PRECIPITACIONLa precipitacin es la liberacin de agua de la atmsfera para alcanzar la superficie de la tierra. El trmino "precipitacin" abarca todas las formas de agua que son liberadas por la atmsfera, incluyendo nieve, granizo, aguanieve y lluvia. Es el principal aporte de agua a una zona de captacin del ro y como tal necesita una evaluacin cuidadosa en cualquier estudio hidrolgico. Aunque las precipitaciones son relativamente fciles de medir (otras tipos de precipitacin son ms difciles) es muy difcil de medir con precisin y, para agravar el problema, adems es muy variable dentro de un rea de captacin.FORMACION DE LA PRECIPITACIONLa capacidad del aire para sostener el vapor de agua depende de la temperatura: al enfriar el aire se mantiene menos vapor de agua. Cuando una masa de aire clido y hmedo se enfra luego ste se saturar con vapor de agua y, finalmente, el vapor de agua se condensa en agua lquida o slida (por ejemplo, agua o nieve). El agua no se condensa espontneamente sin embargo; es necesario que haya pequeas partculas presentes en la atmsfera, llamados ncleos de condensacin, sobre el cual forma el agua o la nieve.Las gotitas de agua o de hielo que se forman en ncleos de condensacin son normalmente demasiado pequeos para caer a la superficie en forma de precipitacin; necesitan crecer con el fin de tener la masa suficiente para superar las fuerzas inspiradoras dentro de una nube. As que hay tres condiciones que deben cumplirse antes de la formacin de la precipitacin :1. Enfriamiento de la atmsfera2. La condensacin en ncleos3. Crecimiento de las gotitas de agua / hielo.TIPOS DE PRECIPITACIONESLa precipitacin puede ser debido a(i) La conveccin trmica (precipitacin convectiva): este tipo de precipitacin es en forma de tormentas locales y es tpico de los trpicos. El aire cercano a la tierra se calienta y se eleva debido a su baja densidad, se enfra adiabticamente hasta formar una nube en forma de coliflor, que finalmente estalla en una tormenta de truenos. Cuando se acompaa de vientos destructivos, se les llama 'tornados.

(ii) Conflicto entre dos masas de aire (precipitacin frontal) -Cuando dos masas de aire debido a los contrastes de temperatura y densidades chocan entre s, la condensacin y la precipitacin se producen en la superficie de contacto, Fig. 2.1. Esta superficie de contacto se llama frente o "superficie frontal. Si una masa de aire fro expulsa a una masa de aire caliente se le llama un "frente fro" y si una masa de aire clido sustituye a la masa de aire fro en retirada, se le llama un "frente clido'. Por otra parte, si las dos masas de aire se extraen simultneamente hacia una zona de baja presin, la parte frontal desarrollada es estacionaria y se llama un "frente estacionario '. El Frente fro provoca intensas precipitaciones en zonas relativamente pequeas, mientras que la precipitacin debido al frente clido es menos intensa, pero se extiende sobre un rea relativamente grande. Los frentes fros se mueven ms rpido que los frentes clidos y por lo general superan a ellos, las superficies frontales de aire fro y caliente se deslizan uno contra el otro. Este fenmeno se llama 'oclusin' y la superficie frontal resultante se llama un "frente ocluido '.

(iii) Precipitacin orogrfica (precipitacin orogrfica) -La elevacin mecnica de aire hmedo sobre barreras montaosas, provoca fuertes precipitaciones en el lado de barlovento (Fig. 2.2). Por ejemplo Cherrapunji en la cordillera del Himalaya y Agumbe en los Ghats occidentales del sur de la India tienen una precipitacin orogrfica muy pesada de 1,250 cm y 900 cm (promedio anual de lluvia), respectivamente.(iv) Ciclnica (ciclnica precipitacin): este tipo de precipitacin debido a la elevacin del aire hmedo que convergen en un cinturn de baja presin, es decir, debido a las diferencias de presin creadas por el desigual calentamiento de la superficie de la tierra. Aqu los vientos soplan en espiral hacia adentro en sentido antihorario en el hemisferio norte y en sentido horario en el hemisferio sur. Hay dos tipos principales de ciclones: ciclones tropicales (tambin llamados huracanes o tifones) de pequeo dimetro de 300 a 1.500 km que causan alta velocidad del viento y la precipitacin pesada, y el cicln extratropical de gran dimetro de hasta 3.000 kilometros causando amplia propagacin al tipo de precipitacin frontal.

MEDICIN DE LAS PRECIPITACIONLa precipitacin se puede medir por una red de pluvimetros que pueden ser sin grabacin o de grabacin.

El pluvimetro sin grabacin utilizado en la India es el pluvimetro de Symon (Fig. 2.3). Se compone de un embudo con un borde circular de 12,7 cm de dimetro y una botella de vidrio como un receptor. La carcasa metlica cilndrica se fija verticalmente a la base de mampostera con el borde del nivel de 30,5 cm por encima de la superficie del suelo. La lluvia que cae en el embudo se recoge en el receptor y se mide en un vidrio especial de medicin graduada en mm de lluvia; cuando est llena, puede medir 1,25 cm de lluvia.La precipitacin se mide cada da a las 08,30 horas. Durante las fuertes lluvias, se debe medir tres o cuatro veces en el da, a fin de evitar que el receptor se llene y desborde, pero la ltima medicin debe estar a 08,30 horas y la suma total de todas las mediciones durante las 24 horas previas consignadas como la precipitacin del da en el registro. Por lo general, las mediciones de lluvia se hacen a las 08.30 horas y, a veces a las 17:30 h tambin. As, la falta de registro del pluvimetro del Symon da slo la profundidad total de precipitaciones durante las ltimas 24 horas (es decir, la precipitacin diaria) y no da a la intensidad y duracin de las precipitaciones durante diferentes intervalos de tiempo de la jornada. A menudo es deseable proteger el medidor de ser daado por el ganado y para este propsito una valla de alambre de pas puede ser erigido a su alrededor.Pluvimetro con grabacinEsto tambin se le llama auto-grabacin, medidor automtico o integracin automtica de lluvia. Este tipo de medidor de lluvia, figuras. 2,4, 2,5 y 2,6, tiene una disposicin mecnica automtica que consiste en un mecanismo de relojera, un tambor con un papel de grfico fijo alrededor y una punta de lpiz, que dibuja la curva de masa de precipitaciones Fig. 2.7. A partir de esta curva de masa, la profundidad de la precipitacin en un momento dado, la tasa o la intensidad de las precipitaciones en cualquier instante durante una tormenta, tiempo de aparicin y el cese de las precipitaciones, se puede determinar. El manmetro est instalado en una plataforma de 45 de concreto o mampostera en el observatorio de la carcasa por el lado del pluvimetro ordinario a una distancia de 2-3 m de el. El medidor est instalado de modo que el borde del embudo es horizontal y a una altura de exactamente 75 cm por encima de la superficie del suelo. El pluvimetro de auto-grabacin se utiliza generalmente en conjuncin con un pluvimetro ordinario expuesta cerca, para su uso como estndar, por medio del cual las lecturas del medidor de lluvia de grabacin se pueden comprobar y si es necesario ajustar.

Hay tres tipos de medidores automtico de lluvia: Pluvimetro de cubo basculante, pesaje indicador y pluvimetro de tipo flotador.Pluvimetro de cubo basculante: Este consiste en un receptor cilndrico de 30 cm de dimetro con un embudo dentro (Fig. 2.4). Justo debajo del embudo de un par de cubos de inflexin pivotean de tal manera que cuando uno de las cubeta recibe una precipitacin de 0,25 mm desemboca en un tanque, mientras que la otra cubeta toma su posicin y se repite el proceso. La inclinacin de la cubeta acciona en el circuito elctrico que provoca que una pluma pueda moverse en un grfico envuelto alrededor de un tambor que gira mediante un mecanismo de reloj. Este tipo no puede grabar nieve.Pesaje indicador de la precipitacin: En este tipo de pluvimetro, cuando un cierto peso de la precipitacin se recoge en un tanque, que descansa sobre una balanza de resorte-palanca, hace que una pluma pueda moverse en un grfico envuelto alrededor de un tambor accionado a un reloj (Fig. 2.5). La rotacin del tambor establece la escala de tiempo, mientras que el movimiento vertical de la pluma registra la precipitacin acumulada.Pluvimetro de tipo flotador: En este tipo de pluvimetro, la lluvia se recoge en una cmara del flotador, el flotador se mueve hacia arriba lo que hace que una pluma pueda moverse en un grfico envuelto alrededor de un tambor accionado a un reloj (Fig. 2.6).Cuando la cmara del flotador se llena, el sifn de agua de forma automtica pasa a travs de un tubo de sifn permaneciendo en una cmara de sifn interconectado. El reloj gira el tambor una vez en 24 horas. El mecanismo del reloj necesita rebobinar una vez en una semana, tambin se sustituye el grfico envuelto alrededor del tambor. Este tipo de medidor es utilizado por IMD.

Los pesajes indicadores de precipitacin puede almacenar una moderada cada de la nieve que el operador puede pesar o fundir y registrar la profundidad equivalente de lluvia. La nieve puede fundirse en el propio medidor (ya que se recoge all) por un sistema de calefaccin instalado en ella o mediante la colocacin en el medidor de ciertos productos qumicos, tales como cloruro de calcio, etilenglicol, etc.

Automtico-radio-informes pluvimetroEste tipo de pluvimetro se utiliza en las zonas montaosas, que no son de fcil acceso para recoger los datos de lluvia de forma manual. Al igual que en el indicador de cubeta basculante, cuando las cubetas se llenan, dan impulsos elctricos iguales al nmero de mm de lluvia recogida que estn codificados en mensajes e impresos en un transmisor durante la transmisin. En la estacin receptora, estas seales codificadas son recogidos por el receptor UHF. Este tipo de pluvimetro se instal en el proyecto hidroelctrico Koyna en junio de 1966 por el IMD, Poona y est funcionando satisfactoriamente.RADARESLa aplicacin de radares en el estudio de la mecnica de tormenta, es decir, la extensin del rea, la orientacin y el movimiento de las tormentas de lluvia, es de gran utilidad. Las seales de radar reflejadas por la lluvia son tiles para determinar la magnitud de las precipitaciones pluviales y su distribucin espacial. Este mtodo se utiliza generalmente para complementar los datos obtenidos a partir de una red de pluvimetros. El IMD cuenta con una red bien establecida de radar para la deteccin de las tormentas elctricas y seis radares de alerta de cicln, en la costa oriental en Chennai, Kolkata, Paradeep, Vishakapatnam, Machalipatnam y Karaikal. Ver la imagen dada en la pgina siguiente.Ubicacin de pluvimetros-pluvimetros debe colocarse de tal manera de evitar la exposicin al efecto o la interceptacin por rboles o edificios cercanos vientoLa mejor ubicacin puede ser un suelo plano abierto como un aeropuertoLos registros de precipitacin son mantenidos por uno o ms de los siguientes departamentos: Departamento Meteorolgico de la India (IMD) Departamento de Obras Pblicas (PWD) Departamento de Agricultura Departamento de Rentas Departamento Forestal, etc.Ejemplo 2.1:El pluvimetro D no oper casi un mes durante el cual ocurri una tormenta. La precipitacin de la tormenta registrada en las tres estaciones de los alrededores de A, B y C fueron 8.5, 6.7 y 9,0 cm, respectivamente. Si el a.a.r para las estaciones son 75, 84, 70 y 90 cm, respectivamente, estime la precipitacin de tormenta en la estacin D.Solucin: Al igualar las relaciones de las precipitaciones tormentosas el a.a.r en cada estacin, la precipitacin tormentosa en la estacin D (PD) se estima como:

El valor promedio de Anlisis-La tendencia de los registros de lluvia en una estacin pueden levemente cambiar despus de algunos aos debido a un cambio en el entorno (o exposicin) de una estacin cualquiera debido a la llegada de un nuevo edificio, cerca, plantacin de rboles, la tala de un bosque cercano, que afectan al medidor debido al cambio en los patrones de viento o la exposicin. La consistencia de registros de la estacin en cuestin (por ejemplo, X) se prueba mediante una curva masa doble trazando el acumulado de precipitacin anual (o estacional) acumulada en la estacin X contra los valores acumulados concurrentes de precipitacin anual (o estacional)media para un grupo de estaciones en los alrededores, para el nmero de aos de registro (Fig. 2.9). Desde la parcela, el ao en que un cambio de rgimen (o ambiente) se ha producido se indica por el cambio en la pendiente de la lnea recta en el grfico. Los registros de precipitacin de la estacin de x se ajustan multiplicando los valores registrados de lluvia por la proporcin de las pendientes de las lneas rectas antes y despus del cambio en el entorno.

MEDICION DE LA PRECIPITACION MEDIA DE UN AREALa lluvia en un punto -Es la precipitacin en una sola estacin. Para reas pequeas de menos de 50 km2, lluvia en punto se puede tomar como la profundidad media de la zona. En grandes reas, habr una red de estaciones de lluvia de calibre. Como la lluvia sobre un rea grande no es uniforme, la profundidad media de la precipitacin sobre la zona est determinada por uno de los tres mtodos siguientes:

(i) Mtodo de la Media aritmtica: Se obtiene simplemente promediar aritmticamente las cantidades de precipitaciones en las estaciones pluviomtricas individuales en la zona, es decir,

Donde:

Este mtodo es rpido y sencillo, y produce buenas estimaciones en el pas plano, si los indicadores se distribuyen de manera uniforme y la precipitacin en diferentes estaciones no varan muy ampliamente de la media.(ii) Mtodo del Polgono de Thiessen : Este mtodo trata de permitir una distribucin no uniforme de medidores, proporcionando un factor de ponderacin para cada medidor. Las estaciones se representan en un mapa base y estn conectados por lneas rectas. Las bisectrices son perpendiculares a las lneas rectas ,uniendo las estaciones adyacentes para formar polgonos, conocidos como los polgonos de Thiessen (Fig. 2.10). Cada rea de polgono se supone que est influenciado por la estacin medidor de lluvia en su interior, es decir, si P1, P2, P3, .... son las lluvias en las estaciones individuales, y A1, A2, A3, .... son las reas de los polgonos que rodean estas estaciones, (reas de influencia), respectivamente, la profundidad media de las precipitaciones para toda la cuenca est dada por:

Donde :

Los resultados obtenidos son normalmente ms precisos que los obtenidos por la media aritmtica. Los medidores deben estar debidamente ubicados sobre la cuenca para obtener polgonos de forma regular. Sin embargo, una de las limitaciones graves del mtodo de Thiessen es su falta de flexibilidad, ya que un nuevo diagrama Thiessen tiene que ser construida cada vez si hay un cambio en la red de pluvimetros

(iii) Mtodo de las Isoyetas: En este mtodo, las precipitaciones puntuales se representan en un mapa base adecuado y las lneas de igual precipitaciones (isoyetas) se dibujan tomando en consideracin los efectos orogrficos y la tormenta morfolgica, Fig. 2.11. La precipitacin media entre las Isoyetas sucesivas tomadas como el promedio de los dos valores de isoyetas se multiplican con el rea entre las isoyetas, y esta se divide por el rea total que da la profundidad media de la precipitacin sobre toda la cuenca, es decir:

Donde : rea entre las dos isoyetas sucesivas

Este mtodo de anlisis da correctamente los mejores resultados.

EJEMPLO 1: Las precipitaciones en un punto, debido a una tormenta en varias estaciones pluviomtricas en una cuenca se muestran en la Fig. 2.10. Determine la profundidad superficial media de la precipitacin sobre la cuenca por los tres mtodos.

Datos

ESTACION PRECIPITACIONES REGISTRADAS P1, cmAREA DE POLIGONO INFLUYENTE (km2)Producto Pi x Ai km2-cm

A8.85705016

B7.69206992

C10.87207776

D9.26205704

E13.85207176

F10.45505720

G8.54003400

H10.56506825

I11.25005600

J9.53503325

K7.85204056

L5.22501300

M5.63501960

N6.8100680

O7.41601184

Total n=Pi =Ai=AixPi =

15133.1718066714

Solucin (i) mtodo de la media aritmtica

Solucin (ii) mtodo del Polgono de Thiessen

Solucin (iii) mtodo de las Isoyetas

ZONAISOYETASVALOR MEDIO DE ISOYETAS, P1-2 (cm)AREA ENTRE ISOYETAS A1-2Prooducto P1-2 x A1-2

1234

I1213.87209936

VI