexo II con valores de Declinación Solar y Vector de Radio. Asuma que

en Arica en Verano amanece a las 7:00 am y el Índice de Nubosidad c=0%.

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Nota: Los parámetros aplicados en el cálculo que no estén dados en el enunciado, deberán ser

justificados.

Formato de las tareas: El informe debe contener lo siguiente:

a. Portada.

b. Índice, índice de tablas, índice de figuras.

c. Introducción.

d. Objetivos.

e. Marco conceptual.

f. Desarrollo: Debe incluir los procedimientos detallados.

g. Conclusiones.

h. Bibliografía.

Recuerde que se evaluará la redacción y ortografía, que no se aceptarán

trabajos fuera de plazo y que la copia será penalizada con nota cero.

La tarea deberá entregarse el día del certamen en secretaría de Obras Civiles.

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Anexo I En el presente anexo se detallan los parámetros morfológicos:

Área (Ac): Denominada área de drenaje, corresponde a la proyección en un plano horizontal de la cuenca.

Perímetro (Pc): Corresponde a la longitud perimetral de la línea divisoria proyectada.

Longitud del cauce principal (Lc): Corresponde a la medición directa de la longitud del cauce principal de la cuenca a lo largo de su

trayectoria, es decir, sin proyectar.

Centroide geométrico (Cg): Es el centro de gravedad del área de drenaje.

Longitud desde el centro de gravedad (Lg): Es la longitud desde el centro de gravedad hasta el punto de control (salida). Una vez identificado

el centroide geométrico (Cg), se mide la longitud del recorrido de una partícula imaginaria de agua

desde dicho punto hasta el punto de control (salida de la cuenca).

Pendiente media de la cuenca (S): Caracteriza en gran parte la velocidad con que se da la escorrentía superficial, ya que afecta el

tiempo que le lleva al agua lluvia en concentrarse en los lechos fluviales que constituyen la red de

drenaje de la hoyas.

(

∑( )

)

Donde: Desnivel entre curvas de nivel adyacentes, en [m]. Área aportante de la cuenca, en [m2]. Longitud de la curva de nivel i, en [m]. Número total de curvas de nivel consideradas.

Pendiente media del cauce principal (Sc): Es la diferencia entre la cota máxima ( ) y mínima ( ) del lecho del río, dividido por la longitud

entre esos dos puntos (L), siendo esa longitud la proyección horizontal del trayecto tridimensional

recorrido por el cauce principal de la cuenca hidrográfica:

Altura media del cauce principal: Corresponde al promedio simple entre la cota máxima y mínima del cauce principal.

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Densidad de drenaje (Dj): Es la relación entre la longitud total de cursos de agua de la hoya (∑ ) y su área total. Es un

parámetro que permite correlacionar la capacidad volumétrica de la cuenca y el volumen de

almacenamiento de agua, cuando las condiciones climáticas y geológicas son homogéneas entre

las demás cuencas. Teóricamente, las cuencas con mayor densidad de drenaje poseen una mayor

capacidad para colectar el agua de la lluvia:

∑

Parámetro geomorfológico (GM): Se obtiene como el producto entre la longitud del cauce principal (Lc) y la longitud medida desde

el centro de gravedad (Lg), dividido por la raíz de la pendiente media de la cuenca (S). Es un

parámetro empleado frecuentemente en métodos de estimación indirecta de crecidas:

√

Anexo II

Tabla de Valores para pregunta de Radiación Solar: