Aguas Superficiales UNIVERSIDAD DE ORIENTE NUCLEO BOLIVAR ESC. CIENCIAS DE LA TIERRA DPTO. DE ING. CIVIL INGENIERIA SANITARIA Aguas Superficiales Integrantes: Prof.: Ing. Carlos Pérez Anzoátegui, Dayana Caballero, Julián Ciudad Bolívar, Agosto del 2009.

Aguas Superficiales Estado sanitario de la hoya. Calidad del agua. Caudales disponibles. Calidad del agua. Fuentes superficiales sin regulación. Fuentes superficiales que requieren regulación. Método de Diagrama de masas Método de meses secos Método estadístico de probabilidades. Ejemplo

Aguas superficiales Las aguas superficiales son aquellas que más vemos pues discurren por la superficie del terreno, como los arroyos de montaña, ríos, lagos y lagunas, embalses. TOTAL DE AGUA EN EL PLANETA AGUAS DE MAR ( 97 %) TOTAL DE AGUA DULCE NIEVE Y HIELO ( 77,3 %) NAPAS FREÁTICAS ( 21.9) AGUAS SUPERFICIALES DISPONIBLES (0.6 %) Biológica (presente en seres vivos) (3%) Atmosférica (7%) Humedad del suelo (33%) Ríos, lagos (57%) AGUA DULCE (3%) Nota: los porcentajes señalados son aproximados. Atrás Siguiente

EN LOS GLACIARES DE LOS CASQUETES POLARES Y CUMBRES DE ALTAS MONTAÑAS. Distribución de las aguas existentes en la Tierra TIPOS DE AGUA DONDE SE ENCUENTRAN VOLUMEN (en Km³) PORCENTAJE DEL TOTAL AGUA SALADA EN OCEANOS Y MARES. 1.350.000.000 97.27 AGUA DULCE SOBRE LOS CONTINENTES (AGUAS SUPERFICIALES: RIOS, LAGOS, LAGUNAS,…), Y DEBAJO DE ELLOS (NAPAS O AGUAS SUBTERRÁNEAS), HUMEDAD DEL SUELO. 8.637.250 0.62 HIELO Y NIEVE (AGUA DULCE) EN LOS GLACIARES DE LOS CASQUETES POLARES Y CUMBRES DE ALTAS MONTAÑAS. 29.200.000 2.10 VAPOR DE AGUA EN LA ATMOSFERA 14.000 0.001 NOTA: ( 1 Km³ = 1.000.000.000 m³ = 1 billón de litros ) Atrás

Estado sanitario de la hoya Las Aguas Superficiales requieren para su utilización de información detallada y completa que permita visualizar su estado sanitario, caudales disponibles y calidad de agua . Estado sanitario de la hoya Naturaleza de la geología superficial Características de la vegetación Presencia de moradores en los márgenes Distancias o focos de contaminación Rocosa, Arenosa, Arcillosa, desmoronable y otras Bosques, terrenos cultivados e irrigados Aguas arriba de los posibles sitios de captación Descarga de aguas negras, balnearios, lavaderos y otros Atrás

Caudales disponibles La utilización de una fuente de abastecimiento supone suficiente capacidad para suplir el gasto requerido durante el periodo de diseño prefijado para el sistema de abastecimiento. Al considerar fuentes superficiales debemos verificar la posibilidad de suministro constante. Evidentemente, esto solo puede conocerse si disponemos de los registros de escorrentía durante periodos lo suficientemente largos que permitan predecir la situación en lapsos similares a los del periodo de diseño. Atrás

Calidad del Agua El término calidad del agua es relativo, referido a la composición del agua en la medida en que esta es afectada por la concentración de sustancias producidas por procesos naturales y/o actividades humanas . Es un aspecto de importancia para el diseño de los sistemas de abastecimiento de agua y que puede privar en la utilización de una determinada fuente de abastecimiento. Atrás

Fuentes superficiales sin regulación La utilización de una fuente superficial sin regulación supone de un diseño de obras de captación especificas, de acuerdo a las características particulares del rio o quebrada utilizada. La existencia de registros de escorrentía en periodos largos (20 años o mas) permite determinar los valores de gasto mínimo, medio y máximo de la fuente, es también aconsejable la realización de aforos en las cercanías de los posibles sitios de captación. Lagos Ríos Quebradas Atrás

Fuentes superficiales que requieren regulación Canales de riego Represas Embalses Atrás

Método del diagrama de masas: A fin de determinar la capacidad de un embalse que requiere satisfacer una demanda de una localidad debe disponerse de los registros de escorrentía de un periodo no menor de 20 años: Seleccionar en forma grafica o analítica, el periodo mas seco (entre los años de registro). Construir el grafico o diagrama de masas para el periodo seleccionado. Trazar tangentes paralelas ala línea de demanda. Determinar la magnitud de la ordenada, lo cual define la capacidad de embalse requerida. Método de diseño Atrás Siguiente

Diagrama de masa para un periodo corto. Atrás Siguiente

En el punto E, el embalse esta lleno. De acuerdo al diagrama de masas para un periodo corto podemos determinar lo siguiente: La curva OM presenta el caudal acumulado durante un periodo de 26 meses. La pendiente de la curva en cualquier momento representa el gasto en ese punto. Entre B y C la pendiente de la recta de demanda, luego el embalse se esta vaciando. Entre C y E y F la pendiente de la curva de masas es mayor que la correspondiente a la demanda, luego el embalse se esta llenando. En el punto E, el embalse esta lleno. Entre B y C, el embalse se estaría rebosando y, por lo tanto, el aliviadero esta permitiendo descargar el exceso de flujo. Entre B y C, el embalse esta supliendo el déficit que el rio es incapaz de satisfacer durante esta época de bajo caudal. Si la prolongación de la tangente en B, no intercepta a la curva OM en ningún punto, ella indica que el caudal es insuficiente para suplir la demanda. Atrás Siguiente

BB´ representa el volumen inicial. Cuando la prolongación de la tangente no intercepta a la curva por varios años, se tendrá un periodo muy largo de caudal bajo y el déficit durante ese periodo no estará disponible para satisfacer la demanda. BB´ representa el volumen inicial. DC representa el volumen necesario del embalse. Atrás

Método de meses secos Se selecciona de una serie de registros mensuales de aforos del mes mas seco (aquel mes cuyo gasto de aforo es menor que el gasto de demanda en el mismo lapso) y se determina el déficit para ese periodo; se seleccionan los dos meses mas secos consecutivos y se van determinando los déficits de cada periodo considerando respecto a la demanda. NOTA: La capacidad del embalse estará determinada por el mayor déficit. Río Duero (España) en el puente de la Constitución. Izquierda: en el mes de Diciembre a la derecha es de mediados de Agosto. Atrás

Método estadístico probabilístico Requiere del conocimiento y análisis de una serie de cursos de una misma región a fin de determinar coeficientes regionales para que siendo aplicables a los datos obtenidos para la fuente analizada permitan su aplicación. El método de diseño es: Obtener el gasto medio de escorrentía, para los años de registro disponibles: Qm = ∑ Qa N Determinar la desviación estándar: _______________ σ = √ ( ∑d²/ N- 1) Método estadístico probabilístico Atrás Siguiente

Método estadístico probabilístico 3. Determinar el coeficiente de variación: C V = σ_ Qm Determinar la relación entre la demanda y el gasto medio disponible. 5. Con el valor de CV y el porcentaje de gasto medio disponible , obtener en las tablas el resultado correspondiente el coeficiente de embalse. 6. Determinar la capacidad del embalse mediante la aplicación del coeficiente anterior. Atrás Siguiente

Método estadístico probabilístico Coeficiente de variación relativa al gasto anual. Valores estadísticos basados en la escorrentías al este de Misisipi (Dr. Williams Hazen) Atrás

Método estadístico probabilístico Ejemplo: Calcular el volumen disponible para el pueblo, si el rendimiento es el 20% y de acuerdo a los siguientes datos suministrados de la lluvia en la hoya. Año H lluvia (mm) 1987 604 1988 674 1989 567 1990 1144 1991 1037 1992 581 1993 709 1994 847 1995 990 1996 688 1997 546 1998 701 1999 437 2000 908 Área de la Hoya: 36 Km² Población: 35.000Habitantes Atrás Siguiente

Nº de registros y Factor de orden. Solución: PASOS: Nº de registros y Factor de orden. 2) Valores ordenados mayor a menor. 3) Probabilidad de ocurrencia. P=(2m-1)/2n donde, m= mes n= Nº de registros 4) Porcentaje (%). 5)Gráfica H lluvia (mm) vs Probabilidad (%). Volumen de agua caída = H lluvia (m) x Área de la hoya (m²). 7) Volumen de agua disponible = Volumen de agua caída x Rendimiento. Atrás Siguiente

1 2 3 4 Nº H lluvia (mm) P % 1 1.144 1/28 3,57 2 1.037 3/28 10,71 3 990 5/28 17,86 4 908 7/28 25,00 5 847 9/28 32,14 6 709 11/28 39,29 7 701 13/28 46,43 8 688 15/28 53,57 9 674 17/28 60,71 10 604 19/28 67,86 11 581 21/28 75,00 12 567 23/28 82,14 13 546 25/28 89,29 14 437 27/28 96,43 Nº de registros y Factor de orden: se identifican los registros de los años y se enumeran. n=114 Valores ordenados mayor a menor: se ordenan los valores de H de cada año de mayor a menor . Probabilidad de ocurrencia. P = (2m-1)/2n P = (2x1)/(2x14) P = 1/28 4) Porcentaje (%): % = P x 100 Atrás Siguiente

H lluvia (mm) vs Probabilidad (%) 5)Gráfica H lluvia (mm) vs Probabilidad (%) Con las columnas 2 y 4 se grafica en el papel Logarítmico - Probabilidades H lluvia (mm) vs Probabilidad (%) Atrás Siguiente

Volumen de agua caída = H lluvia (m) x Área de la hoya (m²). (H lluvia ) se obtiene de la grafica anterior para un P( 99%) Volumen de agua caída = 350 mm x 36(Km²) = 12.600 Km². mm (1’000.000mm/1Km)² (1m/1000mm)³ Volumen de agua caída = 12600000 m³ 7) Volumen de agua disponible = Volumen de agua caída x Rendimiento Volumen de agua disponible = 12600000 m³ x 0,2 Volumen de agua disponible = 2520000 m³ Atrás Siguiente

Volumen consumido anual = Habitantes x Dotación Ahora se determina el volumen de agua consumido anualmente por la población Volumen consumido anual = Habitantes x Dotación = 35.000 Hab X 250 Lts/Hab/Día = 8’750.000 Lts/Día x ( 1 m³/ 1000 Lts ) x ( 365 Días/ 1 Año) Volumen consumido anual = 3’193.750 m³/ Año Vad < Vca ¡ INSUFICIENTE ! Por lo tanto, se calcula cual podría ser la probabilidad con la que la fuente es adecuada para el abastecimiento del pueblo: Volumen de agua disponible = 3’193.750 m³/ Año Atrás Siguiente

Volumen de agua caída = Volumen de agua disponible / Rendimiento = 3’193.750 m³/ Año / 0,2 Volumen de agua caída = 15’968.750 m³ H lluvia (m) = Volumen de agua caída / Área de la Hoya = 15’968.750 m³ / 36Km² = 443.576,39 m³ / Km² x ( 1000mm / 1m )³ x ( 1 Km / 1’000.000 mm )² H lluvia (m) = 444 mm Por último con este valor entramos a la gráfica H lluvia (mm) vs Probabilidad (%) para obtener P(%) De la gráfica, se obtuvo que la probabilidad con la que la fuente es adecuada para el abastecimiento del pueblo es del 85,5 %. Atrás Siguiente

H lluvia (mm) vs Probabilidad (%) Atrás