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Autor Tema: El Balance hídrico y su cálculo.  (Leído 20507 veces)

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El Balance hídrico y su cálculo.
« en: Miércoles 04 Abril 2007 13:28:19 pm »
Saludos a todos.

Este tema será un poco largo, pero por más que lo he intentado no ha sido posible resumirlo sin tener que prescindir de los pasos más interesantes para llegar a confeccionar el balance hídrico, conocido también como Ficha hídrica. Así que lo dividiré en varias páginas.

El balance hídrico es el método más adecuado para determinar las disponibilidades de agua de una zona en un periodo concreto y en su elaboración intervienen las siguientes variables:

- LA ETP:
Abreviatura de la Evapotranspiración potencial. Representa las salidas o consumos de agua, que puede calcularse por diferentes métodos. Uno de ellos es el de Thornwhaite que será por el cual lo calcularemos aquí, aal ser uno de los más populares.

- LA PRECIPITACION
Que de ahora en adelante la designaremos por la letra P. Son las aportaciones o entradas de agua medidas con el pluviómetro.

- LA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
Que se determina en función de las características físicas del terreno; es decir, este valor no es constante y varía en función de los tipos de suelos. En la práctica el balance hídrico se elabora para diferentes capacidades de retención que en nuestras zonas suele ser de 75, 100 y 150 mm.

Sin embargo existe una tabla para adecuar nuestro cálculo del balance en función del tipo de terreno y del cultivo:

Textura terreno      Cultivos       Cultivos       Arboles frutales
                               someros      profundos

Arenoso fino               50                100                  150
Arenoso                      75                150                  250
Limoso                       125               250                  300
Arcilloso                      100              250                  250
Arcilloso compacto        75              200                  200

El agua retenida por el suelo constituye la RESERVA que será consumida en parte cuando la ETP sea mayor que P. Esto es lo que se denomina RESERVA UTIL y es la diferencia entre  el agua existente en un suelo concreto y en un momento determinado, y el agua higroscópica. En caso contrario (P > ETP), el excedente se infiltrará el el terreno hasta cubrir la capacidad máxima que un suelo puede tener (RESERVA MAXIMA).

El Balance hídrico se elabora para un período concreto, normalmente de un año, en forma de fichas o gráficos. Su objetico es determinar los periodos de déficit o excedente de agua y en ellos se diferencias las distintas fases del ciclo hidrológico en función de las variables que ya se han descrito.

EL BALANCE HIDRICO SEGUN THORNWHAITE

A partir de las precipitaciones (P) y de la evapotranspiración (ETP), se evalúa la evapotranspiración real, teniendo en cuenta dos situaciones que normalmente siempre estan presentes (sobre todo en los climas mediterráneos):

1.-
La P es inferior a la ETP: Es decir, que existe excedente de agua. Parte de este excedente será utilizado para reconstruir la reserva del suelo por infiltración y la otra parte pasará a denominarse ESCORRENTIA SUPERFICIAL.

2.-
La P es inferior a la ETP: Si no hubiese reserva, la ETP sería igual a la precipitación. En el caso contrario el valor de la ETP sería el equivalente a la precipitación más una cantidad procedente de la evaporación del agua existente en el terreno.

El gasto de la reserva util sigue una ley exponencial en función del tiempo. Existen tablas con valores tabulados (Thornwaite), pero pueden ser calculados con ayuda de diversas fórmulas en las que se tiene en cuenta la ETP y la relación entre reserva util y reserva máxima:

            VRU = Rmáx * exp (sumatorio da / Rmáx)

VRU: Gasto de la reserva del suelo o variación de la reserva últil.

Rmáx: Capacidad máxima de retención del terreno (75, 100, 150......mm)

Sumatorio da: Déficit acumulado o suma de los valores de ETP-P, cuando estos son negativos.





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Re: El Balance hídrico y su cálculo.
« Respuesta #1 en: Miércoles 04 Abril 2007 13:45:50 pm »
Para confeccionar el Balance Hídrico según el sistema de Thronwhaite, hay que partir de dos fórmulas esenciales: Una, que calcula el índice térmico mensual, al que llamaremos "i"; y otra que en función de ése índice térmico mensual, calcula la ETP que queremos conocer para cada mes.

La fórmula para calcular el índice terminco mensual es la siguiente:

                        i = (Tm / 5) ^ 1.514

en donde Tm, es la temperatura media mensual, siendo "5" y "1.514" valores siempre fijos

Por medio de Excell, podemos calcularlo sin errores, ajustando la fórmula a sus celdas correspondientes:
Los datos se refieren al año agrícola (2005-2006) de la estación de Ojáiz-Peñacastillo  (Cantabria)



Una vez calculados los índices para cada més, tomaremos la suma de todos ellos, que es lo que nos intresa en realidad.






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Re: El Balance hídrico y su cálculo.
« Respuesta #2 en: Miércoles 04 Abril 2007 14:03:31 pm »
En el siguiente paso, calcularemos la ETP para cada mes en función del sumatorio de los índices termicos mensuales = I (que da un valor de 61,40), de un exponente al que denominaremos "ALFA" y de una constante que varía en función de la latitud del lugar y que se muestra en la tabla siguiente:



Para calcular el Exponente alfa, tenemos esta fórmula:

 ALFA = (0,000000675 * I^3) - (0,0000771 * I^2) + (0,01792 * I)+                       0,49329

Y en este caso, el valor de ALFA con nuestros datos sería de:

                                              1.4582

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Re: El Balance hídrico y su cálculo.
« Respuesta #3 en: Miércoles 04 Abril 2007 14:17:20 pm »
Vamos a recopilar un poco todos los pasos que se han dado:

- Hemos calculado los indices térmicos mensuales y la suma de todos ellos nos da el valor de 6,140

- Con este valor, hemos calculado el del valor ALFA, que es de 1,4582

Ahora aplicaremos la fórmula para calcular la ETP de todos los meses según Thornwhaite:

                          ETP = LAT * 1,6 (10 * T/ I) ^ALFA

En donde:
LAT: Será el valor de la corrección debida a la duración media de la luz solar, que varia con la latitud y con el mes.

1,6: Es siempre un valor fijo que compensa la evaporación que realizan las plantas

10: También es un valor fijo

T: La temperatura media de cada mes

I: La suma de los 12 indices termicos mensuales

ALFA: el valor calculado a partir de los indices termicos mensuales


Aplicando estos valores a la formula, tenemos los resultados siguientes:




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Re: El Balance hídrico y su cálculo.
« Respuesta #4 en: Miércoles 04 Abril 2007 15:00:00 pm »
Y ahora sólo nos falta pasar stos datos a una nueva hoja de calculo para hallar las variables del Balance Hídrico. Pero en vez de la temperatura media mensual, tomaremos los datos de Precipitación (P) y los que hemos calculado de la Evapotranspiración (ETP)



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