ponencia hidrologia cantidad y calidad de agua

140
Ing: Giovene Pérez Campomanes Huaraz, 01 de marzo del 2015

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Page 1: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Ing: Giovene Pérez Campomanes

Huaraz, 01 de marzo del 2015

Page 2: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

CONTENIDO

2

1. Marco teórico.

2. Manejo del software Hidroesta.

3. Desarrollo de un ejemplo de aplicación.

4. Evaluación.

5. Conclusiones finales

6. Fin de la conferencia.

Page 3: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

1. INTRODUCCION

3

A través de esta conferencia, daré una breve

explicación de los conceptos mas importantes para el

desarrollo del tema, como disponibilidad de

agua, ciclo hidrológico, cambio climático, calculo de

las demanda de abastecimiento, recopilación de la

información de datos en el campo, características

importantes análisis de la calidad del agua, y el

modelamiento de cuencas: HEC- HMS.

A continuación realizare una breve explicación sobre

el manejo del software Hidroesta, y desarrollaremos

ejemplos de aplicación; concluyendo con una

evaluación de la sesión de aprendizaje.

Page 4: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2. MARCO TEORICO

Page 5: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.1 Disponibilidad de aguaLa disponibilidad de agua en el mundo se ha reducido a

la mitad en los últimos treinta años.

Un 70% de la superficie de la tierra es agua, pero la

mayor parte de ésta es oceánica. En volumen, sólo 3%

de toda el agua del mundo es agua dulce, y en su

mayor parte no se halla generalmente disponible (39,

57).

Unas tres cuartas partes de toda el agua dulce se halla

inaccesible, en forma de casquetes de hielo y glaciares

situados en zonas polares muy alejadas de la mayor

parte de los centros de población; sólo un 1% es agua

dulce superficial fácilmente accesible.

Page 6: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Ésta es primordialmente el agua que se encuentra

en los lagos y ríos y a poca profundidad en el

suelo, de donde puede extraerse sin mayor costo.

Sólo esa cantidad de agua se renueva

habitualmente con la lluvia y las nevadas y es, por

tanto, un recurso sostenible.

Mientras que el agua cada vez es más escasa, la

población sigue aumentando

Page 7: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 8: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUADIRECCIÓN DE CONSERVACIÓN Y PLANEAMIENTO DE RECURSOS HÍDRICOS – DCPRH

Disponibilidad de agua en el Perú

17% PBI

1.8%

97.7%

0.5%

65%

80% PBI

30%

5%

3% PBI

VERTIENTE DISPONIBILIDAD POBLACION PBI

PACIFICO 1.8% 65% 80%

ATLANTICO 97.7% 30% 17%

TITICACA 0.5% 5% 3%

Page 9: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 10: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Caracterización de las Disponibilidades por habitante/Año

Page 11: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Disponibilidad Hídrica Per Cápita m3/hab/año

DISPONIBILIDAD HÍDRICA PER CÁPITA

(m3/hab/año)

DISPONIBILIDAD HÍDRICA PER CÁPITA (m3/hab/año)

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJOFACULTAD DE INGENIERIA

Page 12: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

39

.17

18

36

.14

15

27

.02

15

6.5

7

31

.97

89

.92

49

8.3

7

12

6.6

8

11

4.9

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0.8

4

26

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9

11

6.6

4

19

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30

00

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20

.90

46

.43

23

.12

45

.37

95

3.8

1

58

6.1

1

32

8.2

8

13

8.2

4

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.83 27

9.9

5

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43

.80

16

2.2

8 42

2.5

1

12

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4

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4

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.15

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6

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1

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20

.03

62

.94

24

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17

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2000

2500

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3500Za

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Sam

a

Cap

lina

Vo

lum

en

de

agu

a (h

m3

)

Río

Disponibilidades al 75% de persistencia por cuencas

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJOFACULTAD DE INGENIERIA

Page 13: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Demandas atendidas por cuencas

43

.4

31

1.7

4

11

32

.4

54

4.3

2

59

4.6

92

72

.73

83

2.5

17

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5

59

8.4

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56

1.2

10

5.9

5

12

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.52

16

.96

33

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71

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62

14

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09

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17

26

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1000

1500

Zaru

mill

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Hu

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Ch

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y-H

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Cam

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Tam

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Tora

ta

Locu

mb

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Sam

a

Cap

lina

Vo

lum

en

de

agu

a (h

m3

)

CuencaUNIVERSIDAD CESAR VALLEJOFACULTAD DE INGENIERIA

Page 14: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.2 Ciclo hidrológico

Page 15: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

15

Evapotranspiración

Evaporación

Formación de nubesLluvia

Escorrentía

Infiltración al agua subterránea

Usada por las plantas

Bombeo de agua subterránea a través de un pozo

Ciclo del agua

Page 16: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

16

o Circulación del agua en cualquiera de sus estados físicos

(líquido, sólido o gaseoso).

o Conjunto de procesos que ocurren en forma continua, no

tiene principio ni fin.

o Sol es fuente de energía.

Ciclo hidrológico

Ecuación del ciclo hidrológico:

Precipitación = escurrimiento +infiltración + evaporación +transpiración + almacenaje

Page 17: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

17

Precipitación

Infiltración

Flujo superficial

Flujo subterráneo

Divisoria de aguas

Intercepción

Ciclo hidrológico en cuenca

Evapotranspiración

Interflujo

Nivel freático

Divisoria de aguas

Río

Agua subterráneaAgua subterránea

Nivel freático

Interflujo

Page 18: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Ciclo hidrológico

Superficieoceánica

Precipitación

Escurrimientoy almacenamiento

Infiltración Evapotranspiración

EvaporaciónPrecipitación

Precipitación

Page 19: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

19

Hombre intenta adaptar o modificar ciclo hidrológico para hacerlo más útil a

sus necesidades.

Ejemplos: Lluvia artificial, desalinización del agua de mar o

construcción de embalses para controlar flujo de ríos.

¿Ciclo del agua puede ser modificado por hombre?

Page 20: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Kravèík describe el ciclo

hidrológico de una gota de

agua. Se evapora de una planta,

de la superficie terrestre, de un

pantano, de un río, de un lago o

del mar para acabar volviendo a

la tierra en forma de precipitación.

Si la gota de agua vuelve a caer

en un bosque, lago, hierba, prado

o campo, puede cooperar con la

naturaleza, para iniciar un nuevo

ciclo hidrológico. "El derecho de

domicilio de una gota forma

parte de los derechos

fundamentales, y es un

derecho infinitamente más

importante que los derechos

humanos", afirma Kravèík.

Page 21: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 22: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 23: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 24: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.3 CAMBIO CLIMATICO

Page 25: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Fenómeno observado en las medidas de la

temperatura que muestra en promedio un

aumento en la temperatura de la atmósfera

terrestre y de los océanos en las últimas décadas.

Page 26: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 27: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

La convencion marco de las naciones unidas, sobre

el cambio climatico; usa el término «cambio climático»

solo para referirse al cambio por causas humanas:

Por "cambio climático" se entiende un cambio de clima

atribuido directa o indirectamente a la actividad

humana que altera la composición de la atmósfera

mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima

observada durante períodos comparables.

Artículo 1, párrafo 2

Page 28: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

El calentamiento ocurre por el efecto

invernadero, debido a que la luz solar penetra

desde el espacio exterior, choca contra la superficie

del planeta, se convierte en calor y luego es

irradiada de regreso hacia el espacio exterior.

Page 29: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

QUE ES LO QUE

OBSERVAN AQUÍ?

Page 30: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 31: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 32: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 33: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.4 Demanda de sistemas de abastecimiento

Page 34: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.4 Demanda de sistemas de

abastecimiento.

Para el calculo de la demanda de agua se

requiere analizar cuatro variables que son:

• Periodo de diseño

• Población actual y futura

• Dotación de agua

• Calculo de caudales

Page 35: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Según DIGESA.

Debe entenderse que para todos los casos la red de tuberías debe diseñarse para 20 años

Sistemas Periodo de retorno( años)

Gravedad 20(*)

Bombeo 10

Tratamiento 10

Page 36: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Población actual y futura

Se obtendrá de las autoridades locales, relacionando

con los censos y con el conteo de viviendas.

La población futura se obtendrá de la siguiente

manera:

Page 37: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

de donde:

Pf= población futura

Pa=Poblacion actual

r=tasa de crecimiento anual por mil

t=numero de años

Page 38: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Ejemplo:

Datos:

Pa: 5000

R : 25 por mil

T : 20 años

Page 39: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Dotación de agua: se expresa en litros por persona al

día(lppd) y DIGESA recomienda para el medio rural,

los siguientes parámetros:

Zona Modulo (lppd)

Sierra 50

Costa 60

Selva 70

Page 40: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

La OMS recomienda los parámetros siguientes:

Población

Clima

Frio Calido

Rural 100 100

2000-10000 120 150

10000-50000 150 200

50000 200 250

Page 41: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

En el fondo Perú- Alemania, se ha considerado las

dotaciones siguientes:

Tipo de proyecto Dotacion(lppd)

Agua potable domiciliaria con alcantarillado 100

Agua potable domiciliaria con letrinas 50

Agua potable con piletas 30

Page 42: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

La tendencia a mediano plazo es que las letrinas

cambien a alcantarillado y las piletas a

instalaciones domiciliarias, se recomienda diseñar

con instalaciones a futuro con dotaciones de 100

lppd.

Page 43: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Planta de Tratamiento de la Mora

Page 44: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Caudales de diseño:

Los parámetros para un proyecto de agua potable son

los siguientes:

Caudal medio diario (Qm)

Caudal máximo diario (Qmax.d)

Caudal máximo horario(Qmax.h)

Para el calculo se recomienda las relaciones

siguientes:

Page 45: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Qmax d=1.3 Qm

Qmax h=2.0 Qm

Aplicación:

Datos:

Modulo: 100 lppd

Población: 2000 habitantes

Qmax d=1.3*2.31=3.0 l/s

Qmax h=2.0*2.31=4.62 l/s

Page 46: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

El caudal Q Max d, servirá para el diseño de la

captación y línea de conducción y reservorio.

En Q máx. h, para el diseño del aductor y sistema

de distribución.

En caso se pueda y decida captar el caudal

máximo horario, se puede prescindir del reservorio

en el sistema.

Page 47: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.5 Medición de las

variables

hidrológicas:

Page 48: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.5.1Medida de la precipitación:

Se puede medir a través de:

Pluviómetros y pluviógrafos.

Rádares y satélites.

Análisis del manto de nieve.

Condensaciones ocultas.

Page 49: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.5.1 Caracterización de las

precipitaciones:

Altura

Duración e intensidad

Frecuencia

Periodo de retorno

Page 50: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Las principales fuentes de error que surgen al

usar instrumentos para evaluar la precipitación

de una cuenca son:

Deficiencias en el instrumento.

Falta de representatividad o exposición de la

estación en la cuenca.

Redes de estaciones planeadas pobre o

insuficientemente.

Page 51: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 52: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 53: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 54: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 55: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Precipitación promedio en una cuenca:

Método de la media aritmética.

Método de Thiessen.

Método de las isoyetas.

Page 56: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Media Aritmetica

Isoyetas

Thiessen

Page 57: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Toma de datos en campo Rio santa

Page 58: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Rio Casma

Page 59: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Rio Viru

Page 60: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Estación de condorcerro

Page 61: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

ESTACION CONDORCERRO

Page 62: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Año Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic

1956 166.1 216.1 356.3 366 105.7 64.4 45.2 45.9 46.1 71.5 66.9 74.6

1957 116.7 139.5 295.3 538.8 135.1 95.9 59.8 53.5 63 87 66.9 119.7

1958 191.1 206.5 274.1 245.3 83.9 60.8 59.2 60.2 74.2 97.2 109.5 125.7

1959 140.7 247 418.2 304.9 152.5 64.2 51.2 52.9 46.3 82.2 86 170.1

1960 245.5 330.6 371.1 264.7 129.6 72.5 50.9 50.6 49.9 64.4 96.4 114.5

1961 252.9 209 357.1 324.6 117 65.3 42.4 40.4 38.8 51.9 104.7 179.4

1962 360.5 520.3 471.5 284.1 106.2 70.4 50.9 47.5 53.8 54.5 77.6 84.6

1963 160.4 200.7 456.8 361.4 111.7 58.3 46.6 44.4 50.6 63.9 128.1 226

1964 183.4 234.8 298.7 269.3 127.5 62.7 52.7 49.1 44.3 73.1 104.3 75.7

1965 101.4 162.1 361.1 191.7 107.5 58.4 46.5 45.3 64.5 96.5 102.7 144.7

1966 239.8 214.8 182.1 129.9 97.3 61.1 64.3 62.8 68 115.5 125.9 125

1967 198.4 512.8 469.6 165.4 101.5 72.7 60.4 49.2 50.1 122 105.3 113.6

1968 134.2 141.5 198.5 105.2 60.6 46.6 41.5 39.7 49.7 78.4 87 95

1969 108.7 142.1 280.1 296.4 96 64.5 47.7 45.7 49.2 81.9 108.8 239.4

1970 403.2 193.7 236.3 224.1 188.7 69.1 68.1 67.2 64.9 74.1 110.5 138.1

1971 112.7 245.5 345.4 379.5 110.6 71 63.6 63.1 48.8 85.9 84.7 154.2

1972 173.2 262.4 339 345.4 161.8 78.7 67.8 60.2 60.6 70.8 93.5 135.5

1973 220.6 295.8 403.2 415.4 159 84.9 69 61.3 72 131.7 164.3 202.4

1974 302 409.4 337.7 254.1 100 76.4 57.9 51.5 50.1 69.2 83.1 96.9

1975 178.2 306 506.4 257.8 168.9 87.1 61.4 56.2 64.9 92.5 98 87.3

1976 232.6 305 352.1 196.3 73.9 64 48.4 43.7 46.2 68.2 75.5 85.9

1977 159.7 424.5 330.7 186.7 93.8 68.7 52 53.2 53.9 66.7 113.7 127

1978 122.1 223.2 173.9 140.7 113.9 64.1 53.2 42.8 65.9 66.8 100.2 118.4

1979 125.8 248.5 505.3 231.3 102.1 63.1 51.6 50.6 61.7 73.9 100.8 113.3

1980 128.8 142.3 129.5 130 72.2 64.7 50.7 54.1 72.4 108.7 138.9 238.6

1981 159.4 477.1 394 177.7 86.7 66.9 54.7 47.6 44.4 89.6 171 195

1982 175.8 350.2 190 192.8 97.7 65.5 48.9 43 48.7 107.1 181.8 257.1

1983 341.4 202.6 386.1 330.8 153.5 89.5 63.8 53.4 54 70.5 94.3 176.9

1984 137.4 711 600 346.4 171.3 93.5 58.6 45 45.1 106.7 78.8 144

1985 142.5 158.5 172.5 174.5 83.5 46.7 35.3 34.4 52.2 53.2 62.7 89.8

1986 174.3 165.6 198.2 269.2 105.9 54.6 40.8 38.2 39.7 57 83 131.6

Page 63: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 64: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Tratamiento de la información

Análisis de saltos. Los saltos son formas determinísticas

transitorias que permiten a una serie hidrológica periódica

pasar desde un estado a otro, como respuesta a cambios

hechos por el hombre debido al continuo aprovechamiento

de los recursos hídricos en la cuenca o a cambios naturales

continuos que puedan ocurrir. Los saltos se presentan

principalmente en los parámetros media y desviación

estándar.

Procedimiento de análisis:

i. Identificación.

ii. Evaluación y/o cuantificación.

iii. Corrección y/o eliminación.

Page 65: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJOFACULTAD DE INGENIERIA

Consistencia en la media (prueba de medias).

Prueba T

Consistencia de la desviación estándar (pruebas de

variancias)

Prueba F

Page 66: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJOFACULTAD DE INGENIERIA

Corrección de la información:

Completación de datos hidrológicos

Completación de datos mediante un promedio simple

Completación de datos mediante el método de razones

normales.

Completación de datos mediante regresión simple

Regresión lineal simple

Completación de datos mediante generación aleatoria

Generación de números aleatorios con distribución

uniforme

Generación de números aleatorios con distribución

normal.

Generación de números aleatorios con distribución Log –

Normal.

Generación de números aleatorios con distribución

Ganma.

Page 67: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 68: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

0.0

2,000.0

4,000.0

6,000.0

8,000.0

10,000.0

12,000.0

14,000.0

16,000.0

18,000.0

0.0 2,000.0 4,000.0 6,000.0 8,000.0 10,000.0 12,000.0

Pre

cip

ita

ció

n A

nu

al

Acu

mu

lad

a

Promedio de Precipitación

Chunchuca

Cueva Blanca

Sallique

Sondorillo

El Limon

Lineal (Chunchuca)

Lineal (Cueva Blanca)

Lineal (Sallique)

Lineal (Sondorillo)

Lineal (El Limon)

Page 69: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

- Diagrama de doble masa entre el promedio acumulado de las

estaciones Condorcerro, Huacapongo y Quirihuac y cada una de

ellas

Page 70: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic

50% 75% 90%

Período de Estiaje

m3/s

Descargas promedio mensuales del río Santa 1956

– 2012, para diversos percentiles

Page 71: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

T (años) Gumbel Gamma 2 Gamma 3

Log Normal

2

Log Normal

3 Promedio

100 2,036 1,991 1,849 2,355 1,833 2,013

50 1,831 1,814 1,713 2,065 1,697 1,824

25 1,624 1,630 1,567 1,784 1,552 1,632

10 1,345 1,368 1,351 1,423 1,340 1,366

Distribuciones de las descargas máximas

instantáneas anuales (m³/s)(*)

Page 72: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 73: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.6 Análisis y calidad del agua

Page 74: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.6 Análisis y calidad del agua

La calidad de agua se determina por 3 parámetros

que son:

Físicos

Químicos

Bacteriológicos

Page 75: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Calidad de agua por salinidad: Determinada por

la conductividad eléctrica(CE), que se expresa en

mhos/cm

Tipo de agua CE(micromhos/cm)

Excelente a buena hasta 1000

Regular a perjudicial 1000-3000

Perjudicial a dañina Mayor a 3000

Page 76: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Requerimientos de salinidad del agua potable:

Físico Químico BacteriológicoTurbiedad Alcalinidad Contaje total de bacterias

Sólidos totales Dureza NMP de coli/100 ml de muestra

Color Hierro

Sabor Manganeso

Olor Sulfatos

Cloruros

Amoniaco

Nitritos

Nitratos

Oxigeno disuelto

Page 77: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Relaves mineros

Page 78: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Parámetros de calidad y limites máximos de agua potable

en el Perú.Parámetro LMP

Coliformes totales UFC/100 ml 0 ( ausencia)

Coliformes termotolerancias, UFC/100 ml 0 ( ausencia)

Bacterias heterotroficas, UFC/ml 500

Ph 6.5-8.5

Turbiedad UNT 5

Conductividad 25° C . Micromhos/cm 1500

Color, UCV Pt-Co 20

Cloruros, mg/l 250

Sulfatos, mg/l 250

Dureza, mg/l 500

Nitratos, mg NO3 50

Hierro, mg/l 0.3

Manganeso, mg/l 0.2

Aluminio, mg/l 0.2

Cobre, mg/l 3

Plomo, mg/l 0.1

Cadmio, mg/l 0.003

Arsenico, mg/l 0.1

Mercurio, mg/l 0.001

Cromo, mg/l 0.05

Fluor, mg/l 2

Selenio, mg/l 0.05

Page 79: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Directrices de la OMS para la calidad de agua

potable(Genova 1993).

Ítem Elementos/sustancias Símbolo/formula Directriz(mg/l)1 Aluminio AL 0.2

2 Antimonio Sb 0.005

3 Arsénico As 0.01

4 Bario Ba 0.3

5 Boro B 0.3

6 Cadmio Cd 0.003

7 Cloro Cl 250

8 Cromo Cr 0.05

9 Cobre Cu 2

10 Cianuro CN 0.07

11 Fluor F 1.5

12 Plomo Pb 0.01

13 Manganeso Mn 0.5

14 Mercurio Hg 0.001

15 Molibdeno Mo 0.07

16 Niquel Ni 0.02

17 Nitrato y nitritos NO3, NO2 50.00 ( nitrato total)

18 Selenio Se 0.01

19 Sodio Na 200

20 Sulfato SO4 500

Page 80: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 81: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.7 Análisis y modelamiento decuencas

Page 82: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

2.7 Análisis y modelamiento de cuencas

El proceso de modelizada de cuencas cuenta con dos

posibilidades. Modelos matemáticos y modelos físicos.

Modelo: Un modelo matemático representando un

proceso estocástico se llama modelo estocástico o

modelo de la serie de tiempo.

Para modelizar una cuenca se debe de conocer tanto

el propio modelo matemático como la cuenca a tratar.

Page 83: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 84: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Modelaje de series de tiempo: Los pasos en el

modelaje son:

Selección del tipo de tiempo

Identificación de la forma o el orden del modelo

(numero de parámetros).

Estimación de los parámetros del modelo

Comprobación de la bondad del modelo.

El modelaje es por eso en un proceso iterativo.

Page 85: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Se debe contemplar el calibrado del modelo y el

análisis de sensibilidad.

El proceso de calibrado exige el conocimiento de

datos de avenida, de datos de lluvia y de la

situación de la cuenca al momento de producirse.

Los modelos hidrológicos tienen una clasificación

basada en su utilización.

Modelos de avenidas: Modelo HEC-HMS.

Modelos de recursos.

Page 86: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

HEC-HMS

El modelo permite:

Modelización de cuencas complejas por medio de

la división en subcuencas.

Inclusión de lluvia, con la creación de tormenta de

lluvia del proyecto.

Calculo de hidrogramas y superposición de

hidrogramas.

Transito de hidrogramas.

Laminación del embalse y otros efectos de obras enel cauce ( tomas, bombas, rotura de presas, etc.).

Page 87: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 88: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

El programa, puede simular la respuesta que tendrá

la cuenca de un rio en su escurrimiento superficial

como producto de la precipitación, mediante la

representación de la cuenca como un sistema

interconectado de componentes hidrológicos e

hidráulicos.

Un componente puede representar una identidad

de escurrimiento superficial, un canal de flujo o unembalse.

Page 89: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 90: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Los resultados de los estudios se pueden aplicar

para :

Disponibilidad de agua.

Drenaje urbano.

Predicción de flujo.

Reducción de los daños de las avenidas.

Operación de sistemas.

Page 91: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Diseño Hidrológico:Es el proceso de evaluación del impacto de

los eventos hidrológicos en un sistema de

recursos hidráulicos y de escoger valores para

las variables importantes del sistema para que

este se comporte adecuadamente.

Page 92: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

La principal preocupación es el flujo de agua a

través de un sistema.

Escala del diseño hidrológico: Se pueden

clasificar en dos categorías:

El control del agua: El drenaje, el control de

crecientes, la disminución de contaminación,

el control de sedimentación y el control de

salinidad.

El uso de agua y su manejo: El suministro

de agua domestica e industrial, la irrigación,

la generación hidroeléctrica, etc.

Page 93: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 94: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Diseño de uso de agua: El diseño para el uso de

agua se maneja en forma similar, excepto que el

problema es de agua insuficiente en lugar de agua

en exceso.

Es mas difícil determinar los niveles de diseño de

sequías a través de análisis de frecuencias,

especialmente si el evento de diseño dura varios

años, como es el caso de diseño de suministros de

agua. Una base para el diseño de sistemas de

suministro de agua, es la sequia critica de registro.

Es decir la peor sequia presentada.

Page 95: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 96: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

El diseño hidrológico para el uso del agua

esta estrictamente regulado por los aspectos

de derecho de agua, especialmente en

regiones áridas. La ley específicamente que

usuarios deben reducir sus consumos de

agua en el evento de una sequia ( LRH).

.

Page 97: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Selección del nivel de diseño:Existen tres formas de uso común para

determinar el valor de diseño hidrológico:

Aproximación empírica

Análisis de riesgo

Análisis hidroeconomico.

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3. ANALISIS DE IMAGENES

Page 104: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Cuenca del Rio Mala

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4 HIDROESTA

Page 113: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

4.1 Definición:

Es una herramienta que facilita y simplifica los

cálculos laboriosos y el proceso del análisis

de la abundante información que se debe

procesar en los estudios hidrológicos.

Page 114: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 115: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Este software permite:

• El calculo de los parámetros estadísticos, para

datos agrupados y no agrupados, tanto con los

momentos tradicionales como son momentos

lineales.

• Cálculos de regresión lineal, no lineal, simple y

múltiple así como regresión polinomial.

Page 116: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 117: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

• Evaluar si una serie de datos se ajustan a una

serie de distribuciones: Normal, log, Normal,

gamma, log Pearson, tipo III, Gumbel y Log

Gumbel, tanto con momentos ordinarios, como

con momentos lineales. Si la serie de datos se

ajusta a una distribución, permite calcular por

ejemplo caudales o precipitaciones de diseño,

con un periodo de retorno dado o con una

determinada probabilidad de ocurrencia.

Page 118: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

• Calcular a partir de la curva de variación estacional

o la curva de duración, eventos de diseño con

determina probabilidad de ocurrencia.

• Realizar el análisis de una tormenta y calcular

intensidades máximas, a partir de datos de

pluviogramas, así como intensidad máxima de

diseño para una duración y periodo de retorno

dado, a partir del periodo de intensidades

máximas.

Page 119: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 120: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Permite el calculo de la precipitación

promedio por los métodos promedio

aritmético, polígono de Thiessen e Isoyetas.

Los cálculos de los aforos realizados con

molinetes o correntometros.

Page 121: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 122: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

El calculo de caudales máximos, con

métodos empíricos( racional, y Mac math) y

estadísticos( Gumbel y Nash).

Cálculos de la evapotranspiración con los

métodos de Thorhwaite, Blaney – Criddle,

Penman, Hargreves y calculo del balance

hídrico.

Page 123: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 124: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

4.2 Importancia

Proporciona de fácil utilización para el ingeniero

civil, hidrólogos y otros especialistas que trabajen

en el campo de la hidrología.

Permite cálculos estadísticos con mucha

información para el uso en hidrología y cálculos

hidrológicos en general.

Page 125: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Permite calcular los parámetros estadísticos, para

los datos agrupados y no agrupados, tanto con los

momentos ordinarios como con momentos lineales

( L- Moments).

Permite calcular la regresión lineal, no lineal

simple y múltiple así como regresión polinomial.

Page 126: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Permite evaluar si una serie de datos se ajustan

a una serie de distribuciones: normal, Log

normal con 2 y 3 para metros, gamma con 2 y 3

parámetros, Log pearson tipo III, Gumbel y Log

Gumbel, tanto con momentos ordinarios, como

con momentos lineales.

Si la serie de datos, se ajusta a una

distribución, permite calcular por ejemplo

caudales o precipitaciones de diseño, con un

periodo de retorno dado o con una determinada

probabilidad de ocurrencia.

Page 127: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 128: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Permite calcular a partir de la curva de variación

estacional o la curva de duración, eventos de

diseño con determinada probabilidad de

ocurrencia.

Permite realizar el análisis de tormentas y

calcular las intensidades máximas, a partir de

datos de pluviogramas , así como la intensidad

máxima de diseño para una duración y periodo

de retorno dado, a partir de registro de

intensidades máximas.

Page 129: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 130: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Permite el calculo de la precipitación promedio

por los métodos promedio por los métodos

promedio aritmético, polígono de Thiessen e

isoyetas.

Permite los cálculos de aforos realizados con

molinetes o correntometros.

Page 131: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Permite los cálculos de aforos realizados con

molinetes o correntometros.

Permite el calculo de caudales máximos, con

métodos empíricos ( racional y Mac Math) y

estadístico( Gumbel y Nash).

Permite cálculos de la evapotranspiración con los

métodos de Thorthwaite, Blaney–

Criddle, Penman, Hargreaves y calculo del

balance hídrico.

Page 132: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua
Page 133: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Permite reducir enormente el tiempo de calculo,

por que en todos los casos, se tiene que trabajar

con el procesamiento de mucha información.

Permite realizar simulaciones rápidas, variando

cualquier parámetro en las formulas de las

diferentes opciones ofrecidas en la aplicación.

Page 134: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

Es posible almacenar la información de entrada

en archivos , a fin de repetir los cálculos las

veces que se desee.

Los datos procesados y resultados obtenidos, se

almacenan en archivos de textos en formato .

RTF, de donde se puede agregar a un

documento . DOC cuando se quiera elaborar un

informe.

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INICIO DE LA PRACTICA DIRIGIDA

Page 139: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

5. CONCLUSIONES FINALES Es necesario trabajar mas y de manera conjunta, con

todos los integrantes de la cuenca, para cuidarla, poder

tener buena información, planificarla, y hacer un buen

uso de sus aguas.

Es importante el manejo de software que nos facilitan

el trabajo en el procesamiento de datos hidrológicos.

Page 140: Ponencia  hidrologia cantidad y calidad de agua

140

FIN DE LA EXPOSICION

EMAIL: [email protected]

BLOG: ingenieriahidraulicaunmsmimf.blogspot.com