XXIV Congreso Latinoamericano de Hidráulica

226 Pages·2014·11.94 MB·English

Oficina Regional de Ciencia para
América Latina y el Caribe
Programa
Hidrológico
Internacional
XXIV Congreso Latinoamericano de Hidráulica
Selección de Trabajos
Punta del Este, Uruguay, 2010
Tomo 2: “Hidráulica Fluvial e Hidrología”
PHI-VII / Documento Técnico Nº 30
Facultad de Ingeniería - UDELAR Asociación Internacional
Instituto de Mecánica de los Fluidos de Ingeniería e Investigaciones
e Ingeniería Ambiental (IMFIA) Hidro-Ambientales
Oficina Regional de Ciencia para
América Latina y el Caribe
Programa
Hidrológico
Internacional
XXIV Congreso Latinoamericano de Hidráulica
Selección de Trabajos
Punta del Este, Uruguay, 2010
Tomo 2: “Hidráulica Fluvial e Hidrología”
PHI-VII / Documento Técnico Nº 30
Facultad de Ingeniería - UDELAR Asociación Internacional
Instituto de Mecánica de los Fluidos de Ingeniería e Investigaciones
e Ingeniería Ambiental (IMFIA) Hidro-Ambientales
Publicado en el 2012 por el Programa Hidrológico Internacional (PHI) de la Oficina Regional
de Ciencia para América Latina y el Caribe de la Organización de las Naciones Unidas para
la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO)

ISBN 978-92-9089-185-7. Documento Técnico Nº 30: XXIV Congreso Latinoamericano de
Hidráulica. Selección de Trabajos. Punta del Este, Uruguay, 2010.
Tomo 2: “Hidráulica Fluvial e Hidrología”

© UNESCO 2012

Las denominaciones que se emplean en esta publicación y la presentación de los datos que
en ella figura no suponen por parte de la UNESCO la adopción de postura alguna en lo que se
refiere al estatuto jurídico de los países, territorios, ciudades o zonas, o de sus autoridades,
no en cuanto a sus fronteras o límites. Las ideas y opiniones expresadas en esta publicación
son las de los autores y no representan, necesariamente, el punto de vista de la UNESCO.

Los artículos han sido publicados en el idioma original en que fueron presentados por los
autores en el Congreso Latinoamericano de Hidráulica – Punta del Este 2010.

Se autoriza la reproducción, a condición de que la fuente se mencione en forma apropiada, y
se envíe copia a la dirección abajo citada. Este documento debe citarse como:

UNESCO, 2012. XXIV Congreso Latinoamericano de Hidráulica. Selección de Trabajos.
Punta del Este, Uruguay, 2010. Tomo 2: “Hidráulica Fluvial e Hidrología”

Documentos Técnicos del PHI-LAC, N° 3 0

Programa Hidrológico Internacional para Instituto de Mecánica de los Fluidos e
América Latina y el Caribe (PHI-LAC) Ingeniería Ambiental
Oficina Regional de Ciencia para América Prof. Ing. Oscar J. Maggiolo (IMFIA)
Latina y el Caribe Facultad de Ingeniería, Universidad de la
UNESCO República
Dr. Luis P. Piera 1992, 2º piso
Julio Herrera y Reissig 565, CP 11300
11200 Montevideo, Uruguay
Montevideo, Uruguay
Tel.: + 598 2413 2075
Tels: (598) 2711 5276 / 5278 / 5279 / 3386
Fax: + 598 2413 2094
Fax: [phone]
E-mail:
ÍNDICE

ÍNDICE .................................................................................................................................................................................... 1
PRÓLOGO............................................................................................................................................................................... 3
SISTEMA PARA LA ALERTA TEMPRANA DE SEQUÍAS METEOROLÓGICAS EN LOS LLANOS DE
VENEZUELA BASADO EN EL MONITOREO DE VARIABLES MACROCLIMÁTICAS .............................................. 4
Franklin Paredes, Edilberto Guevara
MODELO DE PRONÓSTICO DE ESCURRIMIENTO PARA LAS CUENCAS PEÑITAS Y CHICOASÉN .................. 16
Gabriela Esquivel Garduño, Ramón Domínguez Mora, Alejandro Mendoza Reséndiz, Eliseo Carrizosa Elizondo
ESTIMACIÓN DE CAUDALES DE INFILTRACIÓN EN TÚNELES .............................................................................. 29
Gabriel Rodríguez, Gustavo Torrico La Tapia
CARACTERIZAÇÃO DE SECAS POR APLICAÇÃO DO ÍNDICE DE PRECIPITAÇÃO PADRONIZADA, SPI, A
SÉRIES DE PRECIPITAÇÃO E DE ESCOAMENTO: CASOS DE ESTUDO EM PORTUGAL CONTINENTAL ......... 45
Maria Manuela Portela, João Filipe Santos
ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS A PARTIR DE HIDROGRAMAS DE FLUJO BASE ........ 60
Oscar David Álvarez-Villa, Carlos Restrepo-Tamayo, Andrés Sahuquillo, Eduardo Cassiraga
ENROCADO DE PROTECCIÓN PARA GRUPOS DE PILAS: DIMENSIONADO EN PLANTA Y PROPUESTA
EXPERIMENTAL ALTERNATIVA. ................................................................................................................................... 76
Christian Chreties, Gonzalo Simarro, Luis Teixeira
COMPARACIÓN DEL BALANCE HÍDRICO EN DOS MICROCUENCAS (PASTURAS-PLANTACIÓN DE
EUCALYPTUS) DEL URUGUAY ....................................................................................................................................... 85
Luis Silveira, Magdalena Crisci, Jimena Alonso, Leticia Martínez, Santiago Symonds, Christian Chreties
ESTUDIO EXPERIMENTAL Y NUMÉRICO 3D DEL FLUJO SUPERCRÍTICO EN UN CRUCE DE CALLES ........... 96
Leonardo S. Nanía, Jorge D. Abad, Yovanni A. Cataño, Ernest Bladé, Marcelo H. García
APLICACIÓN DE WAVELETS EN EL ESTUDIO DE FORMAS DE FONDO EN EL RIO PARANÁ ......................... 110
Ronald R. Gutierrez, Jorge D. Abad, Daniel Parsons, Jim Best, Oscar Orfeo
FUNCIÓN MECANICISTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AGUA DEL SUELO POR LOS CULTIVOS .................... 120
Manuel Zavala, Carlos Fuentes, Heber Saucedo, Carlos Bautist-Capetillo
PROYECTO, CONSTRUCCIÓN Y MONITOREO, DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN DE MÁRGENES CON
ESPIGONES EN EL RÍO PARANÁ, CORRIENTES, ARGENTINA ............................................................................... 131
José Daniel Brea, Pablo SpallettI, Marcelo Scaramellini
UM MODELO HÍBRIDO PARA SIMULAÇÃO DE ESCOAMENTO EM AQUÍFEROS SITUADOS EM ZONAS
URBANAS .......................................................................................................................................................................... 139
José Eduardo Alamy Filho, Marília de Oliveira Segantini
SIMULACIÓN NUMÉRICA DEL FLUJO EN RÍOS EN GEOMETRÍA COMPLEJA .................................................... 152
Christian López, Hugo Mendoza, Martín Salinas-Vázquez, William Vicente, Arturo Palacio, Alejandro Rodríguez, Jesús
Gracia, Eliseo Carrizosa, Javier Osnaya
SIMULACIÓN DE CROMO Y SEDIMENTOS FINOS EN UN ESCENARIO FLUVIAL .............................................. 168
Alfredo Trento, Ana Alvarez, Leonardo Filippa, Marcos Gallo, Susana Vinzón
1
DISEÑO OPTIMIZADO DE REDES DE DRENAJE URBANO....................................................................................... 178
I. Navarro, N. Bermúdez, J.G. Saldarriaga
APLICACIÓN DE UN PROCESADOR BAYESIANO PARA LA EVALUACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE
PREDICTIVA MEDIANTE COMBINACIÓN DE MODELOS HIDROLÓGICOS EN LA PREDICCIÓN DE
CRECIDAS EN TIEMPO REAL ........................................................................................................................................ 197
Juan Camilo Múnera, Gabriele Coccia, Félix Francés, Ezio Todini
INVESTIGAÇÃO DO PARÂMETRO CN PARA DUAS BACIAS CULTIVADAS COM EUCALIPTOS .................... 210
Aderson Sartori, Abel Maia Genovez

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PRÓLOGO

Desde 1960, hito inicial de la formación de la División Latinoamericana de la IAHR, cada dos años y
de manera ininterrumpida, los Congresos Latinoamericanos de Hidráulica han constituido el evento
más importante de intercambio para la comunidad científico-técnica que trabaja en el ámbito de la
ingeniería hidráulica en nuestro continente.

El XXIV Congreso tuvo lugar en Punta del Este, Uruguay, entre los días 21 al 25 de noviembre de
2010, y contó con la presentación de más de 536 trabajos aceptados, provenientes de 17 países,
manteniéndose la tendencia histórica de aumento del número de trabajos en los sucesivos congresos.
Presidió este evento la figura del eminente investigador uruguayo Oscar Maggiolo, al conmemorarse
el 30 aniversario de su fallecimiento.

El Congreso se focalizó en el papel central que tienen la ingeniería hidráulica y la hidro-informática en
el manejo sostenible de los recursos hídricos y sus vínculos más generales con la gestión ambiental,
desde la gestión de cuencas hasta el manejo de costas y estuarios. Ha sido una convocatoria a
investigadores, proyectistas y otras especialidades afines a la hidráulica, a exponer sus experiencias
con el objeto de lograr un uso mas racional del agua.

El Comité Organizador del Congreso ha tomado la iniciativa de dar difusión a algunos trabajos
presentados en el Congreso que, por su contenido, forman parte de las contribuciones más
significativas a la generación y aplicación de conocimientos en los temas ―Agua, Ambiente y
Sociedad del Conocimiento‖ e "Hidráulica Fluvial e Hidrología". Las temáticas señaladas fueron
seleccionadas por el PHI-UNESCO-LAC y los trabajos publicados han sido nuevamente evaluados
por un Comité Científico Internacional coordinado por ese organismo.

Los dos volúmenes publicados son el resultado de la voluntad conjunta de la IAHR y de la UNESCO
de contribuir a la transferencia del conocimiento y la aplicación del mismo en el ámbito de la
hidráulica latinoamericana.

Dr. Ing. Ismael Piedra-Cueva Dr. Ing. Luis Teixeira

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SISTEMA PARA LA ALERTA TEMPRANA DE SEQUÍAS
METEOROLÓGICAS EN LOS LLANOS DE VENEZUELA BASADO EN EL
MONITOREO DE VARIABLES MACROCLIMÁTICAS

Franklin Paredes* y Edilberto Guevara**
*: Grupo para Investigaciones sobre Cuencas Hidrográficas y Recursos Hidráulicos del Programa Ingeniería
(UNELLEZ-VIPI), Cojedes, Venezuela
**: Centro de Investigaciones Hidrológicas y Ambientales de la Universidad de Carabobo. (UC), Carabobo, Venezuela
INTRODUCCIÓN

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En Venezuela, Los Llanos es una unidad fisiográfica que abarca unos 250 000 km entre los estados
Apure, Barinas, Guárico, Portuguesa, Cojedes y Anzoátegui (Figura 1). Posee un Clima Tropical
Lluvioso (Aw) con una estrecha franja semiárida (BS) al Noroeste del estado Anzoátegui. Concentra
más del 90% de la producción de cereales del país. Cuenta con 29 embalses: Canoabo, Guataparo, Pao
La Balsa, El Corozo, Jabillal, Santa Rosa, El Guapo, Camatagua, Suata, Taiguaiguay, Masparro,
Guanapito, Guárico, Tamanaco, Tiznado, Bocono-Tucupido, Las Majaguas, Cabuy, Cumaripa y
Guaremal, los cuales surten varios acueductos y sistemas de riego (Cardenas et al. 2003). La
precipitación en Los Llanos sigue una distribución unimodal. La temporada seca ocurre entre
noviembre y abril, el resto del año se dan abundantes lluvias. En líneas generales, los montos
pluviométricos anuales aumentan en sentido Norte-Sur. En promedio, la lámina anual en el Norte es
de 500 mm, 1300 mm en la zona central y, 2500 mm al Sur.

Figura 1.- Ubicación geográfica de la región de los Llanos en Venezuela

Cuando en Los Llanos las lluvias disminuyen o cesan durante varios días o meses el sector agrícola
vinculado a los cereales es seriamente afectado. La prolongación temporal de estas condiciones obliga
a racionalizar el abastecimiento del agua a los centros poblados más importantes del país, ocasionando
malestar social. Se han construido varios sistemas de riego en Los Llanos abastecidos por fuentes
superficiales y subterráneas, pero más del 90% de las unidades de producción tienen una agricultura
de secano, en consecuencia, vulnerables a la variabilidad climática (Ovalles et al. 2007)
La sequía es un fenómeno natural que ocurre cuando la magnitud de las lluvias es considerablemente
menor a los valores normales registrados (ONU 1994). Se categorizan según su duración e impacto en
meteorológicas, agrícolas, hidrológicas y socioeconómicas (Wilhite y Glantz 1985). Si las condiciones
5
meteorológicas prevalecientes ocasionan: incremento de la temperatura, reducción de la humedad
atmosférica, aumento de la insolación, disminución de la nubosidad, incremento de la
evapotranspiración y recarga insuficiente de acuíferos, sobreviene una sequía meteorológica (National
Drought Mitigation Center 1995). El criterio para definir una sequía meteorológica varía en función de
las características del clima regional. Por ejemplo, en Venezuela un mes se considera seco si la
precipitación acumulada es inferior a 25 mm (Carrillo 1999); en Indonesia un período de seis días sin
lluvias es indicativo de sequía (Hudson y Hazen 1964); en Gran Bretaña un período de al menos
quince días consecutivos con precipitación diaria inferior a 0.25 mm se asocia a un evento seco
(Goudie 1985).
La temporada seca en Venezuela depende del movimiento de la Alta Presión del Atlántico Norte
(APAN). Entre noviembre y finales de marzo la APAN se sitúa sobre gran parte de Los Llanos,
afectando los niveles troposféricos medios y altos e inhibiendo la formación de nubes de gran
desarrollo vertical. A partir de abril, la APAN se mueve hacia el Norte y por el sudeste se acerca la
Alta Presión del Atlántico Sur (APAS). La convergencia de los vientos Alisios provenientes de la
APAN y la APAS da origen a la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) o Vaguada Ecuatorial. La
entrada de la ZCIT en Los Llanos trae consigo el inicio de la temporada de lluvias (Carrillo 1999).
Los montos pluviométricos anuales en el Caribe y Norte de Sudamérica son parcialmente afectados
por el fenómeno El Niño/Oscilación del Sur (ENSO) y la temperatura superficial del Océano Atlántico
Tropical (Martis et al. 2002; Marengo et al. 2003). La relación entre eventos océanos-atmosféricos
separados entre sí por grandes distancias se denomina teleconexión (Sutton y Hodson 2007). Las
anomalías de gran magnitud en la temperatura superficial del Océano Atlántico Tropical pueden
afectar la posición meridional de la ZCIT, incrementando la variabilidad interanual de las lluvias en la
región (Folland et al. 2001). Recientes investigaciones sugieren que las sequías meteorológicas en
Venezuela se relacionan con la ocurrencia de ciertas situaciones meteorológicas sinópticas. Por
ejemplo, un Océano Pacífico Meridional muy caliente o un Océano Atlántico Tropical Norte muy frío
coinciden con la ocurrencia de temporadas secas muy secas (Martelo 2004). Las áreas con déficit de
lluvia aumentan proporcionalmente con la intensidad de los eventos ENOS, sin embargo, la
Oscilación Cuasi Bienal (QBO) tiende a modular este fenómeno. En líneas generales, El Niño y La
Niña provocan anomalías de signo opuesto en los totales mensuales de lluvia; déficit en presencia de
El Niño y excesos durante La Niña (Cardenas et al. 2003). En Los Llanos, los años con una temporada
seca muy extrema suelen coincidir con un desplazamiento del APAN hacia el Ecuador más allá de lo
normal y la llegada a las costas venezolanas de vientos Alisios muy secos. Factores como la orografía,
la orientación con respecto a los vientos Alisios y la cercanía de las grandes masas de agua
intensifican la severidad de las sequías (Paredes et al. 2008).
En el campo de las ciencias atmosféricas se ha aprovechado las teleconexiones para desarrollar
modelos conjuntos de predicción estacional (Gutiérrez et al. 2004). En la Amazonia y Colombia,
dichos modelos han mostrado una buena predictibilidad (Barnston et al. 2003). La Organización
Mundial de Meteorología ha planteado usar las teleconexiones en el desarrollo de sistemas de alerta
temprana, especialmente en países vulnerables a las sequías o que no cuenta con redes sofisticadas
para medir variables climáticas (WMO 2005).
Los sistemas integrales que monitorean la ocurrencia de sequías meteorológicas utilizan siete
parámetros en su caracterización: magnitud, duración, frecuencia, velocidad de implantación,
espaciamiento temporal, extensión y dispersión espacial (Burton et al. 1978). Estos sistemas emplean
uno o varios índices para identificar la ocurrencia de un evento seco. En este trabajo se utiliza el
Índice Estandarizado de Precipitación [SPI, Standardized Precipitation Index] desarrollado por McKee
et al. (1993). El índice SPI hace uso de los montos pluviométricos mensuales, luego, se define un nivel
de agrupación: trimestral, semestral, anual o bianualmente, y por último, se normalizan los
acumulados con la función de distribución de frecuencia teórica Gamma. El valor normalizado Z, es el
índice SPI. Esta metodología considera que un episodio seco se inicia cuando el SPI tiene un valor
inferior o igual a -1.0 y finaliza en el momento en que adquiere signo positivo. Si el SPI supera el
umbral de -1.0 se presenta una sequía moderada, si es inferior a -1.5 se trata de una sequía severa, y
6
para valores iguales o menores que -2.0 una sequía extrema. La magnitud de la sequía se obtiene
sumando los índices SPI durante el período temporal de interés (Edwards y Mckee 1997).
Las sequías en Los Llanos ha sido escasamente estudiado, debido en parte, a las pocas estaciones
pluviométricas disponibles y su gran dispersión espacial (Ovalles et al. 2007). Sin embargo, la
regionalización climática ha permitido transferir la información de unas pocas estaciones con registros
pluviométricos largos y confiables a regiones de mayor tamaño (Paredes y Guevara 2008). En Los
Llanos están las principales unidades de producción de maíz, arroz y sorgo del país. El sector
agroindustrial se surte de esta materia prima para producir una extensa variedad de productos
alimenticios de consumo masivo, como harina de maíz, arroz blanco y otros derivados. Por ser los
cereales cultivos de secano, al ocurrir una sequía meteorológica se afecta seriamente el mercado de los
cereales y sus subproductos.
Por las consideraciones expuestas y con la finalidad de confrontar mejor el fenómeno de las sequías,
surge la necesidad de desarrollar un sistema para la alerta temprana de este evento en Los Llanos. De
ese modo, es posible identificar las zonas con mayor riesgo de sufrir temporadas secas.

MATERIALES Y MÉTODOS

Unidad de estudio
Llanos Centrales, Occidentales y Orientales de Venezuela, situados en los estados Cojedes, Apure,
Guárico, Barinas, Portuguesa y Anzoátegui (Figura 1).

Fases de la investigación
Fase I. Selección de estaciones pluviométricas: se seleccionaron los registros de 50 estaciones
pluviométricas operadas por el Ministerio del Poder Popular para el Ambiente (MinAmb), ubicadas en
Los Llanos, que cumplen con los siguientes criterios: 1) más de 30 años de registros continuos; 2) no
más de 2% de datos mensuales faltantes; 3) no más de 10% de registros anuales incompletos; 4) series
anuales homogéneas según la prueba de Easterling et al. (1996). De ese modo, la muestra quedó
conformada por 1 estación en Apure, 10 en Anzoátegui, 6 en Cojedes, 15 en Portuguesa, 7 en Barinas
y 11 en Guárico. El alcance temporal se extiende de 1961 a 1996, por ser el lapso común de la
muestra.
Fase II. Estimación de la severidad del período seco interanual: para cada mes se determinó el valor
acumulado trimestral. Se obtuvieron 12 subseries en cada estación. Se estimaron los parámetros α y β
de la Distribución de Probabilidad Teórica Gamma (DPTG) para cada subserie de precipitación
acumulada. La función de densidad de la DPTG está dada por la siguiente expresión:
[1]
Donde x es el registro acumulado trimestral expresado en mm, α y β son los parámetros característicos
de la distribución.
La probabilidad de que el acumulado trimestral en un mes cualquiera, en una subserie, sea menor o
igual al registro existente, se representa como F(x) y se estima como sigue:
[2]
Para estimar los parámetros α y β de la ecuación [1], se utilizó la propuesta de Campos (2005), que se
resume a continuación:
Se calcula para cada subserie mensual, una variable auxiliar, A, definida de la siguiente manera:
[3]
Donde A es una variable auxiliar adimensional, ln(xi) es el logaritmo neperiano del registro
acumulado trimestral, n´ representa el número de registros no nulos, es la media aritmética de la
subserie mensual expresada en mm
Del paso anterior, se obtienen 12 variables auxiliares, A. Para estimar los parámetros α y β de cada
subserie se emplea las ecuaciones [4] y [5]:
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