Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
92 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos 93 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos CAPITULO 6 RED HIDROMETEOROLÓGICA Se denomina red hidrometeorológica al conjunto de estaciones que están ubicadas en la cuenca, siguiendo las pautas del diseño de redes y de acuerdo con la complejidad del clima, topografía y acceso de las mediciones y observaciones de los diferentes elementos meteorológicos e hidrológicos, para posteriormente ser utilizados en los proyectos de aprovechamiento hidráulico de uso poblacional, agrícola, energético, industrial, turístico, navegación y otros. Su importancia radica en la adquisición de información medida en cada una de las estaciones, las que tienen un área de influencia y cuya densidad será representativa si el número de estaciones por kilómetros cuadrados se ajusta a las condiciones reales de la zona y están dentro de las pautas de la Organización Meteorológica Mundial (OMM); convenientemente equipadas, con personal idóneo a fin de que esta sea de calidad, de lo contrario la información corre el riesgo de carecer de valor y que al ser usada por profesionales inexpertos se asuma esta información sin criterio y puede generar proyectos con los riesgos de estar sobredimensionados o no estar ubicados en los objetivos. Presentaremos los diseños para una estación hidrométrica y meteorológica, con todos los elementos que intervienen en el balance hidrológico. Resaltamos la importancia de estos parámetros en los diferentes proyectos de desarrollo a nivel nacional y regional. Tabla 19. Densidad mínima de las redes de aforo Categorías de regiones Límites de normas para una red mínima Límites de normas admisibles en circunstancias difíciles1 Superficie en km2 por estación Regiones llanas de zonas templadas, mediterráneas y tropicales. 1000 - 2500 3000 – 10 000 Regiones montañosas de zonas templadas, mediterráneas y tropicales. Pequeñas islas montañosas con precipitación muy irregular y red hidrográfica muy densa. 300 – 1000 140 - 300 1000 – 50004 Zonas áridas y polares2. 5000 – 20 0003 (1) El límite máximo solo es admisible en circunstancias excepcionalmente difíciles. (2) Sin incluir los grandes desiertos. (3) Según las posibilidades. (4) En condiciones de gran dificultad puede ampliarse hasta 10 000 km2. Fuente: Organización Meteorológica Mundial (1994). Tabla 20. Densidad mínima de las redes de estaciones pluviométricas Categorías de Regiones Límites de normas para una red mínima Límites de normas admisibles en circunstancias difíciles (1) Superficie en km2 por estación I. Regiones llanas de zonas templadas, mediterráneas y tropicales. 600 - 900 900 - 3000 II. Regiones montañosas de zonas templadas, mediterráneas y tropicales. 100 - 250 250 – 1000(4) Pequeñas islas montañosas con precipitación muy irregular y red hidrográfica muy densa. 25 III. Zonas áridas y polares(2) 1500 – 10000(3) --- (1) El límite máximo solo es admisible en circunstancias excepcionalmente difíciles. (2) Sin incluir los grandes desiertos. (3) Según las posibilidades. (4) En condiciones de gran dificultad puede ampliarse hasta 2000 km2. Fuente: Organización Meteorológica Mundial (1994). 94 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos Tabla 21. Lista de parámetros hidrometeorológicos (deben publicarse observaciones periódicas) Elemento Mensual Diaria Horaria Extrema Precipitación (pluviómetro no registrador) 1 1 1 Precipitación (pluviógrafo) 1 (valor al final de mes) 2 2 1 Nivel de aguas (lagos) 1 2 1 Nivel de aguas (corrientes) 1 1 1 Caudal 1 2 1 Evaporación 1 2 Humedad del suelo 2 2 1 Nieve acumulada (espesor y equivale en agua) 1 2 1 Temperatura del agua 1 2 Transporte de sedimentos 1 2 Radiación neta (8 horas de insolación) 1 2 Temperatura del aire. 1 2 Viento 1 2 Humedad atmosférica 1 2 Fuente: Adaptado de Gómez (1987). 95 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos Tabla 22. Diseño para una estación hidrometeorológica e hidrométrica Datos hidrológicos y meteorológicos N iv el d e a g u a D e sc a rg a V e lo c id a d d e e sc u rr im ie n to T ra n s p o rt e d e s e d im e n to s F lu v io m o rf o lo g ía C o m p o s ic ió n q u ím ic a C o n d ic io n e s b io ló g ic a s T e m p er a tu ra d e l a g u a O n d as N iv el f re á ti c o o a rt es ia n o C a li d a d d e l a g u a s u b te rr á n ea H u m e d a d d el s u e lo P re c ip it a ci ó n E s p e s o r d e n ie ve E va p o ra c ió n d e s u p e rf ic ie s lí q u id a s E va p o tr a n s p ir a ci ó n E va p o tr a n s p ir a ci ó n p o te n c ia l V ie n to In s o la ci ó n T e m p er a tu ra d e l a ir e Tipos de proyectos Protección contra crecidas x x x x x x Regularización de cursos de agua x x x x x Almacenamiento x x x x x x x Construcción de Presas x x x x Construcción de puentes y/o alcantarillas x x x x x Construcción de obras de Ingeniería Civil x x x x x x x Drenaje x x x x x x x x x Regadío x x x x x x x x x x x x x x x Recuperación de terrenos Control de erosión x x x x x x Hidroelectricidad x x x x x Abastecimiento de agua x x x x x x x x x x Alcantarillado x x x x x x Navegación x x x x x Canalizaciones, incluyendo Correcciones del cauce x x x x x Deportes acuáticos y recreación x x x x x x Piscicultura x x x x X: Identifica el tipo de información que debe usarse. Fuente: Gómez (1990). 96 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos 6.1. La estación hidrológica Son estaciones que miden los parámetros hídricos, tales como el caudal, sedimentos, calidad del agua, etc.; a fin de proporcionar la información básica necesaria de observaciones puntuales que representan el escurrimiento del área de drenaje de una cuenca para conocer su distribución temporal, la calidad de sus aguas y el material sedimentario que transporta. 6.2. La estación meteorológica Es la unidad de la red que puede tener desde uno a muchos instrumentos, como son la estación pluviométrica y meteorológica principal. Miden de uno o varios elementos meteorológicos de la cuenca como son: temperatura, precipitación, humedad relativa, horas de sol, estado del tiempo, otros. Estas pueden ser: sinópticas, climatológicas y meteorológicas. Una de las características que debe tener una buena estación es una adecuada instalación, que deberá tener los siguientes requisitos: • Utilidad: La finalidad de toda instalación es la obtención de datos y que estos sean útiles, lo cual incluye que sean veraces y representen las condiciones características de la zona. Para lograr esto, es preciso atender a varios factores que garanticen, además del buen funcionamiento, la acertada ubicación de la estación. Una estación climatológica debe estar instalada estratégicamente, de tal modo, que el lugar en que se encuentre pueda ser considerado como el representativo de las condiciones climatológicas que prevalecen en el área de estudio. Así, por ejemplo, si se trata de estudiar el clima de un valle, las estaciones deben instalarse procurando que queden distribuidas y dominando toda el área de estudio. • Exposición a la intemperie: Las estaciones climatológicas deben estar instaladas completamente a la intemperie, estoes sin que existan obstáculos que impidan la circulación del aire en todas direcciones, debiéndose evitar los objetos que reflejan calor, que interceptan la lluvia y que desvían las corrientes del aire. El lugar en que se va a instalar una estación meteorológica debe estar completamente libre de obstáculos como edificios, árboles, paredes, etc., y hay que tener presente que una instalación considerada desde un principio como buena, puede llegar a ser defectuosa, debido al crecimiento de árboles en su cercanía, o por la ampliación de edificios próximos. • Distribución general de los aparatos: La altura y orientación que hay que dar a cada aparato es un detalle que no debe descuidarse, de ello depende que queden bien colocados de tal manera que su atención no dificulte y a la vez que las buenas condiciones de instalación no se alteren con la proximidad de unos a otros. • Buena construcción: Es indispensable disponer de aparatos construidos correctamente para esperar de ellos un buen funcionamiento. Otra de las características que debe tener una buena estación es un adecuado instrumental, el cual deberá tener los siguientes requisitos: 97 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos • Sensibilidad: Rápida reacción ante pequeña variación del elemento o fenómeno a medir. • Precisión: Que sea sensible y preciso; el instrumento debe indicar con fidelidad el valor del fenómeno que se trata de medir. • Simplicidad: De diseño y manejo. • Que los requisitos anteriores se cumplan por mucho tiempo después de construido, certificado y autorizado el instrumento. • Facilidad: De funcionamiento, mantenimiento e instalación. • Solidez: De construcción del instrumento. 6.3. Clasificación de estaciones meteorológicas 6.3.1. Estaciones sinópticas Son estaciones en donde se obtienen datos meteorológicos simultáneos (sinopsis + sincronía = condición de simultaneidad) conociendo una región, su estado atmosférico en un momento determinado y poder realizar predicciones futuras. Estas estaciones se clasifican en: a) De superficie Las terrestres son aquellas que están dotadas de personal o son automáticas; mientras que las marítimas son las dotadas de Personal, que pueden ser fijas (buques fijos y bases ancladas) y móviles (buques y hielos flotantes), y automáticas: fijas (bases ancladas y buque faro) y móviles (boyas y buques). b) De altitud Estaciones de radiosonda, de radioviento - radiosonda y de globo piloto. 6.3.2. Estaciones climatológicas Son estaciones donde se efectúan las observaciones meteorológicas para fines climatológicos, los datos obtenidos deben tener consistencia, homogeneidad y regularidad que permitan describir el clima de una región. Estas estaciones se clasifican según se describe en adelante. a) Estaciones pluviométricas Son estaciones donde se efectúan observaciones de la precipitación pluvial. Las mediciones se indican en mm. y décimas de mm. Para los estudios de irrigación o desagüe, es necesario tener presente que una lluvia de 1mm equivale a una lluvia de 1 l/m2 ó 10 m3/h. La medición de la lluvia se puede realizar por lectura directa mediante el pluviómetro de lectura diaria (07:00/19:00 horas); totalizadores de control mensual, semestral o anual y un registrador como el pluviógrafo, que pueden ser de registro diario, semanal o mensual. 98 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos En la siguiente figura se observan de izquierda a derecha, (1) el pluviómetro según Hellmann, compuesto por un recipiente colector y una superficie recogedora de 200 cm2 y su soporte de acero galvanizado. (2) El pluviómetro según Diem, con un embudo recogedor y un jarro colector, con una superficie recogedora de 100 cm2. (3) Cortaviento para pluviómetros según Hellmann, es de acero galvanizado, provisto de 16 láminas flexibles. (4) El pluviómetro registrador según Helmann, para regiones con pocas precipitaciones, compuesto de un recipiente colector sobre una caja protectora con tejadillo de lluvia y un recipiente medidor incorporado con flotador, un dispositivo de sifón (vaciamiento automático de la precipitación después de cada 10 mm de altura), así como dispositivo registrador con un mecanismo de relojería a tambor, posee un tiempo nominal de registro igual a 7 días y una superficie recogedora de 200 cm2. Figura 25. Pluviógrafos y accesorios Fuente: OMM citado en Gomez (1990). b) Estaciones climatológicas ordinarias Son estaciones con características de área mínima de ocho por diez metros con orientación de la caseta meteorológica hacia el sur en nuestro hemisferio. Estas realizan las siguientes observaciones: • Temperaturas (extremas). • Heliofanía. • Brillo solar. • Evaporación. • Precipitación. • Viento. • Humedad del aire. • Nubosidad. • Visibilidad horizontal. 99 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos Observaciones: • Temperatura (incluidas las extremas). • Heliofanía, insolación o brillo solar. • Evaporación, nubosidad, visibilidad horizontal. • Precipitación, viento, humedad del aire. Instrumentos y métodos de observación: • Termómetro de exposición o psicrómetro. • Termómetro de máxima y de mínima. • Heliógrafo, tanque de evaporación. • Pluviómetro, veleta anemométrica. Los métodos de observación en estas estaciones son los siguientes: • Nubosidad: Para la observación de nubes se utilizará el cuadro mural de nubes, para las definiciones y descripciones de las nubes se hará uso del Atlas internacional de nubes. • Visibilidad horizontal: El observador se colocará en el centro de la estación y dirigirá la vista hacia los 4 puntos cardinales, la distancia se calcula sacando la media de las 4 observaciones. • Temperatura del aire: Para fines psicrométricos, los termómetros se leerán con una aproximación de 0.1 ºC, la altura de los termómetros dentro del abrigo meteorológico será de 1.6 m sobre el nivel del suelo, de igual forma para las estaciones sinópticas de superficie, climatológicas principales y meteorológicas agrícolas principales. • Humedad del aire: Mediante el psicrómetro se determina la humedad relativa del aire, el punto de rocío y la tensión del vapor, la medición se efectúa en forma indirecta por medio de tablas, reglas y ábacos. Las medidas de la humedad relativa se deberán efectuar a una altura de 1.6 m sobre el nivel del suelo y dentro del abrigo meteorológico. • Viento: La medida del viento se deberá efectuar a una altura de 10 m en terreno despejado y estarán constituidas por la media de los valores observados en un periodo de 10 minutos. Con la finalidad de dar mantenimiento permanente a la veleta, se deberá desechar los postes comunes e instalar torres abatibles cuyo mayor costo justifica la mejor conservación del sensor y seguridad para el observador. • Precipitación: Los pluviómetros se deberán instalar de tal manera que se reduzca al mínimo los efectos del viento y de las salpicaduras de la lluvia. La boca del pluviómetro deberá estar a una altura de 1.2 m sobre el nivel del suelo. La precipitación será la suma de la cantidad de precipitación líquida y sólida. • Evaporación: Se mide mediante el tanque de evaporación siendo el más difundido el americano tipo “A” el cual tiene las características de: Diámetro: 121.9 cm, altura: 25.4 cm, nivel inferior: 17.5 cm, nivel superior: 20 cm. 100 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos Figura 26. Estaciones climatológicas ordinarias Fuente: Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (1970). 101 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos • Brillo solar: Los instrumentos que sirven para obtener un registro continuo de la insolación se llaman heliógrafos, el más utilizado es el de Campbell-Stokes, constituido por una esfera de vidrio montado concéntricamente en el interior de un casquete, cuyo diámetro es tal que los rayos solares forman un foco muy intensosobre una banda de cartulina. Hay que tener mucho cuidado en la ubicación del heliógrafo dentro de la parcela. Deberá evitarse que la sombra proyectada por los postes del cerco llegue al instrumento. Las lecturas se efectúan a las 7:00 y 19:00 horas respectivamente y se expresa en mm de agua evaporada. La lluvia caída también se expresa en mm, que en forma similar representan el espesor de la lámina de agua recogida sobre una superficie plana y horizontal. Los milímetros de lluvia y de evaporación son magnitudes directamente comparables. c) Estaciones climatológicas principales Dentro de sus características están que poseen un área mínima de la parcela de diez por quince m, cuentan con una orientación de la caseta meteorológica hacia el sur en nuestro hemisferio. Observaciones: • Temperatura (las extremas), temperatura del suelo. • Heliofanía, evaporación, radiación solar. • Precipitación, viento, humedad del aire. • Nubosidad, tipo y altura de nubes, presión. Instrumentos: • Termómetro de máxima y mínima, termógrafo. • Higrógrafo, psicrómetro, barógrafo, barómetro. • Pluviómetro, pluviógrafo, tanque de evaporación. • Heliógrafo, piranómetro, geotermómetros. Los métodos de observación en estas estaciones son los siguientes: • Radiación solar: Mediante el piranómetro se determina la radiación solar directa y difusa. La radiación solar que recibe el instrumento es proporcional a la diferencia de temperaturas que se forma en el elemento sensible. • Presión atmosférica: Su medida es importante porque nos explica cómo se producen los vientos y las tormentas al variar los valores de esta en los diferentes puntos del globo. El instrumento de lectura directa más exacto es el barómetro de mercurio. Como instrumento registrador se usa el anemómetro aneroide. El microbarógrafo produce registros más exactos que el anterior (mayor sensibilidad). • Temperatura del suelo: El suelo constituye el substrato en el cual se fija la planta. Debido al contacto íntimo entre raíz y suelo, las variaciones de temperatura que se producen en este último afectan considerablemente los procesos fisiológicos 102 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos del vegetal. Además, no olvidemos que la temperatura del suelo regula el desarrollo y la actividad vital de los microorganismos que se encuentran en él. Las observaciones se efectúan a diferentes profundidades: 5, 10, 20, 50 y 100 cm y en diferentes tipos de parcelas: con suelo desnudo, con suelo cubierto de hojarasca y con suelo cubierto de césped. d) Estaciones climatológicas para propósitos específicos Son estaciones que se instalan para observar uno o varios elementos meteorológicos de acuerdo con el problema que se presente. Ejemplo: Estudios de contaminación ambiental, investigación con fines de riego, abonamiento y control de plagas, investigación en trabajos de calidad de agua. 6.3.3. Estaciones meteorológicas agrícolas Son aquellas que paralelamente a las observaciones meteorológicas, se efectúan observaciones fenológicas y fonométricas; están referidas a la influencia del clima en el desarrollo y a las variaciones en los cambios de "biomasa". Estas estaciones se clasifican: a) Estaciones meteorológicas agrícolas ordinarias Estas determinan y facilitan datos meteorológicos y biológicos, a su vez otros datos que ayuden a determinar las relaciones entre el tiempo y la vida de las plantas y animales. b) Estaciones meteorológicas agrícolas auxiliares Estas facilitan información biológica (fenología, aparición de plagas, enfermedades, etc.) y meteorológica (datos de temperatura, humedad del suelo, evapotranspiración potencial, sondeos detallados de las capas más bajas de la atmósfera, etc.). c) Estaciones meteorológicas para propósitos específicos Son establecidas con carácter temporal o permanente, para la investigación de uno o varios elementos, o de determinados fenómenos. d) Estaciones meteorológicas agrícolas principales Son las que facilitan simultáneamente informaciones meteorológicas y biológicas detalladas, en las que se efectúa una investigación agrometeorológica. A su vez se realizan determinaciones de la humedad del suelo a diferentes profundidades. Existen 2 métodos: Gravimétrico, por diferencia de peso entre la muestra de suelo húmedo y suelo seco; y dispersor de neutrones, método rápido. 103 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos Es necesario conservar el buen estado de las estaciones y cada uno de los aparatos, puesto que por la intemperie y uso propio se van deteriorando, con lo que disminuye su precisión y el rendimiento de la obtención de buenos datos. Debe procurarse que las características de una buena instalación perduren a través del tiempo, para lo cual es indispensable hacer una revisión general, periódica y sistemática, debiendo comprobarse en ella que su exposición a la intemperie no haya variado; que la orientación, distribución y altura de los aparatos sea la correcta. A la vez, se debe revisar el estado de conservación propiamente dicho de la estación y cada uno de los aparatos, en lo que se refiere a sus características de trabajo y al posible deterioro que hayan sufrido durante su manejo. De tal manera que el instrumental trabaje debidamente calibrado de acuerdo con las especificaciones técnicas de su diseño. 104 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos Figura 27. Estaciones Climatológicas Agrícolas Ordinarias (CAO) Fuente: Guerra citado en Gómez (1990). 105 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos Figura 28. Estación climatológica Agrícola Principal (CAP) Fuente: Guerra citado en Gómez (1990). 106 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos 6.4. Diseño de una red hidrometeorológica Un país debe contar con un objetivo definido en el uso y manejo del agua, con una planificación racional y estratégica, lo que es factible lograr contando con la ayuda de una red hidrometeorológica que en sus principios podrá ser de densidad mínima hasta llegar a la óptima que permite una medición real para tener información consistente y de calidad. Esta red mínima deberá establecerse en forma integrada especialmente entre la red pluviométrica-hidrométrica con una cooperación mutua entre los organismos operativos y con una información concentrada en una sola institución teniendo siempre presente que el objetivo es obtener un registro de datos calificados y significativos para poder establecer relaciones entre los elementos hidrológicos- meteorológicos y sus relaciones con los parámetros físicos dados por la geomorfología de la cuenca. Una buena información hidrometeorológica tiene un valor difícilmente mensurable dada su gran magnitud y su influencia en múltiples campos, tales como agricultura, transporte, minería, industria, electricidad y el costo debe incluirse dentro de los planes de desarrollo del país, que garantice la obtención de una red mínima diseñada, ejecutada y operada bajo la responsabilidad de una sola institución. 6.4.1. Densidad de una red mínima Al proyectar una red es necesario tener en cuenta que una cuenca presenta una gama de variables, sean estas climáticas, meteorológicas, geológicas, topográficas, etc., las que son a su vez de gran variabilidad; por tanto, no permiten una integración de estas variables en un solo análisis para todas las subcuencas y cuencas propiamente dichas; y esto nos lleva a la conclusión de que es imposible definir una densidad uniforme, pero si es factible plantear soluciones distintas para cada cuenca basada en la amplitud teórica, experiencia y buen sentido de la persona que ejecuta el proyecto de una red. 6.4.2. La red mínima Es el número de estaciones mínimas que la experiencia y el buen criterio hidrológico nos indica como lo necesario para el conocimiento del recurso hídrico propiamente dicho de la cuenca y sus posibles comparacionescon otras, de tal manera que nos permita la orientación del estudio del recurso agua en el desarrollo económico del país que hace muy necesario que las estaciones cumplan requisitos básicos: • Deben estar bien instaladas. • Deben ser de buena calidad (instrumentos, funcionamiento, condiciones de instalación). • Que el funcionamiento de estas estaciones sea permanente y con un buen mantenimiento en el tiempo hasta que permita la concepción de una red óptima en un tiempo de 20 años a más, de acuerdo con las necesidades de cada zona. Para ello se puede concebir el comienzo de una red mínima con estaciones secundarias o básicas, es decir que la instalación de una estación debe tener ciertas pautas generales como son: 107 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos • Ir de menos a más para iniciar en forma rápida su operatividad, pero sin que vaya en desmedro de la organización y calidad de las observaciones. • Siempre se debe considerar dentro del diseño las estaciones existentes y en el caso de tener que reemplazarla una por otra nueva (estación), esta deberá ser correlacionada con la primera a fin de poder utilizar la información original que tiene un mayor periodo de registro con cierto grado de confiabilidad. • En el anteproyecto siempre se debe considerar alternativas técnicas y económicas con cierto grado de flexibilidad. 6.4.3. Planteamiento para una red mínima Es muy aventurado dar un número ideal de estaciones que puedan definir una red mínima ideal de estaciones, debido a la aleatoriedad del clima, topografía, geología, etc., pero si podemos plantear algunos lineamientos o pautas que se deben tener en cuenta para el diseño de una red mínima, y la metodología a seguir consta de una fase de gabinete y otra de campo: • Definir el objetivo de prioridad de las cuencas que deben contar con dicha red de acuerdo con la estrategia de desarrollo de un país, para jerarquizar la posible operación de acuerdo con ciertos requisitos y pautas generales como son de estaciones bien instaladas, de buena calidad, de funcionamiento permanente, flexibilidad en el diseño, etc. • Como segundo paso, conocer previamente los factores fisiográficos y genéticos del régimen hidrológico como son: áreas, elevaciones medias, tipos de alimentación por precipitación o nevado, de tal manera que nos permita establecer las mismas características de diseño con la finalidad de establecer métodos comparativos entre zonas climáticas, geológicas, idénticas o diferentes y eso permitirá determinar datos a través de las relaciones de generalización para conocer elementos hidrológicos en zonas sin datos. • Recopilación de toda la cartografía existente, cualquiera que sea su escala; sean estos planos de levantamientos fotogramétricos, climáticos, distribución de precipitaciones, cartas geológicas, que nos permita plantear todo tipo de análisis de gabinete. • Recopilación de todos los registros existentes de información hidrometeorológica como mínimo de 3 a 5 años de datos y sin necesidad de entrar a un análisis profundo, poder contar con un orden de magnitud del elemento posible a evaluar en cada estación, a instalarse en el futuro. • Analizar la cartografía de las vías de comunicación y poblados existentes, con la finalidad de saber si es factible o no la posibilidad de instalar la estación idealizada o sino ver las alternativas de solución. • La distribución de las estaciones, en la medida de lo posible, debe medir características físicas e hidrometeorológicas distintas porque se supone que en cada una actúan leyes de medición del régimen hidrometeorológico. • Desde el punto de vista hidrográfico, cada subcuenca debe contar con una estación hidrométrica de cierta importancia, un pluviógrafo y los pluviómetros necesarios. En el caso que no fuera factible se deberá dar prioridad a las cuencas de mayor rendimiento o de desarrollo prioritario. • Los emplazamientos de las estaciones deben tenerse en cuenta además del interés práctico, condiciones económicas que están dadas por la facilidad de 108 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos instalación, condiciones del cauce y operatividad, dados por las vías de comunicación y nivel cultural del observador. • Se deben considerar los costos de pago del observador de acuerdo con la jerarquía de la estación, pero como una fuente de ingreso salarial a dedicación exclusiva, para garantizar una buena observación y su buen mantenimiento. • Se debe instalar una estación hidrométrica (limnimétrica) en zona de desembocadura al mar o lago. • Siempre se debe sobredimensionar la red hidrometeorológica en gabinete, debiendo quedar definida después del reconocimiento de campo y un posterior análisis de gabinete. • Dar pautas que corresponden tanto para una red pluviométrica e hidrométrica. 6.4.4. Pautas de diseño Es de exigencia contar con una red hidrometeorológica de una densidad mínima para estar en concordancia con el "Plan Nacional de Ordenamiento de los Recursos Hídricos", razón por la cual, la red debe proyectarse con la finalidad de su instalación en el momento adecuado y en etapas de prioridades. La información por utilizar es: • Atlas Hidrológico (Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología - SENAMHI) considerando: Polígonos de altitudes, densidad de drenaje, pendiente. • Analizar el mapa de clasificación climática (ONERN). • Regionalización de las escorrentías, zonificación pluviométrica y de escorrentía (IILA-SENAMHI). • Trabajos hidrológicos, climatológicos, transportes, geológicos realizados por Ministerio de Agricultura (Dirección General de Agricultura) y ONERN. • Evaluación del potencial hidroeléctrico nacional ejecutado por la Misión Alemana y Ministerio de Energía y Minas. • Información de estaciones hidrometeorológica existentes y clausuradas. • Otros estudios de importancia que tengan relación. • Mapas fotogramétricos a Escala 1:100 000 u otras escalas. 6.4.5. Procedimiento de trabajo en pluviometría • Delimitar la cuenca y subcuenca húmeda a escala 1:100 000. • Ubicar las estaciones existentes en la cuenca delimitada, analizar su información y encontrar su densidad real. • El mapa de clasificación climático, ecológico (ONERN) y zonificación de lluvias (IILA) trasladarlo a la cuenca delimitada. • En la cuenca húmeda en un rango sobre los 2000 metros de altitud, se colocarán pluviómetros en pisos de 200 a 250 metros. • Se debe considerar siempre los pluviómetros en funcionamiento. • En las partes altas de las cuencas se deben ubicar pluviómetros totalizadores con un pluviógrafo de banda trimestral. • El número de pluviómetros a considerar deberá conjugar las variables de latitud, altitud, distancia de la cordillera, clima, zonificación, ubicación y un buen criterio de operación. • Fijado el número de pluviómetros se debe clasificar por su importancia. 109 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos • Como criterio general, una cuenca debe tener: un pluviómetro distribuido en uniformidad con la latitud y altitud cada 250 km2 en cuenca húmeda sobre los 2000 m.s.n.m. o sobre una isoyeta de 100 mm; en cuenca de Selva Alta y Selva Baja un pluviómetro cada 1000 km2 y 2500 km2, respectivamente. 6.4.6. Procedimiento de trabajo en hidrometría Fase de gabinete: • Tener en cuenta la zonificación pluviométrica y el comportamiento hidrológico de la cuenca. • Diagnosticar las estaciones existentes, su ubicación y su densidad real. • Integrar las variables de los elementos del régimen hidrológico (clima, vegetación, litología, suelos, geomorfología, etc.). • En los puntos considerados se debe cuantificar la magnitud del recurso, con sus áreas y alturas medias para correlacionar con el rendimiento. • Se debe plantear alternativas para zonas de difícil acceso. • Considerado el número de estaciones, debe tener relación con el régimen hidrológico y los parámetros a evaluar, teniendoen cuenta los sedimentos y la calidad del agua. Fase de campo: • Considerar toda la información necesaria para la nueva estación como: suelo, pendiente, altitud, vegetación, etc. • Evaluar tiempos de recorridos, accesos difíciles, transporte y toda información que permita evaluar las alternativas de operación y logística. • Evaluar en la zona la posibilidad de implementar, con instrumentos necesarios, la estación a proyectar. Como criterio general podemos considerar que una estación hidrológica debe evaluar diferentes cuencas con altitudes medias, clima, geología y distribución pluviométrica. Tabla 23. Normas de tiempo para observaciones meteorológicas Nº Tipo de observación meteorológica Tiempo en cada operación (min) 1 Lectura del pluviómetro. 5 (1) 2 Lectura de los termómetros de extrema. 3 3 Observaciones con el psicrómetro. 5 4 Lecturas del tanque de evaporación. 5 5 Pluviógrafo, cambio de banda y aceite. 5 6 Colocación de la banda del heliógrafo. 3 7 Lectura del termómetro de mínima junto al suelo. 1 8 Lectura de los geotermómetros (5 profundidades). 5 9 Cambio de banda y ajuste del termógrafo. 2 10 Cambio de banda y ajuste del higrógrafo. 2 11 Cambio de banda y ajuste del barógrafo. 2 12 Lectura del barómetro. 3 13 Cambio de banda del actinógrafo. 2 14 Limpieza y mantenimiento de la plataforma meteorológica. 20 15 Para desplazamientos del observador se emplearán las normas de hidrología. (1) En el caso de la estación pluviométrica el tiempo de lectura del pluviómetro se mejora a 15 minutos, incluyendo el mantenimiento de la estación y para obtener gratificación mínima aceptable. (2) Ídem en el caso de la estación pluviográfica – resultan 20 minutos. Fuente: Organización Meteorológica Mundial (1970). 110 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos 6.5. Situación de la red hidrometeorológica En un Servicio Meteorológico Nacional, dentro de sus actividades principales podemos enumerar en orden lógico, las siguientes: 6.5.1. Observaciones Comprende la medición de los parámetros meteorológicos e hidrológicos a través de estaciones meteorológicas convencionales telemétricas que necesariamente deben ajustarse a las características orográficas, climáticas y de comunicaciones, en concordancia con los aspectos económicos que permitan la observación del dato en calidad y permanencia en el tiempo con una concentración en un sistema primario de almacenamiento. 6.5.2. Sistema de información hidrometeorológica Permite que los archivos originales sean almacenados en un sistema de base de datos para que operen en las tareas de preparación de advertencias climatológicas en el uso de la información para los diferentes proyectos regionales y nacionales. 6.5.3. Difusión del sistema de información Automatizado con su base de datos ordenado y calificado de acuerdo con los requerimientos de los proyectos en sus diferentes actividades como son prevención de desastres, agua poblacional, agricultura, etc. En el Perú, desde el año 1963 oficialmente se inició la tarea de planteamiento de una red hidrometeorológica nacional que quedó implementado y en funcionamiento desde 1966; en la que participaron diferentes instituciones especialmente el SENAMHI con apoyo de OMM y otras como Electroperú, ONERN, Ministerio de Agricultura (DGA), Proyectos Especiales; Chira Piura, Majes y Olmos. Pero a partir del año 1980 hasta la fecha el apoyo económico del estado peruano fue mínimo; reduciéndose la red en un 35 % en el año 1983 y en un 50 % aproximadamente al año 1989 y en el año 1992 estimamos un máximo de 550 estaciones con las consecuencias conocidas en las decisiones por falta de previsión por eventos extraordinarios como en el año 1983, 1990 y 1992. Tabla 24. Red de estaciones MAP: Meteorológica Agrícola Principal, CP: Climatológica Principal, CO: Climatológica Ordinaria, S: Sinóptica, PE: Propósitos Específicos, PLU: Pluviométrica, H(M): Liminmétrica, H(L): Limnigráfica, S/N: Sin nombre. Las estaciones que se encuentran en funcionamiento en la actualidad operan parcialmente por falta de mantenimiento, apoyo logístico, capacitación, repuestos y Categoría N total de estaciones N total de estaciones en funcionamiento 1982 1989 MAP CP CO S PE PLU H (L) H (M) S/N 11 39 345 27 14 501 38 127 10 10 25 178 26 3 327 14 66 4 6 20 145 25 2 303 35 35 0 Total (SENAMHI) 1112 653 571 Otras: (Electroperú, Majes, Chira) 210 180 100 Total 1322 833 671 111 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos de un adecuado presupuesto de las instituciones responsables y sobre todo porque todavía no se tiene conocimiento de la importancia que tiene la información para los usuarios del agua, quienes deben implementar la cuenca, con estaciones de medición en coordinación con los sectores responsables. En nuestro país, la densidad de estaciones pluviométricas e hidrométricas varía de 0.5 a 0.15 estaciones por cada 1000 km2, pero debemos anotar que la información generada hasta el año 1992 es de periodos no homogéneos con meses y años sin información debido a la intermitencia real de su funcionamiento, falta de mantenimiento y otros problemas. Esto se agrava, si consideramos que la red en su mayor parte se encuentra localizada en las cuencas de la vertiente del Pacífico; si agregamos que a partir de los años posteriores al año 1982, las estaciones han operado irregularmente y muchas de ellas han sido clausuradas, podemos establecer que la red hidrometeorológica actual tiene una densidad aproximada de 0.15 estaciones pluviométricas por cada 1000 km2 y de 0.05 estaciones hidrométricas por cada 1000 km2. Cuando las recomendaciones técnicas de OMM en forma conservadora y en límites de normas admisibles en circunstancias especialmente difíciles están en el orden de 1 o 0.5 estaciones pluviométricas e hidrométricas por cada 1000 km², demuestra que el déficit de estaciones es limitante para la evaluación del recurso hídrico y su utilización en forma racional. Estas razones deben sugerir que la nueva Ley de Recursos Hídricos considere un ente técnico responsable de la red hidrometeorológica en coordinación con el interés de los usuarios con derechos y obligaciones para la obtención de una adecuada información con un banco de datos a nivel nacional. 6.6. Utilización de la información hidrometeorológica La información obtenida tiene una utilidad multisectorial y en especial está orientado a proyectos de recursos hidráulicos, ampliación de la frontera agrícola y energética. En su mayor parte, la información que se solicita es de tipo pluviométrica, caudales, temperatura, humedad relativa, etc., que ha tenido mucha demanda en los últimos años en el SENAMHI, DGA y Electroperú. Tabla 25. Periodos de información atendidos oficialmente (SENAMHI) Entidades 1977 1978 1979 1980 1981 1983 Estatales 68 59 94 112 130 142 Particulares 63 95 123 175 195 230 Públicas 10 17 23 33 48 52 Estudiantes universitarios 93 119 200 162 200 220 Total 234 290 440 482 573 644 6.7. Costo de la red hidrometeorológica e información A continuación, presentamos los costos que corresponde a la instalación de una estación y la rehabilitación de ellas (costo promedio), a fin de que queden operativas para generar información. La estación para aforar por vadeo o suspensión en puente, corresponde a una estación en la que hay que construir una infraestructura de huaros. 112 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos Tabla 26. Costo de estaciones Estación (*) (Costo en $.) Instalación (Nueva Estación) (**) Rehabilitación (**) MAP CP CO S PLU Hidrométrica (H): a) Limnimétrica (solo niveles) b) Limnimétrica (correntómetro) c) Limnigráfica (correntómetro) d) Limnigráfica (completa) 33 500 26 000 6000 23 000 500 500 5500 15 000 30 000 18 000 12 000 2000 15 000 150 250 2000 5000 9000Observación 1: Estos costos no consideran la tarea de operación, mantenimiento, gastos administrativos para el funcionamiento continuo de la estación. Observación 2: La rehabilitación considera valores promedio de la red de una cuenca de la que hay que cambiar repuestos, algunos instrumentos y mejorar la infraestructura de la estación. (*) MAP: Meteorológica Agrícola Principal, CP: Climatológica Principal, CO: Climatológica Ordinaria, S: Sinóptica, PLU: Pluviométrica. (**) Costos estimados al año 1990. Fuente: Guerra citado en Gómez (1990). Estos presupuestos pueden variar de acuerdo con el tipo de instrumental y accesorio que se utilice, ya sea de bandas diarias, mensuales, trimestrales, de eje simple, reversibles, de tambor, toma directa o toma indirecta; en todo caso es un valor promedio aproximado. Asimismo, el costo de la Red Nacional, considerando la instalación y teniendo como referencia la densidad existente al año 1990, es la siguiente: Tabla 27. Costo de la red nacional Categoría (*) Costo en $ (**) Costo en $ (**) Nº Operativas Nº Rehabilitadas MAP CP CO S PLU Hidrométricas Otros 6 20 145 25 303 70 100 201 000 520 000 725 000 500 000 90 900 560 000 200 000 6 16 225 2 202 107 999 239 999 241 666 326 086 27 270 280 000 Total 2 796 900 1 223 020 (*) MAP: Meteorológica Agrícola Principal, CP: Climatológica Principal, CO: Climatológica Ordinaria, S: Sinóptica, PLU: Pluviométrica. (**) Costos estimados al año 1990. Fuente: Gómez (1990). Tabla 28. Costo de la información generada para un periodo de 20 años Descripción Costo $ (*) Valorización de instrumental $ 3 819 920 Valorización de operación, mantenimiento $ 16 000 000 Capacitación, rehabilitación, planillas, gastos administrativos (del 25 al 30 % del costo del instrumental) $ 800 000/año Valorización del procesamiento de la $ 700 000 Información y automatización $ 20 519 920 Imprevistos y otros 10 % $ 2 051 992 Total $22 571 912 (*) Costos estimados al año 1990. Fuente: Gómez (1990). 113 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos 6.7.1. Inversión por estación Corresponde a un valor aproximado del costo de la información generada por un periodo de 20 años entre el número de estaciones que equivale a $ 33 640 dólares por estación que tenga una información de 20 años. 6.7.2. Costo del dato diario valor aproximado Asumiendo que una estación genere 5 datos por día en 20 años habrá producido 1 100 000 datos aproximadamente el costo de información de $1 dólar por mes de información diaria debiendo anotar que esta información puede variar por parámetros, debido a trabajos de depuración, análisis de planillas, dificultad de transcripción (bandas), digitación, programación, administración, bienes, la oferta y demanda del parámetro. En todo caso, el valor de la información por venta del parámetro dependerá de la frecuencia de compra y se deberá decidir si es más importante que los sectores asuman los costos del valor de la información preparando los anuarios hidrometeorológicos anuales a fin de garantizar la calidad del proyecto. A continuación, dejamos algunas recomendaciones: • Hay que considerar que el elemento más importante de la variación de la precipitación es la altura, latitud y distancia de la cordillera y en el caso de la escorrentía es el área, la altitud media y la distribución de su precipitación en su zonificación. • Criterio y experiencia de campo del profesional que diseña la red y así poder integrar las variables mencionadas. • Fijar claros los objetivos y sobre todo tiempo disponibles de los futuros registros logrando un grado de precisión deseada en la determinación de la cantidad media de precipitación y escorrentía de la zona y así integrar las variables o elementos factibles de utilizar. • Una red planificada, bien instalada y con una ordenada gestión por parte de los usuarios del agua de la cuenca, no solo les permite calidad de información, sino abaratar costos en su producción, elaborar las tareas de previsión por inundación y sequía, y además la formulación adecuada de sus proyectos. • Debe considerarse una regionalización previa, en el diseño de una red que cuenta con alguna información. Pongamos un ejemplo. Consideremos una cuenca con 3000 km2 de área húmeda y que cuenta con 5 pluviómetros con periodos de información diferente y con 20 meses sin datos de enero a marzo. Del análisis de pluviometría, tenemos: • Esta cuenca tiene 5 pluviómetros (una estación c/600 km2), pero debiera corresponderle 12 pluviómetros (una estación c/250 km2); es decir, que a la cuenca le falta aproximadamente 7 pluviómetros para realizar técnicamente una adecuada evaluación espacial y temporal de la lluvia. • Si estos 5 pluviómetros existentes tienen además una información incompleta y con periodos diferentes, en las consideraciones técnicas de redes es como si en la práctica solo existieran 3 pluviómetros; limitando aún más la evaluación espacial y temporal de la precipitación. Es decir, que en algunos casos puede bajar la densidad por estas limitaciones en más del 50 %. 114 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos • Entendemos que la falta de la información en un número de meses disminuye la densidad de la red en más del 50 % en algunos casos, por lo que se recomienda que el análisis de consistencia esté ligado al análisis regional de la lluvia con el criterio físico, climático y fisiográfico, y no solo con los métodos estadísticos y matemáticos, existentes. Porque estos análisis están tratando de mejorar una información que es dudosa o completar una información que no existe en los márgenes de probabilidad, pero nunca estaremos seguros de la cercanía que este tendrá con el dato real y aún si ambos análisis se cumplieran solo estaríamos mejorando una información puntual que tiene un radio de influencia mínimo y en ningún caso se mejoraría la densidad de la red que es la limitante para la evaluación espacial de la lluvia. • Esto no quiere decir que por la falta de información no se ejecute los estudios de ningún proyecto, pero en estos casos debe considerarse la experiencia, conocimiento y el buen criterio del profesional que lo ejecuta debiendo este, considerar en su estudio la evaluación y el mejoramiento de la red hidrometeorológica básica. • Muchos proyectos relacionados al aprovechamiento del recurso hídrico se inician con el reconocimiento, prefactibilidad, etc. hasta el definitivo, con una red de estaciones que van en el periodo de estudio, disminuyendo en calidad y densidad, y aún a nivel de ejecución no consideran la implementación de la red para su evaluación futura, porque suponen algunos especialistas (por comodidad) que el simple análisis matemático o estadístico, pueden generar información desconociendo que un dato medido es irremplazable solo que este exige un presupuesto y permanente trabajo de campo. Estas consideraciones generales del ejemplo funcionan para casos de parámetros hidrológicos y climáticos, debiéndose adecuar a criterios específicos de las mediciones. Por lo tanto, los trabajos de afianzamiento hidrológico se encuentran con el gran problema de los escases de la información, la cual sigue siendo escasa y deficitaria a pesar del tiempo y esto es solo a la imprevisión. 6.8. Utilización actual y las posibilidades de los satélites meteorológicos Podemos afirmar que la comunidad meteorológica fue una de las primeras que se dio cuenta de las enormes posibilidades que le ofrecían los satélites artificiales. En efecto, si el primer satélite artificial se puso en órbita en 1957, el primer satélite meteorológico de los Estados Unidos de América, el TIROS 1, circulaba alrededor de la Tierra en abril de 1960. La utilización de todas las posibilidades que brindan los satélitesexige inversiones importantes en instalaciones y equipos, un mantenimiento costoso, y un personal bien instruido y formado. Por ello, pocos países han alcanzado un alto nivel en el uso de los satélites meteorológicos. A continuación, describiremos las aplicaciones cuantitativas de los satélites meteorológicos: • Atmósfera: Distribución de la temperatura con la presión, componentes variables y contaminantes (H2O, O3, aerosoles, etc.), balance de radiación en la cima de la atmósfera, viento a distintos niveles partiendo del desplazamiento de nubes o de globos de nivel constante, distribución de las nubes y su estructura, fases del agua 115 Jhon Walter Gómez Lora y Victor Hugo Gallo Ramos de la capa superior de la nube, contenido total de agua en las nubes, zonas de precipitación y su intensidad aproximada. • Superficie: Temperatura de la superficie (mar y tierra), localización de corrientes oceánicas superficiales, oleaje, hielos marinos, situación de zonas contaminadas sobre la superficie del océano, humedad del suelo, distribución de la capa de nieve, características del suelo y de la vegetación, zonas de fusión de la nieve y el hielo. • Comunicaciones: Recolección automática de datos de globos, boyas y estaciones automáticas, transmisión de datos obtenidos por el propio satélite, recepción y transmisión de datos meteorológicos de distinto nivel. 6.9. Tipos de instrumental de acuerdo con los observatorios La relación de instrumental que se instalarán en las estaciones principales es: • 1 anemógrafo. • 1 actinógrafo. • 1 barómetro de mercurio. • 1 microbarógrafo, modelo normal. • 1 evaporímetro piché. • 1 higrógrafo de cabello. • 1 heliógrafo. • 1 rociógrafo. • 1 pluviógrafo. • 1 termógrafo. • 1 termómetro de máxima. • 1 termómetro de mínima. • 1 psicrómetro. • 1 tanque de evaporación. • 3 juegos de geotermómetros de 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50,100 cm. • 1 veleta. • 1 reloj despertador. • 1 linterna.
Compartir