Hidrologia

Precipitación

Introducción

Como ya se ha mencionado, los sistemas urbanos de drenaje tratan tanto las aguas fluviales como las residuales, la mayoría de aguas pluviales son resultado de la precipitación. Otras formas de precipitación, nieve por ejemplo, también contribuyen, pero la lluvia es por mucho la más significante en la mayoría de lugares. Métodos de representación y predicción de las precipitaciones son cruciales en el diseño, análisis, y operación de los sistemas de drenaje.

El estudio detallado de la lluvia es el trabajo de la hidrología, y su trabajo implica principalmente interpretar y predecir la naturaleza- siempre un asunto difícil. Su trabajo principalmente utiliza la observación, la cual es el origen de todo el conocimiento acerca de la lluvia. Cuanto más observamos, mas aprendemos.

La observación proporciona registros históricos, y permite la derivación de relaciones entre las propiedades de los eventos de precipitación (Particularmente intensidad, duración, y frecuencia). A menudo, ingenieros de drenaje urbano y modeladores necesitan largos periodos de lluvia (incluyendo diferentes tormentas y los periodos secos entre ellas) para introducir modelos. Estos pueden ser registros históricos reales, pero es difícil saber exactamente que porción de la historia representaban. Por esta razón, puede ser más apropiado usar un conjunto de datos sintéticos creados especialmente para representar las propiedades de la lluvia actualmente.

Este capítulo describe los principales métodos de medida de precipitación, y considera los datos de lluvia requeridos para diferentes aplicaciones. La representación de datos históricos de lluvia y la generación de lluvia sintética son discutidas, y formas alternativas de presentación de datos acerca de la lluvia se han presentado. Los sistemas de datos y técnicas presentados en este capítulo pueden ser usados en capítulos siguientes en diseño y análisis.

MEDICION

Pluviómetros

Los pluviómetros son los dispositivos más comunes para medir la lluvia. Un pluviómetro estándar de no grabación (Fig. 5 (a)) colecta la lluvia que cae en un área determinada (en el Reino Unido, un diámetro de embudo de 127 mm con el cerco ubicado 300 mm por encima del suelo) sobre un periodo de tiempo conocido. El volumen de la lluvia acumulada es medida manualmente y, si es necesario, convertida a intensidad de lluvia (profundidad/tiempo) dividiéndose por el área de recolección. Los periodos de recolección varían de 6 horas a un mes, pero un día es característico. Desde que los sistemas de drenaje urbanos pueden responder en menos de 6 horas, la información de los pluviómetros estándar de no grabación es de limitada valor en esta aplicación.

Los pluviómetros son capaces de proveer un continuo registro de lluvia. El pluviómetro de cubeta basculante colecta agua en cortos periodos de tiempo en un depósito balanceado el cual consiste de dos compartimientos miniatura. La lluvia entra en el primer compartimiento hasta que el peso del agua la hace inclinar. El agua empieza a entrar en el segundo compartimiento mientras el primero se vacía (Fig. 5.1(b)). Así, el pluviómetro produce una serie de goteos con una frecuencia cambiante dependiendo de la intensidad de la lluvia. Un registro es hecho ya sea del número de gotas en una serie de intervalo de tiempo o del tiempo de cada gota. Típicamente, esto es recolectado electrónicamente y almacenada en una memoria registradora de datos en el sitio o transmitida por una línea telefónica a la estación central. La información puede ser descargada a un computador a un intervalo de tiempo conveniente para procesarlo. El rango de resolución de profundidad de lluvia es de 0.1 a 0.5 mm/tip.

Emplazamiento

El emplazamiento de medidores debe ser planeado cuidadosamente para obtener datos representativos para la captación. Hay reglas generales ( oficina meteorológica,1982,WCR;1987) sobre las distancias de obstáculos, la altura calibrada del orificio está por encima del nivel del suelo y así sucesivamente. Pero estas reglas no siempre pueden ser aplicadas plenamente en un ambiente urbano. Además, en áreas urbanas, la lluvia cae sobre los techos de modo que el emplazamiento de los medidores en los techos es aceptable si el número de indicadores en los distintos niveles corresponden aproximadamente a las proporciones de los diferentes tipos de superficies urbanas. Si más de un medidor esta en uso, la sincronización cuidadosa de las medidas es crucial. Esto se puede lograr mediante el ajuste del reloj de precisión en cada indicador en el mismo reloj de cuarzo, de deben realizar ajustes regularmente. Por regla general, los medidores de lluvia deben ser revisados al menos una vez a la semana.

5.2.2 otras formas de medida.

Una técnica ingenieril para la medida de lluvia es el radar basado en tierra. En principio, el radar podía proporcionar una imagen continua y casi instantánea de la lluvia cuando estaba todavía en la atmosfera. El método funciona dirigiendo el radar al haz de luz de las gotas de lluvia, recolectando y midiendo la intensidad de la radiación reflectada y traduciéndola a intensidad de lluvia, En todo caso, los factores prácticos como la distorsión debida a las colinas y edificios altos, el viento, el tamaño de la gota de lluvia y los cristales de hielo indican que la relación no es simple y directa. Ya que todos estos efectos pueden variar durante el paso de una sola tormenta, frecuentemente la calibración de los medidores convencionales es esencial. Las imágenes de satélite también han sido utilizadas, usualmente relacionando de manera indirecta la temperatura por cima de las nubes a la lluvia.

5.2.3 Requerimientos de datos

En apropiado nivel de detalle en la medida de precipitación depende de cómo se usaran los datos.

Se pueden identificar tres aspectos:

En diseño y planeación, la tarea es la de producir las dimensiones globales del sistema, ejemplos incluyen la determinación de la tasa de flujo espiratorio máximo en las alcantarillas del volumen total de los tanques de tormentas de detención

En revisión y evaluación el rendimiento del diseño se evalúa bajo condiciones extremas, este proceso usualmente requiere más esfuerzo que el diseño en si, y consecuentemente más detalle en los datos de precipitación.

El tercer aspecto, análisis y operación, se encarga de la evaluación de los sistemas que ya existen y de ejemplos que incluyen la verificación de la simulación de modelos de flujo con datos de flujo real o operaciones de sistemas en tiempo real. Este último aspecto es el que tiene requerimientos mas estrictos para en análisis de datos de precipitación.

La tabla 5.1 muestra los

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