Estudio Hidrologico de La Microcuenca Mijitayo

 

PROYECTO DE HIDROLOGIA

ESTUDIO HIDROLOGICO DE LA MICROCUENCA MIJITAYO PRECIPITACION MEDIA  –  METODO  METODO DE LAS ISOYETAS Ingeniería Civil  –  Hidrología  Hidrología 11 de Febrero de 2019

DIEGO ANDRES ACOSTA LEGARDA  –  CARLOS  CARLOS JAVIER ROSERO MANOTAS ROBERTO DAVID MONCAYO CORDOBA  –  JHON  JHON SEBASTIAN BERNAL CABRERA

 

ESTUDIO HIDROLOGICO DE LA MICROCUENCA MIJITAYO

PRECIPITACION MEDIA – MEDIA – METODO  METODO DE LAS ISOYETAS Ingeniería Civil – Civil – Hidrología  Hidrología

ESTUDIO HIDROLOGICO DE LA MICROCUENCA MIJITAYO   PRECIPITACION MEDIA  – METODO DE ISOYETAS

DIEGO ANDRES ACOSTA LEGARDA JHON SEBASTIAN BERNAL CABRERA CARLOS JAVIER ROSERO MANOTAS ROBERTO DAVID MONCAYO CORDOBA

6 DE FEBRERO DE 2019 Diego Acosta ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Jhon Bernal Bernal (   [email protected]  [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Carlos Rosero ( [email protected] ) [email protected] )  

 

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1. INTRODUCCION

El presente informe abarca la continuación del estudio de la microcuenca Mijitayo, de la cual, se realizó el estudio morfológico. Conociendo algunos parámetros morfométricos como, área, perímetro, cauces y su longitud, además del análisis de la forma y precipitaciones.  A continuación, se describe el proceso mediante el cual se calcula la precipitación media de la cuenca en estudio usando el método de las isoyetas, para el cual se necesitan algunos datos de precipitaciones (curvas IDF) de la zona.

Diego Acosta ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Jhon Bernal Bernal (   [email protected]  [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Carlos Rosero ( [email protected] ) [email protected] )  

 

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2. OBJETIVOS

 

Obtener al menos 3 curvas IDF, con los datos de precipitación respectivos, de estaciones hidrológicas cercanas a la ubicación de la microcuenca Mijitayo

 

Calcular la intensidad de precipitación d de e las estaciones hidrológicas hidrológicas elegidas para un periodo de retorno de 100 años y una duración igual al tiempo de concentración

 

Calcular la precipitación med media ia de la microcuenca Mijitay Mijitayo, o, usando el método de las curvas Isoyetas.

Diego Acosta ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Jhon Bernal Bernal (   [email protected]  [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Carlos Rosero ( [email protected] ) [email protected] )  

 

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3. PROCEDIMIENTO

Para empezar a realizar el análisis de precipitaciones de la microcuenca en estudio, la ubicamos en la zona geográfica, y, en la página web encargada de estos asuntos, en este caso el instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales (IDEAM), consultamos las estaciones hidrológicas mas cercanas a la zona en la que se encuentra la cuenca. Para nuestro caso, encontramos 3 estaciones hidrológicas en las proximidades: Estación el Paraíso, Estación Obonuco y estación San Bernardo. Bernardo . Con ayuda de Google earth ubicamos las coordenadas de estas estaciones y observamos con mas claridad la proximidad de estas, a la micro cuenca.

Fig. 1 Ubicación de estaciones en el área geográfica, tomado tomado de Google Earth 

En esta misma página web, descargamos las curvas IDF de cada una, con los respectivos datos de precipitación.

Diego Acosta ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Jhon Bernal Bernal (   [email protected]  [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Carlos Rosero ( [email protected] ) [email protected] )  

 

 

Gráfica. 1 Curva de intensidad vs duración de frecuencia (IDF), Estación El paraíso, Tuquerres, Nariño. (IDEAM)

 

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Gráfica. 2 C urva de intensidad vs duración de

frecuencia (IDF), Estación San Bernardo, Nariño. (IDEAM)

Diego Acosta ( d [email protected] [email protected] )  ,, Jhon Bernal (   [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] [email protected] )  ,, Carlos Rosero ( [email protected] [email protected] )   ) 

 

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Gráfica. 3 Curva de intensidad vs duración de frecuencia (IDF), Estación Obonico, Pasto, Nariño. (IDEAM) 

Diego Acosta ( d [email protected] [email protected] )  ,, Jhon Bernal (   [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] [email protected] )  ,, Carlos Rosero ( [email protected] [email protected] )   ) 

 

3.1.

INTENSIDAD DE PRECIPITACION

Teniendo las curvas IDF de cada estación, el primer paso es calcular la intensidad de precipitación de cada una, mediante la ecuación:

Ecuación 1

Donde I, es la intensidad, D, es la duracion y C1 y C2, son constantes obtenidad de la siguiente tabla:

Tabla 1 Valores para la ecuación de Intensidad de  precipitación  precipit ación 

Para este caso, vamos a trabajar con un periodo de retorno (TR) de 100 años y una duración (D) igual al tiempo de concentración (Tc). 3.1.1. TIEMPO D DE E CONC CONCENTRACION ENTRACION El tiempo de concentración se define como el tiempo mínimo necesario para que todos los puntos de una cuenca estén aportando agua de escorrentía de forma simultánea al punto de salida, punto de desagüe o punto de cierre. Está determinado por el tiempo que tarda en llegar a la salida de la cuenca el agua que procede del punto hidrológicamente más alejado, y representa el momento a partir del cual el caudal de escorrentía es constante, al tiempo que máximo. La determinación del tiempo de concentración se realiza con ayuda de tablas o ecuaciones empíricas, siendo las más utilizadas, en cuanto a las ecuaciones, las de Ventura-Heras, Kirpich y la Dirección General de Carreteras (España).

 

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Ecuación 2

Ecuación 3

Ecuación 4

Calculamos el tiempo de concentración de la microcuenca Mijitayo, teniendo en cuenta las unidades de cada ecuación y que gracias al estudio morfométrico conocemos los parámetros que necesitamos para hacer este cálculo. Diego Acosta ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Jhon Bernal Bernal (   [email protected]  [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Carlos Rosero ( [email protected] ) [email protected] )  

 

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ECUACION DE KIRPICH Ecuación 5

−,  = 37,8     = 0,027940,1550  7940  

ECUACION DE VENTURA – HERAS

Ecuación 6

.   7,93 13,08  = ( )∗   = 0,406 406  = 24, 24,33     √ 13,08 13,08 19,3  

ECUACION DIRECCION GENERAL DE CARRETERAS

 = 0,3   7,930⁄    , = 0,53  = 31,9    1550 7,94 

Ecuación 7

Como en las tablas se dan datos de duración de 15, 30, 60… etc. Minutos,

tomamos el valor de 30 minutos, que es el más aproximado: TIEMPO DE CONCE NTRA CION = 30 30 m minu inuttos = DURA CION

En cada una de las curvas IDF, se nos presenta una tabla con los datos de las intensidades para diferentes periodos de retorno y diferentes duraciones, por lo que elegimos la intensidad de precipitación para un periodo de retorno de 10 años periodo de retorno de 10 años y una de duración de 30 minutos.

3.1.2. CALCULO DE LA INTENSIDAD DE PRECIPITACION PRECIPITACION

Diego Acosta ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Jhon Bernal Bernal (   [email protected]  [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Carlos Rosero ( [email protected] ) [email protected] )  

 

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Tabla 2. Intensidades de precipitación para diferentes duraciones y tiempos de retorno, Estación Obonuco. (IDEAM)

ESTACION OBONUCO: Intensidad de precipitación = 50,1 mm/h

Tabla 3. Intensidades de precipitación para diferentes duraciones y tiempos de retorno, Estación San

Bernardo. (IDEAM) 

ESTACION SAN BERNARDO: Intensidad de precipitación = 88,5 mm/h

Tabla 4. Intensidades de precipitación para diferentes duraciones y tiempos de retorno, Estación El Paraiso. (IDEAM) 

ESTACION EL PARAISO: Intensidad de precipitación = 71,0 mm/h

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3.2.

PRECIPITACION MEDIA  – METODO DE LAS ISOYETAS  

Este método consiste en trazar curvas de igual precipitación (isoyetas) para un período determinado en el área de estudio. Una vez trazadas las isoyetas se calculan las áreas entre líneas limítrofes, y cada una de ellas se multiplica por el promedio de precipitación del área correspondiente. Como del estudio morfológico de la microcuenca, obtuvimos la delimitación de la cuenca, en un archivo CAD georreferenciado, importamos este, al programa

 ARCGIS, en el cual nos vamos a apoyar para realizar las curvas curvas isoyetas.

Después de importar el archivo CAD a ARCGIS, Importamos los puntos en los cuales están las estaciones, teniendo en cuenta que estén en el mismo sistema de coordenadas. En este caso se usan las coordenadas WGS 84 en la zona 18 Norte. Obtenidos anteriormente los datos de intensidad de precipitación de cada estación, realizamos una tabla con las coordenadas de cada estación.

ID

X

Y

Z

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243711

132548

50.1

2

273855

170183

88.6

3

206530

118461

71.0

Importamos esta tabla a ARCGIS, siendo cuidadosos en la configuración, y Ubicamos en el plano los puntos de las estaciones.

Verificando que los datos de la tabla hayan sido reconocidos correctamente por el programa, usamos la herramienta Raster Interpolation/SPLINE, vigilando cuidadosamente la configuración, obteniendo como resultado el siguiente plano.

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 Ahora, hacemos uso de la herramienta Raster Surface/CONTOUR, para que el programa realice una interpolación de los datos y se puedan obtener más

curvas isoyetas, para nuestro caso las hacemos cada 1 mm/h, obteniendo:

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Una vez el programa realizó la interpolación, podemos observar que varias curvas isoyetas ahora pasan por el área de nuestra cuenca, por lo que solo estas nos interesan. Para realizar un recorte de las curvas de interés, usamos la herramienta CLIP de la pestaña Geoprocessing de ARCGIS. Ingresamos la capa de las curvas isoyetas y ponemos como limite el área de nuestra cuenca.

 Ahora, convertimos cada espacio entre isoyetas en un área, con la ayuda de la herramienta Data management tools/FEATURES

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Para poder calcular estas áreas y concretar correctamente el método de las isoyetas, combinamos todas estas áreas en una sola capa y exportamos este archivo de ARCGIS a un formato CAD (dwg), Para así en AUTOCAD hallar las respectivas áreas con el comando LIST.

Diego Acosta ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Jhon Bernal Bernal (   [email protected]  [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Carlos Rosero ( [email protected] ) [email protected] )  

 

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Organizamos estos datos obtenidos en una hoja de EXCEL, para realizar las respectivas operaciones para calcular la precipitación media de la microcuenca Mijitayo, convirtiendo primero el área a km y luego a porcentaje %.

CUADRO DE PROMEDIO PONDERANTE

ISOYETA 64 64 –  –  63 63 63 –  –  62

AREA (km^2) 0.08 0.40

AREA (%) 0.63 3.04

PROMEDIO ISOYETA 63.5 62.5

62 – 61 61 61 –  –  60 60 60 –  –  59 59 59 –  –  58 58 58 –  –  57 57 57 –  –  56 56 56 –  –  55 55 55 –  –  54

0.75 0.85 0.89 0.83 0.84 0.94 1.20 1.37

5.77 6.46 6.80 6.35 6.39 7.22 9.21 10.47

61.5 60.5 59.5 58.5 57.5 56.5 55.5 54.5

PROMEDIO PONDERANTE 0.40 1.90 3.55 3.91 4.05 3.72 3.67 4.08 5.11 5.71

Diego Acosta ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Jhon Bernal Bernal (   [email protected]  [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Carlos Rosero ( [email protected] ) [email protected] )  

 

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PRECIPITACION MEDIA – MEDIA – METODO  METODO DE LAS ISOYETAS Ingeniería Civil – Hidrología 54 54 –  –  53 53 53 –  –  52 52 52 –  –  51 51 51 –  –  50 TOTAL

1.85 1.98 1.09 0.00 13.07

14.12 15.13 8.36 0.04 100.00

53.5 52.5 51.5 50.5

7.55 7.94 4.30 0.02 55.92

CONCLUSIONES

4. Como resultado del método de la ISOYETAS, obtuvimos que la precipitación media de la microcuenca Mijitayo es de 55,92 mm/h. 5. La disponibilidad de información como datos de precipitación, c curvas urvas IDF y otros datos hidrológicos, es fundamental en la precisión de cálculos como los realizados a lo largo de este informe. Al presentar solo 3 estaciones hidrológicas en las cercanías de nuestra microcuenca, el resultado obtenido puede no ser tan preciso.

Diego Acosta ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Jhon Bernal Bernal (   [email protected]  [email protected] ) ,  , Roberto Moncayo ( [email protected] ) [email protected] ) ,  , Carlos Rosero ( [email protected] ) [email protected] )  

 

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BIBLIOGRAFIA

  MONSALVE SÁENZ, Germán. Hidrología en la Ingeniería. Editorial Escuela de



Ingeniería. Santafé de Bogotá, Colombia.   PLAN DE ORDENAMIENT ORDENAMIENTO O TERRITORIAL MUNICPIO DE PASTO



  PLAN DE ORDENAMIENTO Y MANEJO DE CUANCAS HIDROGRAFICAS DEL



MUNICIPIO DE PASTO   Manejo del recurso hídrico y estrategias para su gestión integral en la microcuenca Mijitayo, Pasto Colombia, Sandra Milena Madroñero Palacios; Turrialba, Costa Rica, 2006    EL ANÁLISIS HIDROLOGICO DE LAS CUENCAS FLUVIALES APLICADO AL ESTUDIO HIDROGRÁFICO José María Senciales González Departamento de Geografía. Universidad de Málaga    INSTITUTO DE HIDROLOGIA, METEOROLOGIA Y ESTUDIOS AMBIENTALES (IDEAM), Colombia. 

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