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Otras mediciones como la evapotranspiración e infiltración son
necesarias para cerrar el balance hídrico, y para poder cuantificar lasinteracciones de agua superficial con el agua subterránea.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Mes
Precipitaciónmediamen
sual
(mm/mes)
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Las mediciones puntuales en pluviógrafos es necesario
complementarlas con radares meteorológicos que nos dan unacobertura más amplia sobre un área y nos permiten realizar pronósticos
oportunos de la ocurrencia de tormentas y eventos de precipitación.
10 km
1 km
C-Band
X-Band1 km
100 m
Cortesía Cedo MaksimovicCortesía Cedo Maksimovic
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No obstante las mediciones de radares también tenemos que
calibrarlas con la información obtenida de la red de pluviógrafos entierra. Por eso necesario tener una densidad adecuada en la red de
pluviógrafos.
Red pluviómetros en tierra
Calibración
T = Futuro
T = Actuali
t Cortesía Cedo MaksimovicCortesía Cedo Maksimovic
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En Latinoamérica estamos muy atrasados en la cobertura. Tenemos
instalados del orden de 2 a 3 aparatos en promedio, en áreas ruralesde 100 kilómetros cuadrados, cuando lo recomendable es instalar de
2 a 3 aparatos en áreas de 20 a 30 km².
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En zonas urbanas tenemos instalados menos aparatos de lo que se
recomienda con el fin de poder diseñar adecuadamente los sistemasde drenaje pluvial. Deberíamos tener del orden de un aparato por
cada dos a tres km² de área, pero la densidad de nuestras redes de
medición es mucho menor.
Población Densidad(ha/Aparato)
Archivo(min)
Seine Saint
Denis
2000 0.2
Courly 2000 6 Nancy 860 0.17
Saint Etienne 1200 Balanceo
Le Havre 660 Balanceo
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Y en Inglaterra (Water Research Center):
Para obtener errores +/- 10% en la calibración de modelos lluviaescorrentía:
1. Densidad mínima de 3 pluviómetros para áreas de drenaje < 8
km2. Dos de estos para medición y uno para control. En zonas
planas debe incrementarse un aparato por cada 4 km2
adicionales.
2. Intervalos de medición de 2 minutos
3. Sincronización completa de los equipos de medición
(precipitación y caudales)
Densidad en la Sabana de Bogotá: del orden de 30 km2 por estación
(densidad urbana es mayor).
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Esta incertidumbre que se presenta en la estimación de la precipitación
en un área es necesario cuantificarla y reportarla adecuadamente.
0
100
200
300
400
Precipitación(mm/mes)
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicMes
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Diagrama Box-whisker
800
1000
1200
1400
1600
1800
Precipitaciónanual(mm/año)
Anual
La caja está limitada por loscuartiles del 25 y 75%, la
mediana está representada por la
línea horizontal dentro de la caja,
y los pelos se extienden hasta los
valores mínimo y máximo. Elvalor medio multianual es de
1220 mm/año, con el 50% de los
valores anuales históricos
registrados variando entre 1023 y
1400.6 mm/año, y valoresmínimo y máximo de 811.1 y
1708.2 mm/año.
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Con respecto la medición de la escorrentía superficial
tradicionalmente medimos en forma discreta o continua el nivel delagua, y utilizamos curvas de calibración nivel-caudal. Hoy en día la
tecnología nos permite hacerlo de forma continua a bajo costo
utilizando sensores ultrasónicos.
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Nivel
Temperatura
Nivel agua
Pluviógrafo
Monitoreo contínuo – lluviaescorrentía
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0 . 0
0 . 5
1 . 0
1 . 5
2 . 0
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
1 5 W e d
N o v 2 0 0 0
1 6 T h u 1 7 F r i 1 8 S a t 1 9 S u n 2 0 M o n 2 1 T u e
C a u d a l e s y P r e c i p i t a c i o n e s
m
m
l
/ s
1 1 / 1 4 / 0 0 8 : 0 0 : 0 0 A M - 1 1 / 2 1 / 0 0 8 : 0 0 : 0 0 A M
P r e c N o g a l 7 6 ( 1 1 . 8 m m ) P r e c N o g a l 7 6 ( 1 6 . 2 m m ) C a u d a l ( 4 7 0 1 6 . 7 0 m 3 )
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Las mediciones más precisas de caudal se realizan en estructuras
hidráulicas, tales como los vertederos Crump o las canaletas Parshallo vertederos de cresta delgada o de cresta ancha. Sin embargo
estamos limitados a caudales no mayores a 10 m³ por segundo
cuando utilizamos estas estructuras.
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En ríos anchos como el Magdalena, el Orinoco. El Amazonas. El Río
Paraguay y el río de la Plata, hoy en día la tecnología nos permiteutilizar sensores ultrasónicos de efecto doppler como los ADCP´s para
realizar estimaciones de caudal más precisas en estas corrientes que
las obtenidas anteriormente mediante aforos de caudal con molinete.
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En ríos de montaña por el contrario debemos utilizar el método de
dilución o estudios con trazadores que nos proporcionan la menorincertidumbre en la medición del caudal.
Experimento con TrazadoresRío Teusacá 13/Agosto/2005
0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
0.014
0.016
0.018
0.02
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Tiempo (s)
C o n c e n t r a c i ó n g / l
Sitio 1 Sitio 2
T
dt C Q M 0 T
dt C M Q 0/
Para flujo permanente
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Cuando realizamos aforos de caudal con molinete por vadeo desde
bote o tarabita debemos utilizar un número apropiado de verticales yde mediciones de velocidad en la profundidad para reducir la
incertidumbre en la medición.
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La recomendación es utilizar verticales con un espaciamiento no
superior a un veinteavo del ancho total del río y hacer en lo posible lamedición en tres puntos en la profundidad.
di di+1
b
vi V i+1
Cortesía Prof. Erasmo Rodríguez – Universidad Nacional de Colombia
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Muy importante es calibrar las hélices de los correntómetros
adecuadamente y hacer el aforo en tramos rectos y uniformes de losríos en secciones estables.
Cortesía Prof. Erasmo Rodríguez – Universidad Nacional
y = 0,6654x + 0,0141R² = 0,9998
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00
V E L O C I D A D ( m / s )
REVOLUCIONES (rps)
MOLINETE GURLEY No.NE 4580
Cortesía Prof. Erasmo Rodríguez – Universidad Nacional
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Una vez que tenemos suficientes datos de caudal y nivel procedemos
a calibrar la curva de nivel-caudal. La recomendación es utilizarmétodos estadísticos que incorporen la incertidumbre y realizar
actualizaciones periódicas de las curvas sobre todo en ríos de alta
carga sólida.
San Cayetano
y = 0.2347x1.5013
R2 = 0.9825
0.0010
0.0015
0.0020
0.0025
0.0030
0.0035
0.0040
0.0045
0.0050
0.0055
0.0060
0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
Nivel (m)
Caud
al(m3/s)
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Método estadístico incorporando incertidumbreEjemplo Software: Hydrasub, (2003)
Nivel (m)
Caudal
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Ecuación de calibración nivel caudal
Estación Nariño Río Magdalena Colombia
Estación Limnigráfica y
pluviográfica de Nariño
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En zonas donde hay efectos de remanso como en estuarios o en
confluencias de ríos es muy importante realizar medicionessimultáneas en dos miras de nivel con el fin de estimar curvas de
nivel-caudal teniendo en cuenta la pendiente hidráulica el canal.
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Finalmente para la estimación de la infiltración y la recarga de las
aguas subterráneas, es muy importante contar con piezómetros ypozos de monitoreo continuo del nivel freático, la temperatura y
conductividad eléctrica del agua. También son necesarios pozos en
los que podamos hacer pruebas de bombeo para la calibración de los
parámetros de los acuíferos tales como la conductividad hidráulica y
el coeficiente de almacenamiento, y tomar muestras para el análisis
de la calidad físico-química y bacteriológica del agua subterránea.
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Como se ha venido mencionando varias veces anteriormente, para
cuantificar la oferta hídrica es muy importante medir la calidad delagua.
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Los objetivos de una red de monitoreo de la calidad del agua pueden
ser hacer múltiples, tales como hacer seguimiento a vertimientospuntuales, medir y estimar la carga contaminante de vertimientos y de
ríos afluentes con el fin de estimar tasas retributivas o de
compensación ambiental, establecer el cumplimiento de metas de
reducción de carga contaminante, o el cumplimiento de estándares de
calidad del agua para los diferentes usos del agua en la cuenca.
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Las mediciones de calidad del agua también son necesarias para
alimentar y mantener actualizados modelos de calidad del agua quepermitan estimar los impactos previstos de vertimiento de agua
servida y simular escenarios de saneamiento en la cuenca. En este
sentido el beneficio costo de las mediciones sistemáticas de calidad
del agua puede ser muy alto.
0 1 2 3 4 5 6 7 80
50
100
150
200
250
300
350
Tiempo [hr]
C o n d u c
t i v i d a d [ S / c m ]
Observado aguas arriba
Observado aguas abajo
Resultados modelo
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29/33Simulación de escenarios
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Una red de calidad del agua la constituye no solamente instrumentos
de medición con tecnología actualizada, es necesario contar conpersonal esté calificado y entrenado, contar con protocolos de
medición y recolección de la información. También es necesario
contar con estaciones fijas y/o móviles en sitios estratégicos que nos
permitan hacer las mediciones en forma continua o periódica de forma
consistente, y faciliten la toma de muestras para análisis de diferentes
deteminantes en el laboratorio.
Estacionesfijas y móviles
ubicadasestratégicamente a lo largodel río Bogotá
Instrumentación con
equipos dealta tecnologíaen monitoreode calidad de
agua
Protocolos demedición yrecolecciónde muestras
Personalcalificado
para operar lared
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El éxito de una red de calidad del agua es garantizar la calidad de la
información que tomamos. Debe recordarse que tenemos que medirtambién simultáneamente el caudal en los mismos sitios en que
medimos la calidad del agua para estimar la carga contaminante. Los
sitios de medición deben ser seguros y tener acceso a servicio de
energía eléctrica.
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Para reducir costos y maximizar los beneficios es muy importante
definir bien los determinantes que medimos en la red de calidadhídrica de acuerdo a los usos del agua en la cuenca, y de acuerdo a
los problemas de contaminación hídrica y salud pública detectados en
la misma.
EN LÍNEA
CaudalpH
Temperatura
Oxigeno disueltoConductividad
Sólidos disueltos
Sólidos sedimentables
FUERA DE LÍNEA
QUÍMICOSDemanda bioquímica
de oxigeno
Aceites y grasas
Amonio
NitratosNitrógeno totalKjeldahl
Fosforo solublereactivo
Sulfatos
Cloruros totales
Cromo hexavalente
Hierro
Manganeso
FÍSICOSSólidos suspendidos
volátiles
BIOLÓGICOSColiformes Totales
E-coli
Clorofila-a
Fitoplanton
Índice deinvertebrados
acuáticos SAAS
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