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Precipitación
Profesora: Nohemy Calanche Sánchez
Precipitación
Para el Ingeniero Civil, la precipitación ( P ) es un Proceso Hidrológico de Transferencia que consiste en la caída y llegada al suelo de gotas de agua o partículas de hielo que se encontraban en las nubes. La Precipitación transfiere la humedad de la atmósfera hasta la corteza terrestre.
P
Q
Definición
Formación de la Precipitación
Tipos de PrecipitaciónSegún: mecanismo que produce el
ascenso de aire
Variación Geográfica de la Precipitación
La precipitación promedio anual en el planeta (área continental) es aproximadamente 800 mm. normalmente varía entre los 400 mm/año y los 1000 mm/año; pero hay zonas donde se presentan valores extremos, tales como:
-ARICA (CHILE) = 0.5 mm/AÑO.
-MT WAIALEALE, HAWAI 11680 mm/AÑO
Variación Geográfica de la Precipitación
En Venezuela
Variación Geográfica de la Precipitación
En Falcón PUEBLO NUEVO DE LA SIERRA = 1300 mm/año.
CORO = 400 mm/año
Equipos e instrumentos para medir la precipitación en una cuenca
Pluviómetro con Soporte
PLUVIÓMETROS:PLUVIÓMETROS: son medidores sin registro automático.
Partes del pluviómetro Pluviómetro digital
Equipos e instrumentos para medir la precipitación en una cuenca
PLUVIÓGRAFOS: PLUVIÓGRAFOS: son medidores con registro automático.
Uso de radares e imágenes de satélite para la caracterización y pronóstico de la precipitación
RadarObserva la localización y movimiento de
áreas de precipitación
Uso de radares e imágenes de satélite para la caracterización y pronóstico de la precipitación
Imágenes del satélite TRMM (Tifón Morakot inunda Taiwan)
El color y la forma de la
nubes permiten a
los expertos estimar la
cantidad de agua que
puede precipitar
Criterios para garantizar la representatividad de las redes pluviométricas y/o pluviográficas en una
cuenca hidrográfica
La World Meteorological Organization (1970) da las siguientes recomendaciones generales:
- Regiones planas: lo ideal es un aparato cada 600-900 Km2. Es aceptable uno cada 900 - 3000 Km2.
- Regiones montañosas: lo ideal, 1 aparato cada 100 - 250 Km2 . Se acepta 1 por cada 250 - 1000 Km2.
- Regiones áridas: se recomienda un pluviómetro cada 1500 - 10000 km2.
Presentación de los datos de precipitación desde su fuente primaria
Curvas de MasaCurvas de Masa Hietogramas de lluviaHietogramas de lluvia
Hietograma Mensual
Pluviograma de un evento
Presentación de los datos de precipitación desde su fuente primaria
Presentación de los datos de precipitación desde su fuente primaria
Datos de Precipitación
Mensual y Anual
Análisis de la calidad de los datos de precipitación
Estimación de datos acumulados
Análisis de la calidad de los datos de precipitación
Estimación de datos faltantes
Análisis de la calidad de los datos de precipitación
Estimación de datos faltantes
Análisis de la calidad de los datos de precipitación
Pruebas de homogeneidad preliminar
Permiten determinar los errores accidentales y sistemáticos en las mediciones
El gráfico cronológico es el más sencillo de todos, pues permite la detección, a simple vista, de posibles tendencias (crecientes o decrecientes) en la muestra.
Análisis de la calidad de los datos de precipitación
Pruebas de homogeneidad preliminar
CURVA DE MASA
Las curvas de masa señalan los cambios y tendencias de las series en la pendiente de la recta. Cualquier cambio de pendiente puede definir los posibles puntos de ruptura de la homogeneidad serial.
Gráfico de doble masa
Pruebas de homogeneidad paramétricas y no paramétricas
Paramétricas: en estas pruebas al compararse las hipótesis paramétricas se suponen conocidos la función de distribución de la población y determinados parámetros estadísticos, (generalmente, se asume una función de distribución normal o cercana a ella).
Serie que sigue una distribución Serie que sigue una distribución NormalNormal
Pruebas de homogeneidad paramétricas y no paramétricas
Pruebas paramétricas
Prueba estadística ¨t¨ de Student
Prueba estadística Cramer
Prueba estadística de Fisher
Pruebas de homogeneidad paramétricas y no paramétricas
En aquellos casos donde es dudosa la suposición de la normalidad, es posible aplicar técnicas opcionales basadas en suposiciones menos rígidas, las cuales se conocen como pruebas no paramétricas. Al comprobarse las hipótesis no paramétricas, no se realiza ninguna suposición sobre un determinado tipo de distribución. De esta forma éstas son más generales, y conllevan un menor volumen de cálculo.
Paramétricas
Serie que no sigue una distribución Serie que no sigue una distribución NormalNormal
Pruebas de homogeneidad paramétricas y no paramétricas
Prueba de Spearman
Prueba de Kruskal-Wallis
Prueba de Helmer
Prueba de las secuencias
Pruebas No paramétricas
Determinación de la magnitud, duración y frecuencia de la precipitación de diseño en
cuencas hidrográficas
Fuente: Perozo, M (2012)
Determinación de la magnitud, duración y frecuencia de la precipitación de diseño en
cuencas hidrográficas
Fuente: Perozo, M (2012)
Determinación de la magnitud, duración y frecuencia de la precipitación de diseño en
cuencas hidrográficas
PRECIPITACIÓN DE DISEÑO
FRECUENCIAFRECUENCIA
PERIODO DE RETORNO (T): TIEMPO PROMEDIO EN QUE UN EVENTO PUEDE REPETIRSE O SUPERARSE.
T = 1 / P(X≥x)
Riesgo = 1- P(X<x) n
Riesgo = 1 – ( 1 - 1/T)n
n: vida útil
Determinación de la magnitud, duración y frecuencia de la precipitación de diseño en
cuencas hidrográficas
PRECIPITACIÓN DE DISEÑOMAGNITUDMAGNITUD
ANÁLISIS ESTADISTICO
PROBABILISTICO
Determinación de la magnitud, duración y frecuencia de la precipitación de diseño en
cuencas hidrográficas
PRECIPITACIÓN DE DISEÑOMAGNITUDMAGNITUD
VARIABLES ALEATORIAS CONTINUAS:VARIABLES ALEATORIAS CONTINUAS: Cuando el número n que puede tomar una variable aleatoria X es INFINITO. Ejm: Volúmenes de escurrimiento mensual en un río. Las distribuciones que describen este comportamiento son:
Distribuciones Empíricas:
Weibull, Chegodayev, Blom, Gringorten, Hazen y Cunnane.
Distribuciones Teóricas:Normal, Log-Normal, Gumbel, Log Gumbel, Pearson III y Log-Pearson III.
Determinación de la magnitud, duración y frecuencia de la precipitación de diseño en
cuencas hidrográficas
PRECIPITACIÓN DE DISEÑOMAGNITUDMAGNITUD
LÍMITES DE APLICABILIDAD Y SELECCIÓN DE LA FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDAD:
PRUEBAS DE BONDAD DEL AJUSTE:
- Prueba de Chi-Cuadrado (Χ2).
- Prueba Smirnov-Kolmogorov:
Si más de una distribución de probabilidades se ajusta a la misma serie de datos, se debe escoger aquella donde el “D” sea menor.
Determinación de la magnitud, duración y frecuencia de la precipitación de diseño en
cuencas hidrográficas
Construcción de las curvas Profundidad-Duración-Frecuencia (PDF) e Construcción de las curvas Profundidad-Duración-Frecuencia (PDF) e Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF)Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF)
Determinación de la magnitud, duración y frecuencia de la precipitación de diseño en
cuencas hidrográficas
Determinación de la precipitación de diseñoDeterminación de la precipitación de diseño
P - D - Fy = 30.32Ln(x) + 136.06
R2 = 0.956
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15 20 25 30
Duración (horas)
Pro
fun
did
ad (
mm
)
1.1 años
2 años
2.33 años
5 años
10 años
20 años
50 años
100 años
500 años
Logarítmica (500 años)
Si T = 500 años y Tc = 7 horas.
P diseño = 195.06 mm.
Distribución temporal de la precipitación de diseño
MÉTODOS PARA DETERMINAR EL COMPORTAMIENTO MÉTODOS PARA DETERMINAR EL COMPORTAMIENTO TEMPORAL DE LOS EVENTOS DE LLUVIA :TEMPORAL DE LOS EVENTOS DE LLUVIA :
MÉTODO DEL HIETOGRAMA MÉTODO DEL HIETOGRAMA TRIANGULARTRIANGULAR
MÉTODO DEL BLOQUE MÉTODO DEL BLOQUE ALTERNOALTERNO
MÉTODO DE LA INTENSIDAD MÉTODO DE LA INTENSIDAD INSTANTÁNEAINSTANTÁNEA
CURVAS ADIMENSIONALES DE CURVAS ADIMENSIONALES DE LLUVIALLUVIA
Distribución temporal de la precipitación de diseño
Distribución espacial de la precipitación de diseño
Metodologías:
•Promedio Aritmético
•Polígonos de Thiessen
• Mapas Isoyéticos
P1P3
P2
P4
Pm = Σ Pi / n
Pm = ( P1 + P2 + P3 + P4) / n
Donde;Pm: Precipitación Promedio.
P1, P2, P3, P4: Precipitación en cada estación.
n: # de Estaciones de Precipitación. Ventaja: Método sencillo.Desventaja: Aplicable a zonas planas, distribución uniforme de pluviómetros y poca variación entre los valores de lluvia
Promedio Aritmético
Distribución espacial de la precipitación de diseño
Polígonos de Thiessen:
Ventaja: Método más preciso que el promedio aritmético, toma en cuenta la no uniformidad de pluviómetros.Desventaja: Cuando cambia la red de pluviómetros hay que construir una nueva de red polígonos, no toma en cuenta la topografía ni las variaciones climáticas, basado solamente en criterios geométricos.
Distribución espacial de la precipitación de diseño
Mapas de Isoyetas::
Ventaja: Método más preciso que los anteriores, toma en cuenta la topografía y las variaciones climáticas. Desventaja: Cuando nos apoyamos en mapas topográficos hay que tomar en cuenta la variación de la precipitación con la altitud.
FUENTES CONSULTADAS
Notas de Clases. Dr. Miguel Perozo. Curso de Hidrología Notas de Clases. Dr. Miguel Perozo. Curso de Hidrología Superficial, UNEFM. 2012Superficial, UNEFM. 2012
Notas de Clases. Dra. Yackelín Rodríguez. Curso de Notas de Clases. Dra. Yackelín Rodríguez. Curso de Hidrología, Maestría en Ingeniería Hidráulica. 2012Hidrología, Maestría en Ingeniería Hidráulica. 2012
Ministerio del Poder Popular para el AmbienteMinisterio del Poder Popular para el Ambiente