Descarga - ing° carlos augusto pérez tovar

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NUCLEO BOLIVAR
ESC. CIENCIAS DE LA TIERRA
DPTO. DE ING. CIVIL
INGENIERIA SANITARIA
Integrantes:
Prof.:
Ing. Carlos Pérez
Anzoátegui, Dayana
Caballero, Julián
Ciudad Bolívar, Agosto del 2009.
Aguas Superficiales
Estado sanitario de la hoya.
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
AGUA DULCE (3%)
TOTAL DE AGUA DULCE
NIEVE Y HIELO ( 77,3 %)
NAPAS FREÁTICAS ( 21.9)
AGUAS DE MAR ( 97 %)
AGUAS SUPERFICIALES
DISPONIBLES (0.6 %)
Biológica (presente en seres vivos) (3%)
Atmosférica (7%)
Humedad del suelo (33%)
Ríos, lagos (57%)
Nota: los porcentajes señalados son aproximados.
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Distribución de las aguas existentes en la Tierra
TIPOS DE AGUA
AGUA SALADA
AGUA DULCE
DONDE SE
ENCUENTRAN
EN OCEANOS Y MARES.
SOBRE LOS
CONTINENTES
(AGUAS SUPERFICIALES:
RIOS, LAGOS,
LAGUNAS,…), Y DEBAJO
DE ELLOS (NAPAS O
AGUAS SUBTERRÁNEAS),
HUMEDAD DEL SUELO.
HIELO Y NIEVE
(AGUA DULCE)
EN LOS GLACIARES DE
LOS CASQUETES
POLARES Y CUMBRES DE
ALTAS MONTAÑAS.
VAPOR DE AGUA
EN LA ATMOSFERA
NOTA: ( 1 Km³ = 1.000.000.000 m³ = 1 billón de litros )
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VOLUMEN
(en Km³)
1.350.000.000
PORCENTAJE DEL
TOTAL
97.27
8.637.250
0.62
29.200.000
2.10
14.000
0.001
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
Rocosa, Arenosa,
Arcillosa, desmoronable
y otras
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Características
de la
vegetación
Bosques, terrenos
cultivados e irrigados
Presencia de
moradores en
los márgenes
Distancias o
focos de
contaminación
Aguas arriba de los
posibles sitios de
captación
Descarga de aguas
negras, balnearios,
lavaderos y otros
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.
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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.
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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
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Ríos
Quebradas
Fuentes superficiales que requieren regulación
Canales de riego
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Embalses
Represas
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:
Método de diseño
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1. Seleccionar en forma grafica o analítica, el periodo
mas seco (entre los años de registro).
2. Construir el grafico o diagrama de masas para el
periodo seleccionado.
3. Trazar tangentes paralelas ala línea de demanda.
4. Determinar la magnitud de la ordenada, lo cual
define la capacidad de embalse requerida.
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Diagrama de masa para un periodo corto.
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De acuerdo al diagrama de masas para un periodo corto podemos determinar lo
siguiente:
1. La curva OM presenta el caudal acumulado durante un periodo de 26
meses.
2. La pendiente de la curva en cualquier momento representa el gasto en ese
punto.
3. Entre B y C la pendiente de la recta de demanda, luego el embalse se esta
vaciando.
4. 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.
5. En el punto E, el embalse esta lleno.
6. Entre B y C, el embalse se estaría rebosando y, por lo tanto, el aliviadero esta
permitiendo descargar el exceso de flujo.
7. Entre B y C, el embalse esta supliendo el déficit que el rio es incapaz de
satisfacer durante esta época de bajo caudal.
8. 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.
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9. 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.
10. BB´ representa el volumen inicial.
11. DC representa el volumen necesario del embalse.
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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.
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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:
1. Obtener el gasto medio de escorrentía, para los años de
registro disponibles:
Q m = ∑ Qa
N
2. Determinar la desviación estándar:
_______________
σ = √ ( ∑d²/ N- 1)
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Método estadístico probabilístico
3. Determinar el coeficiente de variación:
C V = σ_
Qm
4. 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.
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Método estadístico probabilístico
Coeficiente de variación relativa al gasto anual. Valores estadísticos
basados en la escorrentías al este de Misisipi (Dr. Williams Hazen)
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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.
Área de la Hoya:
36 Km²
Población:
35.000Habitantes
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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
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Solución:
PASOS:
1) 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 (%).
6) Volumen de agua caída = H lluvia (m) x Área
de la hoya (m²).
7) Volumen de agua disponible = Volumen de agua
caída x Rendimiento.
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1) Nº de registros y Factor de orden:
se identifican los registros de los
años y se enumeran.
n=114
2) Valores ordenados mayor a
menor: se ordenan los valores de H
de cada año de mayor a menor .
3) Probabilidad de ocurrencia.
P = (2m-1)/2n
P = (2x1)/(2x14)
P = 1/28
4) Porcentaje (%): % = P x 100
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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
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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 (%)
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6) 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
Volumen de agua caída
(1m/1000mm)³
= 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
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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
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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 %.
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H lluvia (mm) vs Probabilidad (%)
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