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Cálculo del balance hídrico del suelo (página 2)




Partes: 1, 2


A continuación se mostrará la forma de obtener cada uno de los parámetros contemplados dentro de la ficha hídrica.

1.- Precipitación (cm): Se necesitan registros mensuales de lluvia del sitio en el que se realizará el balance hídrico; a continuación se presenta registros mensuales de precipitación para el período 1970-2000 en una estación climática hipotética:

Cuadro Nº 1: Precipitación (cm). Período 1970-2000.

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

4,55

4,42

6,14

10,69

12,32

8,43

9,50

8,73

9,30

11,50

9,11

5,88

100,57

2.- Temperatura (ºC): En este caso también se requieren de datos mensuales de temperatura, tal como se muestra a continuación para el caso de la estación climática hipotética:

Cuadro Nº 2: Temperatura (ºC). Período 1970-2000.

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

μ

8,47

8,85

9,18

9,43

9,48

9,85

8,85

9,26

9,37

9,38

9,52

8,81

9,14

3.- Evapotranspiración potencial corregida (cm) ó ETP corregida (cm): Este parámetro se obtiene a través de la aplicación de la siguiente formula:

Evapotranspiración corregida en cm (ETP corregida):

ETP corregida: ETP sin corregir * Factor fotoperiodo.

Esta formula implica que ha de contarse con la ETP sin corregir de cada mes, por lo que adicionalmente se aplica la siguiente fórmula:

Evapotranspiración Potencial sin corregir en cm (ETP sin corregir):

Donde:

δ: 0,49239 + (0,’1792 * i) – ((7,71 * 10-5) * i2) + (6,50 * 10 -7) * i3

i: Índice calórico mensual

En vista de que se desconoce el índice calórico de cada mes, es necesario efectuar el cálculo de este, operando la siguiente formula:

Índice calórico mensual (i):

 

A continuación se muestra el cálculo del índice calórico mensual de acuerdo a la aplicación de la formula anterior:

Cuadro Nº 3: Índice calórico mensual.

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

2,22

2,37

2,50

2,61

2,63

2,50

3,37

2,54

2,58

2,59

2,65

2,36

30,92

Con los valores estimados del índice calórico mensual es posible estimar el valor de δ, tal como se muestra a continuaciσn:

δ: 0,49239 + (0,1792 * 30,92) – ((7,71 * 10-5) * 30,922) + (6,50 * 10 -7) * 30,923 = 0,99

De esta manera al obtener el valor de δ y la sumatoria de cada νndice calórico mensual, es posible aplicar la formula de la ETP sin corregir y hallar este parámetro, tal como se muestra a continuación:

Cuadro Nº 4: ETP sin corregir (cm)

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

4,34

4,53

4,70

4,82

4,85

4,70

4,53

4,74

4,79

4,80

4,87

4,51

56,18

Finalmente al calcular la ETP sin corregir es posible estimar la ETP corregida; para ello solo se requiere conocer el factor fotoperiodo, el cual es una constante que va a depender de la latitud del lugar. En el siguiente cuadro se muestra el factor fotoperiodo de cada mes, en un lugar de latitud norte y longitud occidental.

Cuadro Nº 5: Factor fotoperiodo

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

1,01

0,92

1,03

1,03

1,07

1,05

1,07

1,06

1,02

1,02

0,98

1,00

El cálculo de la Evapoptranspiración corregida se muestra a continuación:

ETP enero = 4,34 * 1,01 = 4,38

ETP febrero = 4,53 * 0,92 = 4,17

ETP marzo = 4,70 * 1,03 = 4,84

ETP abril = 4,82 * 1,03 = 4,96

ETP mayo = 4,85 * 1,07 = 5,19

ETP junio = 4,70 * 1,05 = 4,93

ETP julio = 4,53 * 1,07 = 4,85

ETP agosto = 4,74 * 1,06 = 5,02

ETP septiembre = 4,79 * 1,02 = 4,88

ETP octubre = 4,80 * 1,02 = 4,89

ETP noviembre = 4,87 * 0,98 = 4,77

ETP diciembre = 4,51 * 1,00 = 4,51

Cuadro Nº 6: ETP corregida (cm)

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

4,38

4,17

4,84

4,96

5,19

4,93

4,85

5,02

4,88

4,89

4,77

4,51

57,39

4.- Capacidad de almacenamiento del suelo (reserva): En caso de que en el sitio donde se efectuará un balance hídrico no exista algún estudio de suelo, se asumirá una capacidad de almacenamiento de 10 cm, aunque lo ideal sería contar con el valor real de la capacidad de almacenamiento del suelo.

CÁLCULO DEL BALANCE HÍDRICO

El cálculo del balance hídrico se comienza a partir del mes siguiente al mes con mayor precipitación (clima húmedo), asumiéndose una capacidad de almacenamiento del suelo de 10 cm, el balance hídrico esta basado en los siguientes casos:

*Si el balance es mayor de 10, la reserva será 10, el resto será el exceso de agua y el déficit de agua será igual a cero.

*Si el balance es menor de 10, la reserva será el resultado del balance y el exceso y el déficit de agua será igual a cero.

*Si el balance es menor de cero, la reserva y el déficit será igual a cero, mientras que el déficit de agua será el resultado del balance pero con signo positivo.

Los supuestos expuestos en líneas anteriores implican lo siguiente:

Balance hídrico:

Reserva mes anterior + Precipitación mes actual – ETP mes actual

Reserva: 10 (en caso de que se desconozca el valor real), si el balance es > 10, la reserva seguirá siendo igual a 10; si el balance es < 10 pero > 0, la reserva será igual al resultado del balance; si el balance es < 0, la reserva será igual a 0.

Variación de la reserva: Reserva mes actual – Reserva del mes anterior.

Déficit de agua: Si el balance es < 0, el déficit será el resultado del balance pero con signo positivo, pero si el balance es > 0, el déficit será 0.

Exceso de agua: Si el balance es >10, el exceso será igual a la diferencia entre el balance y 10; si el balance es <10, pero > 0, el exceso será 0.

En el caso de los datos de precipitación de la estación hipotética se observa que el mes con mayor cantidad de lluvia es mayo, esto significa que en este mes la reserva será igual a 10 cm y el balance se comienza a partir de junio (el balance hídrico se trabajará de esta manera ya que según los valores de precipitación y temperatura se puede inferir que se trata de un clima húmedo, sin embargo se recomienda revisar otros trabajos a fin de ver como se procede en el caso de un clima seco), hasta cerrar el balance en mayo, tal como se muestra a continuación:

Balance del mes de junio

10 + 8,43 – 4,93 = 13,51

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 3,51

Balance del mes de julio

10 + 9,50 – 4,85 = 14,65

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 4,65

Balance del mes de agosto

10 + 8,73 – 5,02 = 13,71

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 3,71

Balance del mes de septiembre

10 + 9,30 – 4,88 = 14,42

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 4,42

Balance del mes de octubre

10 + 11,50 – 4,89 = 16,61

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 6,61

Balance del mes de noviembre

10 + 9,11 – 4,77 = 14,34

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 4,34

Balance del mes de diciembre

10 + 5,88 – 4,51 = 11,37

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 1,37

Balance del mes de enero

10 + 4,55 – 4,38 = 10,17

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 0,17

Balance del mes de febrero

10 + 4,42 – 4,17 = 10,25

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 0,25

Balance del mes de marzo

10 + 6,14 – 4,84 = 11,30

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 1,30

Balance del mes de abril

10 + 10,69 – 4,96 = 15,73

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 5,73

Balance del mes de mayo

10 + 12,32 – 5,19 = 17,13

Reserva: 10

Variación de la reserva: 10 -10 = 0

Déficit de agua= 0

Exceso de agua = 7,13

Si se observa la figura Nº 1 se puede notar que existen otros parámetros implícitos dentro de la ficha hídrica que aún no han sido calculados, ya que estos no son necesarios para efectuar el cálculo del balance hídrico, como por ejemplo: La ETR, el escurrimiento y el coeficiente de humedad, sin embargo a continuación se mostrará la forma de obtener estos parámetros:

Evapotranspiración Real (cm) ó ETR (cm): Para hallar este parámetro se establece una comparación entre la precipitación y la ETP corregida, asumiéndose como ETR el menor valor, tal como se muestra en el siguiente cuadro:

Cuadro Nº 7: ETR (cm)

 

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

Pp

4,55

4,42

6,14

10,69

12,32

8,43

9,50

8,73

9,30

11,50

9,11

5,88

ETP

4,38

4,17

4,84

4,96

5,19

4,93

4,85

5,02

4,88

4,89

4,77

4,51

ETR

4,55

4,17

4,84

4,96

5,19

4,93

4,85

5,02

4,88

4,89

4,77

4,51

Escurrimiento (cm): En este caso se suman el exceso de agua del mes anterior con el exceso de agua del mes actual y se divide entre 2, tal como se ilustra a continuación:

Escurrimiento enero: 1,37 + 0,17 / 2 = 0,77

Escurrimiento febrero: 0,17 + 0,25 / 2 = 0,21

Escurrimiento marzo: 0,25 + 1,30 / 2 = 0,07

Escurrimiento abril: 1,30 + 5,73 / 2 = 3,51

Escurrimiento mayo: 5,73 + 7,13 / 2 = 6,43

Escurrimiento junio: 7,13 + 3,50 / 2 = 5,31

Escurrimiento julio: 3,50 + 4,65 / 2 = 4,07

Escurrimiento agosto: 4,65 + 3,71 / 2 = 4,18

Escurrimiento septiembre: 3,71 + 4,42 / 2 = 4,06

Escurrimiento octubre: 4,42 + 6,61 / 2 = 5,51

Escurrimiento noviembre: 6,61 + 4,34 / 2 = 5,47

Escurrimiento diciembre: 4,34 + 1,37 / 2 = 2,85

Coeficiente de humedad: Se calcula mediante la aplicación de la siguiente formula:

CH = Precipitación – ETP corregida / ETP corregida

CH enero: 4, 55 – 4,38 / 4,38 = 0,04

CH febrero: 4, 42 – 4,17 / 4,17 = 0,06

CH marzo: 6,14 – 4,84 / 6,14 = 0,27

CH abril: 10,69 – 4,96 / 4,96 = 1,15

CH mayo: 12,32 – 5,19 / 5,19 = 1,37

CH junio: 8,43 – 4,93 / 4,93 = 0,71

CH julio: 9,50 – 4,85 / 4,85 = 0,96

CH agosto: 8,73 – 5,02 / 5,02 = 0,74

CH septiembre: 9,30 – 4,88 / 4,88 = 0,90

CH octubre: 11,50 – 4,89 / 4,89 = 1,35

CH noviembre: 9,11 – 4,77 / 4,77 = 0,91

CH diciembre: 5,88 – 4,51 / 4,51 = 0,30

BIBLIOGRAFÍA

GONZÁLEZ E; ROMERO O (2003). Estudio preliminar de la disponibilidad, demanda y calidad de agua en la subcuenca de la quebrada Mejías. Tesis de grado. ULA. Facultad de Ciencias Forestales y Ambientales. Escuela de Geografía. Mérida, Venezuela. 130 p.

 

Edgar José Alvarado Rivas

Profesión: Estudiante del 10mo semestre de Geografía (en espera del titulo), Universidad de los Andes. Escuela de Geografía. Mérida, Venezuela.

Este trabajo fue realizado en Mérida, estado Mérida, enezuela el 26, 27 y 28 de agosto del año 2007.


Partes: 1, 2


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