sábado, 19 de febrero de 2011

EVAPOTRANSPIRACIÓN

APLICACIÓN EN MATLAB PARA EL CÁLCULO DE EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO DE REFERENCIA

Uno de los aspectos más importantes en estudios sobre hidrología y climatología es la determinación de la evapotranspiración (ET), pero la medida directa de este parámetro conlleva muchas dificultades. Por este motivo durante la última década se han propuesto una amplia variedad de métodos para su estimación, desde los métodos clásicos que nos permiten obtener ET a escala local a partir de medidas de campo, hasta los modelos más recientes basados en técnicas de teledetección.
La necesidad de generar información para la determinación de las necesidades de riego de los cultivos, es indispensable para países en los cuales el recurso hídrico es escaso, La mayor parte del agua de las precipitaciones entra en el suelo, y de aquí es devuelta a la atmósfera a través de la evapotranspiración, sólo una parte, en ocasiones muy pequeña, de la precipitación anual sale de la cuenca en forma de caudales, los recursos hídricos disponibles para el hombre proceden de los caudales y del agua almacenada en los acuíferos (agua no evapotranspirada).
La evapotranspiración tiene una gran influencia en la magnitud y estacionalidad del régimen de caudales de los ríos,  representa un proceso fundamental para la vegetación, a través del cual regula su temperatura, la vegetación utiliza una cantidad muy grande de agua como medio de transporte para llevar las sustancias nutritivas a sus tejidos. La mayor parte de esta agua sale fuera de la planta, mediante la transpiración, una gran parte de la energía radiante solar se utiliza en cambiar de estado el agua líquida (evaporación), con lo que disminuye su poder de calentamiento de los cuerpos con humedad, especialmente la vegetación.

Evapotranspiración
La evaporación y la transpiración ocurren simultáneamente y no hay una manera sencilla de distinguir entre estos dos procesos. Aparte de la disponibilidad de agua en los horizontes superficiales, la evaporación de un suelo cultivado es determinada principalmente por la fracción de radiación solar que llega a la superficie del suelo. Esta fracción disminuye a lo largo del ciclo del cultivo a medida que el dosel del cultivo proyecta más y más sombra sobre el suelo. En las primeras etapas del cultivo, el agua se pierde principalmente por evaporación directa del suelo, pero con el desarrollo del cultivo y finalmente cuando este cubre totalmente el suelo, la transpiración se convierte en el proceso principal.

Evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo)
La tasa de evapotranspiración de una superficie de referencia, que ocurre sin restricciones de agua, se conoce como evapotranspiración del cultivo de referencia, y se denomina ETo. La superficie de referencia corresponde a un cultivo hipotético de pasto con características específicas. No se recomienda el uso de otras denominaciones como ET potencial, debido a las ambigüedades que se encuentran en su definición. El concepto de evapotranspiración de referencia se introdujo para estudiar la demanda de evapotranspiración de la atmósfera, independientemente del tipo y desarrollo del cultivo, y de las prácticas de manejo. (FAO, 2006).

Métodos para determinar la Evapotranspiración de Referencia (ETo)
Existen varios métodos para determinar la evapotranspiración de referencia. Los más comúnmente aplicados son los siguientes:
Método del Lisímetro
Método del tanque evaporímetro
Métodos empíricos.

Métodos Empíricos

Método de Thorntwaite
Este método, desarrollado en 1944, calcula el uso consuntivo mensual como una función de las temperaturas medias mensuales mediante la fórmula:

 Método de Blaney-Criddle (Modificado por FAO)
Utiliza las relaciones recomendadas en la publicación nº 24 de los estudios de FAO sobre riego y drenaje denominada "Necesidades de agua de los cultivos" (Publicación nº 24).

Método de Hargreaves
El método de Hargreaves a partir de la radiación extraterrestre y la temperatura está dada por la siguiente ecuación:

Método de Christiansen.
En el método de Christiansen se utilizan las fórmulas siguientes:



Método de Penman (Modificado por la FAO)
La ecuación de Penman, modificada por la FAO, estima el uso consultivo del cultivo de referencia (pasto o grama) y predice la Eto, no solamente en las regiones frías y húmedas, sino también, en las zonas calientes y áridas.
La ecuación general del método de Penman es la siguiente:
Método de Penman-Monteith (Modificado por la FAO)
La ecuación general del método de Penman-Monteith (FAO) es la siguiente:
Diseño de la Aplicación:



Resultados:

Evapotranspiración Diaria:

 
Evapotranspiración Diaria Acumulada:


Evapotranspiración Mensual:


Evapotranspiración Mensual Acumulada:


Video:


evapotranspiration por eber23

miércoles, 16 de febrero de 2011

EXTENSIONES PARA HACER LINK A IMÁGENES EN ARCVIEW 3.2

HotPotato HotLinks ver. 1 Beta
Autor : Kenneth R. McVay, Environmental Geologist, rcreed@earthlink.net
Esta extensión permite asociaciar un número ilimitado de archivos en los siguientes formatos:
Imágenes bmp, TIFF, JPEG, Band Interleaved Line (BIL), Band Sequential (BS), Band Interleaved Pixel (BIP), Sun Raster (*.rs, *.sun, *.sun), ERDAS (*.lan, *.gis, image), Run Length Compressed.
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WWW Documentos formato HTML y direcciones URL
Video Archivos en formato *.avi

Slideshow
Autor: Mike Owens,
La extensión Slideshow es una herramienta avanzada que permite a los usuarios ver imágenes múltiples asociadas con las características individuales en un tema. El entorno de presentación de diapositivas contiene botones para avanzar y retroceder, lo que permite una navegación fácil de las imágenes asociadas.

martes, 15 de febrero de 2011

INFILTRACIÓN SMITH-PARLANGE

APLICACIÓN EN MATLAB PARA EL CÁLCULO DE LA INFILTRACIÓN

La infiltración del agua en el suelo y su movimiento en la zona no saturada del mismo es de fundamental importancia en la actividad agropecuaria. El proceso de infiltración influye en el intercambio de agua entre el sustrato y las plantas y se ve afectado por las labores realizadas en el suelo (Narro Faría, 1994). La infiltración, como una componente del ciclo hidrológico, está relacionada con el escurrimiento superficial que puede producir erosión y con la recarga de los acuíferos y su vulnerabilidad a la contaminación. Por lo tanto, es de suma importancia su evaluación para un manejo sustentable de las tierras que procure evitar su degradación. La determinación de los parámetros hidráulicos en la zona no saturada, tales como la sortividad y la conductividad hidráulica constituye el primer paso para poder utilizar modelos hidrológicos que puedan predecir el movimiento del agua.

Ecuación de Smith-Parlange (1978)
La ecuación de Smith-Parlange, desarrollada por Woolhiser en 1989, es la siguiente:

 
Donde:
F : Infiltración acumulada [L]
f : Velocidad de infiltración [L/T]
Ks : Conductividad hidráulica a saturación natural [L/T]
B = G (θs - θ1 )
o B = G φ (S max - S1)
θ s : Contenido de humedad a saturación natural (L3 /L3)
θ1 : Contenido de humedad inicial ((L3 /L3)
φ : Porosidad del suelo [L3 /L3]
S : Saturación relativa
Smáx : Saturación relativa máxima
S1 : Saturación relativa inicial
y G es definida como:
En la cual:
h: potencial de presión [L]
K(h) : Conductividad hidráulica [L/T]
G : Potencial de escurrimiento o potencial de presión debido a capilaridad [L]
Por otro lado, se tiene que:
 Con lo cual, utilizando la ecuación de Averyanov (1949) citado por Poluvarinova-Kochina
(1962).

 Y la ecuación de van-Genuchten (1980):

Donde:
η, m, n y hg son parámetros empíricos
h : potencial de presión [L]
Se puede llegar a:

Cálculo de la lámina infiltrada hasta el inicio del encharcamiento
Dada una intensidad de lluvia en el momento en que se realiza el cálculo de la infiltración, se calcula en primer lugar la lámina que se acumulará hasta el inicio del encharcamiento (bajo el supuesto de que no cambia la intensidad de precipitación). Esta lámina acumulada se determina a partir de la primera ecuación. Como se conoce la intensidad media de lluvia se puede considerar que:

Donde ip es la intensidad media de precipitación que se tiene al alcanzar el valor de F. Despejando F de esta ecuación se llega a:

  Cálculo del Tiempo de Encharcamiento
Una vez que se conoce F se procede a determinar el tiempo que se tarda en llegar al encharcamiento, para lo cual se integra la ecuación:


 Donde t1 es el tiempo de encharcamiento y F1 es el valor calculado a partir de Ks e Ip. 

Calculo de la lámina infiltrada después del encharcamiento
Una vez que se conoce el valor del tiempo de encharcamiento (t1) se puede determinar el valor de la lámina que se infiltra después de que se ha llegado al encharcamiento.
Para calcular el valor de 'F', se utiliza la ecuación del tiempo de encharcamiento con 'F' en lugar de 'F1' y 't' en lugar de 't1' y se aplica el método de Newton-Raphson.
En el cálculo de la infiltración se debe elegir correctamente el primer estimador de F para que haya convergencia al utilizar el Newton-Raphson; un buen estimador es:
El valor de 'F' se va aproximando cada vez más según:
Donde 'j' denota el paso de tiempo y 'k' la iteración respectiva y

Se conseguirá la solución cuando: 
 Aplicación 


Resultados:


Video:

Parlange
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sábado, 12 de febrero de 2011

EVAPORACIÓN

APLICACIÓN EN MATLAB PARA EL CÁLCULO DE LA EVAPORACIÓN

La necesidad de contar con herramientas automatizadas que nos faciliten el desarrollo de ecuaciones complejas o procesos reiterativos que toman mucho tiempo su desarrollo o solución, el software MATLAB a través de su lenguaje de programación nos proporciona las herramientas necesarias para la solución además de la automatización para el desarrollo de los métodos de balance de energía, aerodinámico, combinado y por el algoritmo propuesto en clase.

Métodos Empíricos

Método del Balance de Energía

Este método determina la Evaporación mediante la siguiente fórmula:



Si suponemos que el campo de flujo de calor sensible Hs y el campo de flujo de calor de suelo G equivalen a cero, entonces la tasa de evaporación Er puede calcularse como la tasa a la cual toda la radiación neta de entrada se absorbe por la evaporación:

Donde:
lv= Calor latente de vaporización (J/Kg).
pw= Densidad del agua.
Rn=Radiación Neta (W/m2)

Método Aerodinámico

Este método determina la Evaporación mediante la siguiente fórmula:

Donde B se conoce como coeficiente de transferencia de vapor.


Donde:
eas= Presión de Vapor en la Superficie (J/Kg).
ea= Presión de Vapor a la altura Z2.
K=constante de Von Karman =0.4.
Z0=La altura de la superficie.
U2=Velocidad del viento a la altura Z2.
pa=Densidad del aire.

Método Combinado

Este método determina la Evaporación mediante la siguiente fórmula:

Donde γ es la constante psicrométrica y Δ es el gradiente de la curva de presión de saturación del vapor a una temperatura de aire ‘T’, los factores Δ /( Δ+ γ ) y γ /( Δ + γ ), suman la unidad.


Diseño de la Aplicación:



Resultados de la Apliación:



Video de la Aplicación:

Evaporation
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