Cap 7 Hidrologia Evaporacion

7/25/2019 Cap 7 Hidrologia Evaporacion

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CAPITULO 7 CURSO DE HIDROLOGIACURSO DE HIDROLOGIA

PROF. MANUEL MALDONADO

DONGO

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYORUNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR

DE SAN MARCOSDE SAN MARCOS

FACULTAD DE CIENCIAS SOCIALESFACULTAD DE CIENCIAS SOCIALES

ESCUELA ACADEMICOESCUELA ACADEMICO

PROFESIONAL DE GEOGRAFIAPROFESIONAL DE GEOGRAFIA



• CAP, 7 EVAPORACION YEVOTRANSPIRACION POTENCIAL

7.1 Generalidades, Evaporación métodosestadísticos, estimación de la radiaciónsolar en base a la heliofania y temperatura.Correlación y regresión Balance Hídrico

7.2 étodos de !hornth"aite, #enman y !urc.étodos de Blaney $ Criddie

7.3 %eterminación de la evotranspiración en

parcelas, por lisímetro. &plicación de la E. !.#. 'esumen y evaluación de las técnicaspara estimar la evaporación de embalses.#roblemas

• #rimer e(amen parcial



7.1 General!a!e", E#a$%ra&'n ()*%!%"General!a!e", E#a$%ra&'n ()*%!%"e"*a!+"*&%", e"*(a&'n !e la ra!a&'n "%lar ene"*a!+"*&%", e"*(a&'n !e la ra!a&'n "%lar ena"e a la -el%ana / *e($era*0ra. C%rrela&'n /a"e a la -el%ana / *e($era*0ra. C%rrela&'n /rere"'n alan&e H+!r&%rere"'n alan&e H+!r&%

• In*r%!0&&'nIn*r%!0&&'n• La e#a$%ra&'nLa e#a$%ra&'n es una etapa permanente del &&l%&&l%

-!r%l'&%-!r%l'&%. Hay e#a$%ra&'ne#a$%ra&'n en todo momento ydesde toda super)cie h*meda. Considerada como unen'(en% $0ra(en*e +"&%, la e#a$%ra&'nla e#a$%ra&'n es el

$a"ae !el a0a al e"*a!% !e #a$%r4$a"ae !el a0a al e"*a!% !e #a$%r4 sin embargohay otra evaporación, la provocada por la actividad delas plantas y +ue recibe el nombre de *ran"$ra&'n.*ran"$ra&'n.

• %e modo general, la e#a$%ra&'n, la e#a$%ra&'n se puede estudiarpor separado, a partir de las super)cies libres del agua

5la%", e(al"e", r+%", &-ar&a"6, a partir de lanieve, a partir del suelo y a partir de las plantas5*ran"$ra&'n6.5*ran"$ra&'n6.

• bien se puede estudiar la evaporación total en unacuenca, sin tomar en cuenta las formas particulares+ue adopta- a esta evaporación total se llamaevapotranspiración.



• El fenómeno de la e#a$%ra&'nla e#a$%ra&'n a partir delos espeos de agua es compleo, peropodemos es+uemati/arlo del modo +ue sigue.

La" (%l)&0la" !e la "0$er&e lreLa" (%l)&0la" !e la "0$er&e lread+uieren ener+a &n)*&aener+a &n)*&a por acción de laener+a "%larener+a "%lar y vencen la retención de lamasa de agua, "alen al are"alen al are y se acumulanformando una &a$a en&(a !el a0a&a$a en&(a !el a0a- para+ue contin*e el $r%&e"%el $r%&e"% es necesarioremover esta capa de vapor de agua y esto lo

hace el #en*%.• El $a$el !e la *e($era*0ra$a$el !e la *e($era*0ra es doble0

aumenta la ener+a &n)*&aener+a &n)*&a de lasmoléculas y disminuye la *en"'n "0$er&al*en"'n "0$er&al

+ue trata de retenerlas.



• Fa&*%re"Fa&*%re"

• %e todos l%" a&*%re"l%" a&*%re" +ue intervienen en laevaporación, los principales son l%" (e*e%r%l'&%"8l%" (e*e%r%l'&%"8

ra!a&'n "%lar, *e($era*0ra !el are, la $re"'nra!a&'n "%lar, *e($era*0ra !el are, la $re"'n!e #a$%r, el #en*% / en (en%r ra!% la $re"'n!e #a$%r, el #en*% / en (en%r ra!% la $re"'na*(%")r&aa*(%")r&a. Estos factores son los +ue provocan laevaporación. %ebido a +ue la ra!a&'n "%larla ra!a&'n "%lar es elfactor m1s importante, la e#a$%ra&'nla e#a$%ra&'n varía con lala

la**0!, )$%&a !el a9%, -%ra !el !+a /la**0!, )$%&a !el a9%, -%ra !el !+a /&%n!&%ne" !e n0%"!a!.&%n!&%ne" !e n0%"!a!.

• 2a *a"a !e e#a$%ra&'n*a"a !e e#a$%ra&'n desde un suelo saturado esapro(imadamente igual a la e#a$%ra&'nla e#a$%ra&'n desde una

super)cie de agua cercana, a la misma *e($era*0ra*e($era*0ra.• &l comen/ar a secarse el suelo la e#a$%ra&'nla e#a$%ra&'n

disminuye, y )nalmente cesa por+ue no e(iste unmecanismo +ue *ran"$%r*e el a0a*ran"$%r*e el a0a desde una

$r%0n!!a! a$re&ale$r%0n!!a! a$re&ale.



• En cuanto a los efectos de la &al!a! !el&al!a! !ela0aa0a, puede decirse +ue la presencia de saleshace disminuir ligeramente la e#a$%ra&'nla e#a$%ra&'n.

En el a0a !e (ara0a !e (ar, por eemplo, es del ordende 3 4 menor +ue en el agua dulce.el agua dulce.• 5uiere decir +ue los efectos de la "aln!a!la "aln!a!

pueden despreciarse en la estimación de lala

e#a$%ra&'ne#a$%ra&'n de un embalse. E#a$%ra&'n en E(al"e"E#a$%ra&'n en E(al"e"

• 2a medida !re&*a !e la e#a$%ra&'n!re&*a !e la e#a$%ra&'n en elcampo n%n% e" $%"lee" $%"le, en el sentido en +ue se

puede medir la $r%0n!!a! !e 0n r+%, la$r%0n!!a! !e 0n r+%, la$re&$*a&'n,$re&$*a&'n, etc. %ebido a esto se handesarrollado una serie de técnicas paraestimar la evaporación desde la super)cie de

un embalse.



• M)*%!% N%(%ra(a !e Pen(anM)*%!% N%(%ra(a !e Pen(an• #enman en 89:; propuso dos formas para calcular la

evaporación diaria, Eo, en mm. a partir de una super)cielibre de agua. 2a primera de ellas mediante el uso de unnomograma y la segunda mediante un balance energético.

• #ara el uso del nomograma <)g. =.8> se re+uiere lasiguiente información0

• t 6 temperatura media del aire en oC.• h 6 humedad relativa media• u3 6 velocidad media del viento a 3 m. de altura, en m?sg.• n?% 6 %uración relativa de insolación• n 6 duración de insolación efectiva <medida por el

heliógrafo>• % 6 %uración del día astronómico < desde la salida hasta

la puesta del sol>• n?% 6 cielo completamente cubierto• n?% 6 8 cielo completamente despeado• Hel%ana rela*#aHel%ana rela*#a 0 'elación horas de radiación y

nubosidad



• Tan?0e" !e e#a$%ra&'n.;Tan?0e" !e e#a$%ra&'n.;

• 7e pueden clasi)car en tres grupos, seg*n +ue esténdispuestos en la "0$er&e !el "0el%, en*erra!%""0$er&e !el "0el%, en*erra!%"en )"*e % @%*an!%en )"*e % @%*an!%.

Tan?0e" &%l%&a!%" en la "0$er&e !el "0el%.;Tan?0e" &%l%&a!%" en la "0$er&e !el "0el%.;• !ienen la ventaa de 0na n"*ala&'n "en&lla y sus

resultados n% &%rren el re"%n% &%rren el re"% de ser falseados porsalpicaduras de gotas de lluvia. 7on, en cambio, (0/(0/

"en"le""en"le" a las variaciones de la *e($era*0ra*e($era*0ra delare y a los efectos de la insolación. .• & este grupo pertenece el tan+ue llamado Cla"e A,

!el U.S. @eather Bureau. !iene un di1metro de838.9 cm. y una profundidad de 3A.: cm. Est1

construido de hierro galvani/ado no pintado ycolocado sobre un bastidor de madera a unos 8A cm.del suelo. Es el usado entre nosotros. #ara hallar lae#a$%ra&'n en el embalse puede emplearse uncoe)ciente an0al !e <.7. #ara períodos menores loscoe)cientes son variables.



• Tan?0e" en*erra!%".;Tan?0e" en*erra!%".;

• 7on menos sensibles a las variaciones de la*e($era*0ra !el are*e($era*0ra !el are y a los efectos !e la!e lan"%la&'n,n"%la&'n, pero en cambio las gotas de lluvia +ue

caen en su rededor pueden salpicar, y falsear lasmedidas. tra di)cultad es +ue no se podríadescubrir a tiempo una pe+uea fuga.

• & este grupo pertenece el *an?0e lla(a!%*an?0e lla(a!%

C%l%ra!%,C%l%ra!%, grandemente e(tendido en el oeste de losEstados nidos. !iene la %r(a !e 0n $r"(a%r(a !e 0n $r"(a cuyabase es un cuadrado de lado <.1B (. y cuya alturaes de <.B2 m. Es enterrado en el suelo de manera+ue sus aristas superiores ?0e!an <.1< (.?0e!an <.1< (. sobre la

super)cie del suelo.• Tan?0e" @%*an*e".;Tan?0e" @%*an*e".;

• 7u instalación y operación pueden resultar algocomplicadas adem1s de costosas. 2a tendencia espreferir el tan+ue Colorado instalado en la orilla delembalse.

+



• E#a$%r+(e*r% P&-e.;E#a$%r+(e*r% P&-e.;

• %e amplio uso en e"*a&%ne"e"*a&%ne"e#a$%r()*r&a",e#a$%r()*r&a", est1 constituido por un

tubo &l+n!r&% !e #!r% !e 2 &(&l+n!r&% !e #!r% !e 2 &(. de largoy 8.A cm. de di1metro. El *0% e"**0% e"*ra!0a!%ra!0a!% y encerrado en su $ar*e "0$er%r,mientras +ue su cobertura inferior est1obturada por una hoa circular de $a$el l*r%normali/ado de 3< ((3< (( de di1metro y D.A mmde espesor. )ada por capilaridad y mantenidapor un resorte. 2lenado el aparato de aguadestilada, ésta se evapora progresivamente através de la hoa de papel )ltro, la disminucióndel nivel del agua en el tubo permite calcularla tasa de evaporación <en mm por 3: horas,por eemplo>. El a$ara*% se instala bao

cubierta para mantenerlo aleado de la lluvia.



• Re!0&&'n !e la e#a$%ra&'n.;Re!0&&'n !e la e#a$%ra&'n.;• & )n de tener una idea del orden de magnitud de la

evaporación en embalses, vamos a considerar losvalores +ue alcan/ó la evaporación en Huancayo en

un par de aos <en mm>.

E F M A M A S O ND TOTAL

1 8A9 8== 8= 8:9 8=: 8A8 8F 89; 8; 339 3:8

3:9 3,8:817 89F 8:3 8A: 8:= 8=F 83= 3DF 3D; 3DD 8;9 38F33 3,8:=

• 7uponiendo un coe)ciente de D.F, la l1mina de

evaporación anual desde un embalse viene a ser0 <.7 2,1B2 > 1,<< ((.

• #ara 0n e"$e% !e a0a0n e"$e% !e a0a de 8 m3, elvolumen de agua evaporada en un aoresulta ser 8.A ( 8D m= , cantidad nadadespreciable.

! i d d



• !eniendo presente entonces +ue son grandeslas cantidades de agua +ue se pierden porevaporación, resultan usti)cados los intentos

+ue se hacen en el mundo por disminuir elfenómeno. 7e busca, por lo pronto, +ueseleccionar el sitio de un embalse de modo +uese produ/ca un mínimo de 1rea de e(posición

por unidad de almacenamiento. En algunoscasos de embalses pe+ueos se busca +uecubrirlos totalmente. 7e ha propuesto tambiénel uso de cubiertas otantes y de material

granular otante, pero aun+ue ambos métodosson efectivos su aplicación es todavíademasiado costosa. El uso de rompevientos esefectivo sólo en embalses pe+ueos.

'E * '



• E#a$%*ran"$ra&'nE#a$%*ran"$ra&'n

• %el agua +ue 0na $lan*a a"%re0na $lan*a a"%re del suelosólo una parte muy pe+uea se +ueda para%r(ar l%" *e!%" !e la $lan*a4%r(ar l%" *e!%" !e la $lan*a4 el restoregresa a la a*('"era en %r(a !e #a$%r,a*('"era en %r(a !e #a$%r, con)gurando la *ran"$ra&'n.*ran"$ra&'n. Este fenómenode la *ran"$ra&'n*ran"$ra&'n constituye una fase muyimportante del ciclo hidrológico, por+ue es el

mecanismo principal por medio del cual el aguaprecipitada a *erra rere"a a la a*('"era.*erra rere"a a la a*('"era.

• &l estudiar el alan&e -+!r&%alan&e -+!r&% de una cuenca, elinterés recae en la de terminación de las

$)r!!a" *%*ale"$)r!!a" *%*ale" de a0aa0a, es decir por e#a$%ra&'ne#a$%ra&'n y por *ran"$ra&'n.*ran"$ra&'n. &dem1s,desde el punto de vista pr1ctico es muy difícile#al0ar $%r "e$ara!%e#al0ar $%r "e$ara!% cada pérdida. La"La"$)r!!a" *%*ale" !e a0a$)r!!a" *%*ale" !e a0a constituyen lae#a$%*ran"$ra&'n.e#a$%*ran"$ra&'n.

El té i ' l * ' * l



• El término e#a$%*ran"$ra&'n $%*en&ale#a$%*ran"$ra&'n $%*en&alfue introducido por T-%rn*-Ja*eT-%rn*-Ja*e y se de)necomo la $)r!!a *%*al !e a0ala $)r!!a *%*al !e a0a +ue ocurriría

si en ning*n momento e(istiera de)ciencia dea0aa0a en el suelo para el uso de lala#ee*a&'n.#ee*a&'n.

• 7e de)ne 0"% &%n"0n*#%0"% &%n"0n*#% la suma de la

evapotranspiración y el agua utili/adadirectamente para construir los teidos de lasplantas. 2a distinción entre los términosevapotranspiración potencial y uso consuntivoes m1s +ue todo académica, por+ue lasdiferencias numéricas caen siempre dentro delos errores de medición y por 8D com*n se

tratan como términos sinónimos.

E l ! '* ! ' i t



En los $r%/e&*%" !e rra&'n$r%/e&*%" !e rra&'n interesahacer un &l&0l% $re#%&l&0l% $re#% de lasne&e"!a!e" !e a0ane&e"!a!e" !e a0a de los &0l*#%"&0l*#%".

Estas necesidades de agua, +ue van aser satisfechas mediante el re%el re%,vienen a constituir la

e#a$%*ran"$ra&'ne#a$%*ran"$ra&'n o el usoconsuntivo. #ara el c1lculo de estascantidades de agua se han desarrollado()*%!%" a"a!%"()*%!%" a"a!%" en !a*%"!a*%"(e*e%r%l'&%"(e*e%r%l'&%", de los cuales los m1sconocidos son el de T-%rn*-Ja*eT-%rn*-Ja*e y elde lane/;Cr!!lelane/;Cr!!le. &mbos se usan

entre nosotros.

Mét d ti l



• Métodos para estimar laevapotranspiración en una cuenca

• 2a e#a$%*ran"$ra&'ne#a$%*ran"$ra&'n en una cuenca es

considerada como la e#a$%ra&'nla e#a$%ra&'n$r%&e!en*e !e la "0$er&e !el a0a, el$r%&e!en*e !e la "0$er&e !el a0a, el"0el%, la ne#e, el -el%, la #ee*a&'n / !e"0el%, la ne#e, el -el%, la #ee*a&'n / !e%*ra" "0$er&e", (" la *ran"$ra&'n%*ra" "0$er&e", (" la *ran"$ra&'n. Io

es posible medir la evapotranspiracióndirectamente de una región de dimensionesimportantes en condiciones naturales. #or estara/ón, la estimación de la evapotranspiración

para períodos largos de tiempo se calculautili/ando el ()*%!% !el alan&e -+!r&%()*%!% !el alan&e -+!r&% ypara valores a corto pla/o mediante lautili/ación de rela&%ne" e($+r&a".rela&%ne" e($+r&a".

M)* ! ! l l -+!



• M)*%!% !el alan&e -+!r&%

• Estos métodos est1n basados en el principio de&%n"er#a&'n !e la (a"a&%n"er#a&'n !e la (a"a aplicado a una parte

del &&l% -!r%l'&%.&&l% -!r%l'&%. Como la evaporación es laincógnita, deben conocerse los dem1s términos dela ecuación, lo cual no es f1cil debido aldesconocimiento de la mayoría de loscomponentes del ciclo hidrológico terrestre.

• & nivel de cuenca, la tasa de e#a$%*ran"$ra&'ne#a$%*ran"$ra&'n puede obtenerse a partir de la ecuación de balance

E = P (Q+dS/dt)/ AE = P (Q+dS/dt)/ A,,

• %onde EE 6 Evaporación- PP6 #recipitación en mm• K>K> Caudales de escurrimiento super)cial y

subterr1neo

• S >S > &lmacenamiento y AA 6 Jrea considerada

7i l b l li d ti



• 7i el balance se reali/a para un paso de tiempoanual, puede considerarse +ue no e(istenvariaciones en el almacenamiento <dS/dt=0>, por

lo cual la e(presión anterior se reduciría a EE >> PP ;; qq ,,

• donde q=Q/Aq=Q/A es valor medido en la secciónaforada de cierre de la cuenca considerada.

• 7i el paso de tiempo considerado es menor +ueel ao, el término de almacenamiento no podr1despreciarse <dS/dt¹0> y la formulación ser1

EE >> PP ;; qq == ds/dt ds/dt ,donde ss es el almacenamiento por unidad de 1rea.#ara resolver esta ecuación, se estima unarelación lineal entre almacenamiento y

evapotranspiración,



E = Ep S/SE = Ep S/S00

•donde s es el almacenamiento

especi)cado como humedad almacenadaen las capas

•super)ciales del suelo y S0 un valor para

el cual E = EpE = Ep, con EpEp la evapotranspiraciónpotencial. Generalmente se acepta SS00

igual a la capacidad de campo delper)l del suelo.

M)*%!%" a"a!%" en 'r( la"



• M)*%!%" a"a!%" en 'r(0la"e($+r&a"

• 2a estimación de la e#a$%*ran"$ra&'nla e#a$%*ran"$ra&'n

$%*en&al 0*lan!% %r(0la&%ne" e($+r&a"$%*en&al 0*lan!% %r(0la&%ne" e($+r&a"depende de la fuente de datos disponible y delauste del método a las condiciones locales. Engeneral, las formulaciones se clasi)can en0

basadas en temperaturas y basadas en radiación.• %entro de las primeras se encuentran las

ecuaciones de T-%rn*-Ja*e / !e Harrea#e"T-%rn*-Ja*e / !e Harrea#e"como a+uellas m1s utili/adas. 2a *nica

usti)cación para utili/ar estas fórmulas en elc1lculo de la e#a$%*ran"$ra&'ne#a$%*ran"$ra&'n es elre+uerimiento mínimo de datos y el paso detiempo mínimo recomendado es un mes.

• M)*%!% !e T-%rn*-Ja*eM)*%!% !e T-%rn*-Ja*e



• M)*%!% !e T-%rn*-Ja*eM)*%!% !e T-%rn*-Ja*e• Kue desarrollado en los Estados nidos, en

e(perimentos reali/ados entre las latitudes 39L a :=LIorte, en tan+ues de : m3 y nivel fre1tico constante amedio metro de profundidad. 7e puede aplicar conrelativa con)an/a en regiones de clima similar es deciren regiones h*medas. El procedimiento a seguir es elsiguiente0

• Pr(er%.; Calcular e > 1 5 1< *I6e > 1 5 1< *I6aa

• e 6 evapotranspiración potencial mensual, en mm. pormes de =D días de 83 horas de duración.• * 6 temperatura media mensual, en oC, en el mes

considerado.• i 6 <t?A> 8.A8: Mndice térmico mensual• N 6 O i Mndice térmico anual• a > <.<1 I : <.a > <.<1 I : <. fórmula simpli)cada de 7erra• Se0n!%PP Corregir el valor calculado de e, seg*n el

n*mero real de días del mes considerado y la duracionde cada día. #ara ello, dicho valor debe multiplicarsepor un factor +ue se obtiene de la tabla =.3.



• M)*%!% !e lane/ Cr!!le



• M)*%!% !e lane/;Cr!!le• Kue desarrollado también en los Estados nidos,

pero en e(perimentos reali/ados en la regiónoeste, en $ar&ela", l"+(e*r%" / *an?0e"en $ar&ela", l"+(e*r%" / *an?0e" 7e

puede aplicar con relativa con)an/a en regionesde clima similar, es decir en regiones 1ridas osemi1ridas. P

• 2a fórmula obtenida por estos investigadores esla siguiente0

0> . P 5.12:<.B7*6 >.0> . P 5.12:<.B7*6 >.• u 6 uso consuntivo mensual, en mm.• Q 6 coe)ciente empírico mensual, seg*n el tipo

de cultivo y su estado de desarrollo.• # 6 porcentae de iluminación mensual con

respecto a la anual <tabla =.=>• t 6 temperatura media mensual, en %C.• !ambién obtuvieron una fórmula similar para

cubrir todo el período vegetativo de las plantas0

• 00 > U QU > Q !! (3 18)



• 0 >0 > U > Q.U > Q. !! (3.18)

• u = uso consuntivo estacional, en mm.• 6 coe)ciente empírico estacional.•

f 6 el mismo signi)cado anterior 6 p <;.83 RD.:AF t>

• 2a tabla =.: proporciona los valores del coe)ciente

estacional para diversos cultivos y el valorm1(imo del coe)ciente mensual Q. 2os valores i ndivi dua 8 es de Q, mes a mes, dependen del estadode desarrollo del cSltivo.

•

Ee($l% 3.BEe($l% 3.B• ostrar, en forma tabulada, la manera cómo se

efect*an los c1lculos en el método de BlaneyPCriddle.

Cap 7 Hidrologia Evaporacion

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