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Tema 1.Introduccin al balance hdrico.

Balance Hdrico AnualEcuacin del balance anual

Medicin del Balance HdricoAnual

Julio C. Calvo-Alvarado. Ph.D.Escuela Ing. Forestal. ITCR

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Definicin

Un balance hdrico consiste, bsicamente, enla aplicacin del principio de conservacin demasa, tambin conocido como ecuacin decontinuidad.

La ecuacin de continuidad establece que,para cualquier volumen de agua arbitrario ydurante cualquier perodo de tiempo, ladiferencia entre las entradas y salidas delsistema estar condicionada por la variacindel volumen almacenado.

As, para cualquier zona, cuenca natural omasa de agua superficial, indica los valoresrelativos de entrada y salida del flujo y lavariacin del volumen de agua almacenadoen un perodo de tiempo dado.

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Balance Hdrico segn

intervalo de tiempo Los balances de paso diariorepresentan con

ms fidelidad la realidad, pero como

contrapartida, tienen la desventaja de necesitar

gran cantidad de datos para su aplicacin.

Los balances de paso mensualson muyutilizados por la buena representacin del sistemaanalizado y la informacin generalmente est ms

accesible.

Los balances de paso estacional o anualsonutilizados en cuencas con tiempos de respuesta

muy largos, o sea cuencas de gran superficie.

Similarmente a los balances mensuales, hay

ciertos trminos que pueden depreciarse por su

escasa o nula influencia, como por ejemplo la

variacin de almacenamiento temporario en

cauces.

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Ecuacin balance hdrico

P+QSI+QUI-ET-E-QSO-QUOMGSLSCHSGLSSN= 0

Entradas - Salidas Cambios de Almacenamiento error =0

donde:

P: Precipitacin.

QSI: Entrada de agua superficial a la cuenca o cuerpo de agua.

QUI: Entrada de agua subterrnea a la cuenca o cuerpo de agua.

ET: Evapotranspiracin.

E: Evaporacin.

QSO: Salida de agua superficial.

QUO: Salida de agua subterrnea.

M: Variacin del almacenamiento de humedad en el suelo y la zona no saturada.

G

: Variacin del almacenamiento en acuferos.SL : Variacin del almacenamiento en lagos y embalses.

SCH: Variacin del almacenamiento en canales de los ros.

SGL : Variacin del almacenamiento en glaciares.

SSN: Variacin del almacenamiento en coberturas de nieve.

: Trmino residual de discrepancia, error de medicin o estimacin.

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Simplificaciones Prcticas de la

ecuacinQSI: Entrada agua superficial a la cuenca es nula si no hay trasvases de agua

de otras cuencas

QUI: Entrada de agua subterrnea a la cuenca se asume nula si la divisoriatopogrfica coincide con la subterrneo ??

ET: Evapotranspiracin y E: Evaporacin se simplifican en ET porque ladificultad de calcularlos por aparte, y por lo general solo mtodos deestimacin indirecta existen.

QSO: Salida de agua superficial y QUO: Salida de agua subterrnea sesimplifican en Q si en el punto de aforo se miden los dos flujos

conjuntamente.SL : Variacin del almacenamiento en lagos y embalses, no se toma en

cuenta si no existen dentro de la cuenca.

SCH: Variacin del almacenamiento en canales de los ros, si la pendientedel rio mantiene flujo constante se como mnimo.

SGL : Variacin del almacenamiento en glaciares, no existe en nuestro pas.

SSN: Variacin del almacenamiento en coberturas de nieve, no existe ennuestro pas.

M: Variacin del almacenamiento de humedad en el suelo y la zona nosaturada y G: Variacin del almacenamiento en acuferos. Si es unbalance promedio de al menos 10 aos y a nivel anual (ao hidrolgico) elcambio de almacenamiento se asume nulo, es decir aos con excesocompensan aos con dficit, por lo tanto se asumen como cero.

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Ecuacin de Balance Hdrico

Anual para una Cuenca

P = Esc + Evpt Donde :

P = Precipitacin media anual Esc = Escorrenta media anual Evpt = Evapotranspiracin

media anual

= Cambio de almacenamientopromedio anual de agua subterrnea yhmedad del suelo.

Las unidades de la ecuacin pueden ser expresadas en alturamedia de agua (mm), volumen de agua (Hm3) o en forma deflujo (m3/s).

La ecuacin es validad para aos hidrolgicos y para un promediomayor a 10 aos, para proyectos de inversin de factibilidadcomo hidroelctricos se requiere de 30 aos.

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+

+

+

+

nula

igual

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Medicin de Balance Hdrico Anual

para una Cuenca

P = Esc + Evpt

ESC: o el caudal medido, es la componente con mayorexactitud si se toma un buen punto de aforo donde semida todas las escorrentas. Slo incluye los errores demedicin.

P: La precipitacin, medida puntualmente y regionalizadapor distintos mtodos (aritmtico, thissen, o isoyetas)tiene un grado de grado de confiabilidad bajo por los

errores del mtodo de medicin, del instrumental y desu posterior regionalizacin (lluvia areal). Se estima queel error de medicin de un pluvimetro puede estar 10%al 30% debido al viento y a factores topogrficos.

Evpt: la evapotranspiracin, por ser difcil de determinar enforma directa tiene muchos errores. Se utilizan mtodosindirectos, al que hay que sumarle los errores que secometen al medir varias variables involucradas en elclculo.

: Se asume cero?

Entonces

P = Esc + Evpt

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Balance Hdrico segn datos

disponibles

Cuencas con control fluviomtrico o cuencasaforadas.

Esc = P Evpt

Como se conoce P y Esc, y se asume es mnimo,se puede estimar Evpt. Pocas cuencas tienen esta

informacin.

Cuencas sin control fluviomtrico o cuencas noaforadas.

Evpt = P Esc

La esc no se conoce, pero se puede estimar Evpt,con lo cual se logra estimar indirectamente Esc.Mayora de cuencas en esta situacin, esimportante calibrar mtodos de estimacin.