8/18/2019 Delimitacion de la cuencas Pampas
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CALCULO DE
CAUDALES
MEDIOS
INTEGRANTES:
Peña Gregorio, David Sadoc I 20112002JQuispe Amesquita, Luis Ricardo 20121068JRamos Estrada, Kevin Fausto 20122572CLeon Zorrilla, Franklin Joel 20121135IPROFESOR A CARGO:Romero Machuca, Fernando Moisés
Castillo Navarro, Leonardo Franco
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TRABAJO ESCALONADO N°4
Índice
1. Objetivo2. Introducción3. Justificación4. Descripción general y diagnóstico de la cuenca5. Ubicación y demarcación de la cuenca6. Demarcación hidrográfica7. Coordenadas de estaciones pluviométricas8. Método de Turc9. Método de Keller10. Método de Nadal11. Método de Lutz-Scholtz
12. Método de Numero de Curvas13. Punto de Aforo14. Resultados finales15. Conclusiones16. Recomendaciones17. Bibliografía18. Anexos
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1. Objetivo
El agua representa un recurso estratégico para el desarrollo de las poblaciones,la agricultura, la minería, sector energético, ecológico y otros, por lo que esprimordial evaluar su disponibilidad, características y uso actual para proponer un manejo eficiente del recurso hídrico y elevar el nivel de gestión de la cuencapara evitar conflictos futuros por un recurso vital como es el agua.
El objetivo del estudio, es proporcionar los elementos de juicio hidrológicosnecesarios, para la toma de decisiones para el mejor aprovechamiento de losrecursos hídricos superficiales en la cuenca del río Pampas, dentro del marcodel desarrollo sustentable de los recursos hídricos, y considero evaluar,cuantificar y simular el comportamiento de los recursos hídricos en cantidad y
oportunidad de la cuenca del río Pampas, establecer el balance hídrico, y de estamanera, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos los sectores queestén directa o indirectamente relacionados con el uso y aprovechamiento delrecurso hídrico, y a su vez mejorar la gestión de la Autoridad Local de Agua.
Como objetivo específico se contempla lo siguiente:
Determinar las características físicas y ecológicas de la cuenca. Evaluación de las variables meteorológicas. Diagnóstico de la red hidrometeorológica de la cuenca. Evaluación del comportamiento de la precipitación en la cuenca y las
Unidades Hidrográficas seleccionadas.
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2. Introducción
La planificación del uso de los recursos hídricos es un tema que está tomandocada vez más importancia y relevancia, y su escasez en cantidad, calidad yoportunidad es cada vez más notoria, incluso esto se refleja en el stress hídricoque presentan algunos ríos de la costa peruana, científicos sociales hablan deposibles guerras futuras por el acceso al agua; la cuenca del río Pampas noescapa a ello, frente a la oferta hídrica y las diversas demandas de aguaexistentes en la zona, obras de transvase, así como de las áreas de ampliación,surge la necesidad de efectuar una Evaluación de Recursos HídricosSuperficiales del río Pampas, que permita evaluar, cuantificar, su uso yaprovechamiento racional en cantidad y oportunidad del recurso hídrico y quesirva como base para la planificación hidrológica, es decir, como un medio
necesario para formular, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos lossectores que estén directa o indirectamente relacionados con el uso yaprovechamiento del recurso agua y que se enmarque dentro la Ley N°29338 –Ley de Recursos Hídricos y su Reglamento.
Geográficamente la cuenca del río Pampas se encuentra ubicada en la sierracentral sur del Perú, en la vertiente del Atlántico, políticamente comprende lasprovincias de Huamanga, Cangallo, Fajardo, Huancasancos, Lucanas, Sucre,Vilcas Huamán, La Mar de la región Ayacucho; las provincias de Chincheros y Andahuaylas, región Apurímac y la provincia de Castrovirreyna, regiónHuancavelica.
Hidrográficamente limita por el norte con la cuenca del río Mantaro; por el estecon la cuenca del río Apurímac, Intercuenca Bajo Apurímac e Intercuenca Alto Apurímac; por el sur con la Cuenca Ocoña y la Intercuenca Alto Apurímac y por el oeste con las cuencas Pisco, Grande, Acarí y Yauca. En la actualidad losrecursos hídricos de la cuenca del río Pampas son administrados por las Administraciones Locales de Aguas Ayacucho, Andahuaylas y Agua Apurímac.
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3. Justificación
La planificación del uso de los recursos hídricos es un tema que está tomandocada vez mayor importancia y relevancia, y su escasez en cantidad y oportunidades cada vez más notoria, incluso esto se refleja en el stress hídrico que presentanalgunos ríos de la sierra central sur peruana, científicos sociales hablan deposibles guerras futuras por el acceso al agua; la cuenca del río Pampas noescapa a ello, frente a la oferta hídrica y las diversas demandas de aguaexistentes en la zona, obras de transvase, así como de las áreas de ampliación,surge la necesidad de efectuar una Evaluación de Recursos HídricosSuperficiales del río Pampas, que permita evaluar, cuantificar su uso yaprovechamiento racional en cantidad y oportunidad del recurso hídrico, y quesirva como base para la planificación hidrológica, es decir, como un medio
necesario para formular, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos lossectores que estén directa o indirectamente relacionados con el uso yaprovechamiento del recurso agua y que se enmarque dentro de la Ley N° 29338 – Ley de Recursos Hídricos y su Reglamento.
4. Trabajos de gabinete
Los trabajos de gabinete durante la ejecución del estudio correspondieron a: Revisión de estudios hidrológicos realizados, teniendo en cuenta su
relevancia y su cronología. Diagnóstico general de la situación actual de la cuenca desde el punto de
vista de recursos hídricos. Delimitación de las Unidades Hidrográficas más importantes. Desarrollo del aspecto climatológico de la cuenca, describiendo las
diferentes variables climáticas como son la precipitación, temperatura,humedad relativa, velocidad - dirección del viento, evapotranspiraciónpotencial, y clasificación climática de la cuenca.
Caracterización y zonificación de la cuenca desde el punto de vistaecológico (L. Holdridge), cobertura vegetal y geología principalmente y suprocesamiento en un Sistema de Información Geográfica.
Descripción de las características fisiográficas de la cuenca, como son losparámetros de forma, relieve y drenaje, de la cuenca y subcuencas másrepresentativas.
Descripción de los registros históricos hidrometeorológicos disponiblespara el estudio, en cuadros y gráficos.
Análisis de la información hidrometeorológica que incluye: el análisis deconsistencia (análisis gráfico de hidrogramas, doble masa, análisisestadístico de saltos y tendencias); completación y extensión de lasseries.
Determinación de la disponibilidad u oferta de agua mensualizada a nivelde cada unidad hidrográfica seleccionada.
Disponibilidad del recurso hídrico a distintos niveles de persistencia oprobabilidad (50%, 75% y 95%).
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Descripción general y diagnóstico de la cuenca
La cuenca del río Pampas, pertenece al sistema hidrográfico de la vertiente del Atlántico, presenta una superficie de drenaje de 23 236,37 km, desde sunaciente, en la Laguna Choclococha, a una altitud aproximada de 4 454 msnm.,hasta su desembocadura en la margen izquierda del río Apurímac, a una altitudaproximada de 975 msnm.
La cuenca del río Pampas se encuentra ubicada entre las coordenadas UTM:Datum: WGS 84: 473000 y 710000 E y 8 590000 y 8 365000 N.
Políticamente comprende las provincias de Huamanga, Cangallo, Fajardo,Huancasancos, Lucanas, Sucre, Vilcas Huamán, La Mar de la Región Ayacucho;
las provincias de Chincheros y Andahuaylas de la región Apurímac y la provinciade Castrovirreyna de la Huancavelica.
5. Ubicación y demarcación de la cuenca
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6. Demarcación hidrográfica
La cuenca del río Pampas forma parte de la vertiente del Océano Atlántico ylimita con las siguientes cuencas:
Por el Norte: Mantaro, e Intercuenca Bajo Apurímac. Por el Este: Intercuenca Alto Apurímac e Intercuenca Bajo Apurímac. Por el Sur: Yauca, Ocoña e Intercuenca Alto Apurímac. Por el Oeste: Pisca, Ica, Grande y Acarí.
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7. Precipitaciones de las estaciones pluviométricas
Dato Estación Precipitación(mm)
X (m) Y (m) Z (m)
1 choclococha 788.44 492775 8546275 4550
2 aucara 631.02 611458 8420690 3220
3 huacana 633.69 620509 8433554 3150
4 huancaray 922.96 658572 8479440 2902
5 andarapa 579.11 676769 8505138 3215
6 carhuanca 747.78 631548 8481434 3100
7 chungui 1011.61 649892 8538490 3468
8 chuschi 869.35 570320 8498260 3141
9 huancabamba 661.59 678410 8481155 365010 paico 1321.69 647579 8448160 3073
11 chipao 374.17 620403 8411430 3420
12 pampamarca 533.13 604251 8417034 3200
13 tunel cero 751.43 490972 8537059 4529
14 vilcashuaman 782.14 613566 8490736 3150
15 huancapi 637.28 600903 8479727 3081
16 vischongo 867.18 608187 8498132 3141
17 paras 991.36 539673 8502011 3330
18 querobamba 664.71 625988 8450120 3520
19 san miguel 451.58 610247 8560801 2661
20 andahuaylas 668.67 676670 8490387 2944
21 chilcayoc 880.79 636867 8464813 3413
22 san genaro 717.02 489165 8540745 4570
23 pecope 668.77 667355 8444350 4050
24 rayusca 827.28 570200 8454021 3525
25 uripa 873.02 642481 8503501 3280
26 andamarca 533.43 611408 8409629 3490
27 chincheros 978.29 638883 8505363 2772
28 pampachiri 1029.53 696056 8431236 336429 los libertadores 924.02 572198 8525905 3710
30 putajasa 460.77 595347 8439192 4100
31 pampas 471.68 669611 8514404 2032
32 huamanga 535.26 584897 8546144 2761
33 chocorgos 270.46 472981 8472535 2500
34 totora 631.49 465676 8549941 4100
35 anco 886.76 655468 8566114 2815
36 cusicancha 346.94 467534 8507550 3400
37 lircay 821.36 530727 8564690 3271
38 pampahuasi 636.21 580823 8398686 3650
39 ticrapo 263.29 453082 8520431 2174
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40 la quinua 854.1 593967 8557174 3100
41 laramarca 449.99 496400 8457803 3403
42 tambo 388.46 471163 8487279 3250
43 ayacucho 547.94 586703 8546139 2761
44 cocas 561.83 460281 8533345 3246
45 allpachaca 794.68 579402 8520355 3600
46 astobamba 704 489154 8568391 4500
47 huachocolpa 948.27 505421 8559178 3860
48 puapa-lircay 733.57 530725 8562847 3600
49 pariona 701.95 492786 8503883 4240
50 wayllapampa 699.07 584931 8557204 2600
51 sinto 607.8 463902 8525978 3600
Grafica de los puntos de estaciones pluviométricas:
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8. Método Turc para el cálculo de caudal
Propuso un método simple, donde caudal es igual al escurrimiento por el área de lacuenca; y el escurrimiento está dado por la precipitación media anual menos laevapotranspiración anual, es decir:
Q (Caudal) = Es*A (1 000/(360*24*60*60) m3 /sSiendo: Es = P – ET mm/añoDonde:P = Precipitación media anual o módulo pluviométrico (mm)A = Área de la cuencaEs = EscurrimientoET = Evapotranspiración anual
Estimación de la Evapotranspiración Anual La fórmula de Turc para hallar la evapotranspiración anual en mm, se expresa como:
=
0,9 + ( )
Donde, L es una función de Tp, que a su vez es función de la temperatura (T), y laprecipitación (P).
= 300 + 25 + 0,05
Siendo = ∑ ∗
∑
precipitación temperatura T*P
Enero 140.2461597 11.1 1556.73237
Febrero 161.6481769 10.48 1694.07289
Marzo 93.31279495 11.1 1035.77202
Abril 29.55996257 13.69 404.675888
Mayo 11.58226813 10.53 121.961283
Junio 7.503295439 9.58 71.8815703
Julio 16.16481769 10.55 170.538827
Agosto 7.956514626 10.8 85.930358
Septiembre 36.00574657 11.49 413.706028
Octubre 58.56599057 12.38 725.046963
Noviembre 40.43722307 13.18 532.9626
Diciembre 123.4770498 11.9 1469.37689
Suma de P 726.46 11.39833333 8282.6577
Tp: 11.4013954
L: 659.13929
ET ET - P = Es Q
499.5596229 226.900377 26.7237492
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9. Método Keller para el cálculo de caudal
Este método empírico de cálculo de caudal es factible cuando la precipitación (P) esmayor a 500 mm.1° condición:
# Método Resultado P Condición
1 Método aritmético 722.783 > 500 mm2 Método de isoyetas 724.464 > 500 mm3 Método de thiessen 849.757 > 500 mm
De todos los resultados del trabajo escalonado #2 vamos a escoger el obtenido con elmétodo de Isoyectas ya que es el que por teoría el más preciso. Además porque elmétodo de Thiessen es más exacto cuando el terreno es de topografía plana y suave.
Siguiendo con el cálculo:= − ( )
Siendo:P = Precipitación media anual o módulo pluviométrico (mm)
C = Coeficiente de escorrentía;α y β = Coeficiente relacionados a la cuenca y a la precipitación.
“α” es un coeficiente que oscila entre 0.88 y 1, aconsejándose el valor de 1 paracuencas torrenciales
“β” es un coeficiente que oscila entre 350 y 460, tomándose el mínimo para
cuencas torrenciales.
Reemplazando valores: = 0.88 −.
= 0.258851
Continuando:
= ∗ ∗
A = Área de la cuencaQ = Caudal en función del coeficiente de escorrentía, la precipitación y el área
= 0.258851 ∗ 724.464 ∗ 3663.35 = 686981.5445 ∗ 10
= =686981.5445 ∗ 10
60 ∗ 60 ∗ 24 ∗ 365 = 21.78404
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10.Método Nadal para el cálculo de caudal
Nadal, propone el cálculo del coeficiente de escorrentía, C (TRAGSA, 1994), con lasiguiente expresión empírica:C=0.25*K1*K2*K3Dónde:K1 = Factor de la extensión de la cuencaK2 = Factor de la precipitación anualK3 = Factor de pendiente y la permeabilidad del suelo
Calculo de K1: depende de la extensión en nuestro caso 3663.35m2, para lo cualinterpolamos entre 1000 y 5000
K1=1.1Calculo k2: al igual que el factor 1 se realiza un interpolación, para una precipitación de724.464
K2=1.19
Calculo de k3: al criterio y observando el relieve de nuestra zona ondulada yconsiderando la vegetación
K3=1= 0.25 ∗ 1.1 ∗ 1.19 ∗ 1= 0.327
El caudal (Q), es hallado mediante la misma expresión que el método anterior (Keler):= ∗ ∗
= 0327 ∗ 724.464 ∗ 3663.35 = 849268.86 ∗ 10
=849268.86
60 ∗ 60 ∗ 24 ∗ 365
= 26.93 /
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11.Metodo de Lutz-Scholtz para cálculos de caudales
Calculo de los parámetros necesarios para la descripción de los fenómenos deescorrentía promedio. Establecimiento de un conjunto de modelos de los parámetros para el cálculo de
caudales en cuencas sin información hidrométrica. En base a lo anterior serealiza el cálculo de los caudales necesarios.
Calibración del modelo y generación de caudales extendidas por un procesomarkoviano combinado de precipitación efectiva del mes que con el caudal delmes anterior.
11.1. Ecuación del balance hídrico:
= + + +Donde: CMi = caudales mensuales
Pi: precipitacione mensual sobre la cuencaDi: déficit de escurrimientoGi: gasto de la retención de la ceuencaAi: abastecimiento dela retención
11.2. Coeficiente de escurrimiento:
=−
Donde: C: coeficiente de escurrimientoP: precipitación total anualD: déficit de escurrimiento
Donde D:
= ∗1
(0.9 + )^0.5
= 300 + 25 ∗ + 0.05 ∗Siendo: L: coeficiente de temperatura.
T: temperatura de media anualTabla:
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Pasando a las tablas de los cálculos de Lutz-Scholtz
Método de la Misión
Alemana Método de L - Turc
Precipitación Media Anual: P 724.5 mm Temperatura Media Anual: T 11.39 °C
Evaporación Total Anual: ETP 1222 mm Coeficiente de Temperatura: L 659.1
Déficit de Escurrimiento: D 499.0 mm/año
Coeficiente de Escorrentía: C 0.31 Coeficiente de Escorrentía: C 0.31
Características generales de la microcuenca
Area de la cuenca: A 3663 Km2
Altitud Media de la Microcuenca: H 4280.73 msnm
Pendiente Media de la Microcuenca 0.14018 m/m
Precipitación Media Anual: P 724.5 mm
Evaporación Total Anual: ETP 1222 mm
Temperatura Media Anual: T 11.39 °C
Déficit de Escurrimiento: D 499.0 mm/año
Coeficiente de Escorrentía: C 0.31
Coeficiente de Agotamiento: a 0.0093
Relación de Caudales (30 días): bo 0.756
Area de lagunas y acuíferos 5 Km2
Gasto Mensual de Retención: R 80.0 mm/año
Cálculos para hallar el caudal medio según Lutz-Scholtz
PRECIPITACION MENSUAL CONTRIBUCION DE LA RETENCION CAUDALES
N° P Efectiva Gasto Abastecimiento GENERADOS
MES días del Total PE II PE III PE bi Gi ai Ai
mes mm/mes mm/mes mm/mes mm/mes mm/mes mm/mes mm/mes m3/s
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Enero 30 140.2 54.6 81.5 57.5 0.400 32.0 25.5 36.01
Febrero 28 161.6 75.2 99.0 77.7 0.200 16.0 61.7 93.41
Marzo 31 93.3 20.6 34.3 22.1 0.000 0.0 22.1 30.19
Abril 30 29.6 3.0 6.0 3.4 0.756 22.7 26.1 36.86
Mayo 31 11.6 1.3 2.7 1.5 0.572 17.2 18.6 25.49
Junio 30 7.5 0.9 1.8 1.0 0.432 13.0 14.0 19.75
Julio 31 16.2 1.8 3.6 1.9 0.327 9.8 11.8 16.09
Agosto 31 8.0 0.9 1.9 1.0 0.247 7.4 8.5 11.58
Setiem. 30 36.0 3.8 7.3 4.1 0.187 5.6 9.8 13.78
Octubre 31 58.6 7.7 13.6 8.3 0.141 4.2 12.6 17.18
Noviem. 30 40.4 4.3 8.2 4.8 0.050 4.0 0.8 1.07
Diciem. 31 123.5 40.4 63.7 42.9 0.350 28.0 14.9 20.34
AÑO 726.5 214.5 323.7 226.1 2.662 80.0 1.000 80.0 226.1 26.81
Coeficientes 0.31 0.894 0.106 1.000
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12. Método Numero de Curva para hallar caudal anual
El método se basa en la siguiente relación:
eP
Q
S
F
Donde:
F : Infiltración real acumulada (L)
S : Infiltración potencial máxima (L)
Q: Escorrentía total acumulada (L)
Pe : Escorrentía potencial o exceso de precipitación (L)
De esta ecuación se deriva la ecuación 3.6 utilizada para el cálculo de los
caudales para las unidades del sistema SI:
203232.20
50808.5 2
P N N
P N Q
Donde:
Q: Escorrentía total acumulada, en cm.
P: Altura de la precipitación, en cm.
N: Número de curva para la condición media de humedad del área
de escurrimiento, valor obtenido en tablas en función de las características
hidrológicas los suelos, uso de la tierra y tipo de cobertura. Las
características hidrológica de los suelos, a su vez, es función de sus
características físicas que determinan su mayor o menor capacidad de
transmisibilidad hidráulica.
Precipitación N numerador denominador Escorrentía Caudal (m^3/s)
Enero 14.02461597 79 1002530.923 121238.5083 8.26907999 0.0826908 302896400 116.858179
Febrero 16.16481769 79 1369697.114 134595.5072 10.1763955 0.10176396 372761367 143.812256
Marzo 9.331279495 79 397519.0021 91947.39533 4.32333076 0.04323331 158363606 61.0970701
Abril 2.955996257 79 16089.32532 52159.25264 0.30846541 0.00308465 11299088 4.35921606
Mayo 1.158226813 79 230.4348834 40939.37354 0.00562869 5.6287E-05 206178.772 0.07954428
Junio 0.750329544 79 2247.135996 38393.68668 0.05852879 0.00058529 2143909.55 0.8271256
Julio 1.616481769 79 441.9269963 43799.34272 0.01008981 0.0001009 369589.699 0.14258862
Agosto 0.795651463 79 1920.502172 38676.54078 0.04965548 0.00049655 1818880.21 0.70172848
Septiembre 3.600574657 79 31600.53669 56182.06643 0.56246661 0.00562467 20603152.1 7.94874694
Octubre 5.856599057 79 126729.8238 70261.91472 1.80367735 0.01803677 66068701.2 25.489468
Noviembre 4.043722307 79 45272.80157 58947.75092 0.76801576 0.00768016 28132417.2 10.853556
Diciembre 12.34770498 79 754793.7934 110772.9068 6.81388451 0.06813885 249592590 96.2934373
Caudal total: 39.0385764
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13.Estación Marcelino Cerna – Rio Pampas; descargasmedias mensuales
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15.Conclusiones
Comparando los métodos empíricos se puede deducir que el método de TURC,NADAL y LUTZ – SCHOLTZ son muy similares en esta ocasión. El método de KELLER en este caso es muy diferente que los demás métodos pero
no tan disperso. A todo esto. Si los métodos son comparados con el AFORO REAL estos son
drásticamente diferente, ocasionando malestar ya que no sabemos en donde puedeestar la causante de este problema.
Con respecto al método de KELLER, debemos tener cuidado con el valor ya quepara nosotros hemos elegido 0.88 y 450 nos dan el valor de 21.78 m^3/s, prosabemos que si lo cambiamos con respecto a nuestra conveniencia este puedeacercarse muchísimo a los valor de los otros métodos.
Con respecto al método de número de curvas, este nos arroja un resultado muyalejado de los demás métodos, esto se deberá al valor de N que hemos escogidoya que este método solo sirve para cuenca pequeñas donde sus características sonmuy similares.
16.Recomendaciones
Con respecto a los cálculos y elecciones de coeficientes y parámetros, estos debenser elegidos con cuidado ya que estos valores pueden causar variaciones muyampliación en los resultados
Se debe tener cuidado con el tipo de aforo o el aforo que se elija para comparar yaque el nuestro es muy diferente al que se ha estado calculando.
Recomendamos leer mucha teoría ya que debido a esto es que uno realiza susprocesos y cálculos para conseguir un valor empírico de caudal de su cuenca
Recomendaríamos usar los métodos empíricos para trabajos preliminares ya quelos datos de puntos de Aforo son más reales y creíbles pero también tienen unpequeño margen de error.
Recomendaríamos colocar un punto de aforo cada cierto lugar de granimportancia para tener valores de corroboración que demuestren que estasecuaciones o métodos aun puedan tener validez.
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17.Bibliografía
Conversión de unidades geodésicas a UTM WGS84http://www.asturnatura.com/sinflac/calculadora-conversiones-coordenadas.phpwww.lineaclave.org/web/images/stories/Cartografia/GPS_ UTM.xls
Tutorialeshttps://www.youtube.com/watch?v=-QDkpZ0aZOwhttps://www.youtube.com/watch?v=6uOIkqaL2QITeoríahttp://datateca.unad.edu.co/contenidos/30172/MODULO%20HIDROLOGIA/leccin_28_mtodo_de_poligono_de_thiessen_y_de_isoyetas.htmlhttp://datateca.unad.edu.co/contenidos/30172/MODULO%20HIDROLOGIA/leccin_27_mtodo_de_promedio_aritmtico.html
Fundamentos _ de _ hidrología de superficie/Francisco Aparicio
18.Bibliografía
o Cálculos en Excelo PDF de apoyoo CD con información
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