HIDROLOGIA
D O C E N T E : I N G . N A N C Y Z E V A L L O S Q U I S P E
HIDROLOGIA
La Hidrologa es la ciencia que estudia el
agua, su ocurrencia, circulacin y
distribucin en la superficie terrestre; sus
propiedades fsicas y qumicas y su
relacin con el medio ambiente
incluyendo a los seres vivos.
APLICACIN EN LA INGENIERIA
Los proyectos hidrulicos son de dos tipos: los proyectos
que se refieren al uso del agua y los que se refieren
a la defensa contra los daos que ocasiona el agua.
Los proyectos tpicos de uso del agua son los de
abastecimiento de agua potable, los de irrigacin y
los de aprovechamiento hidroelctrico; comprenden,
adems, los de navegacin, recreacin y otros.
Los proyectos tpicos de defensa son los de drenaje
urbano, drenaje vial y drenaje agrcola; comprenden,
adems, los de encausamiento de ros, los de
defensa contra las inundaciones y otros.
APLICACIN EN LA INGENIERIA
Por ejemplo, se encuentra con la necesidad de disear
puentes, estructuras para el control de avenidas,
presas, vertedores, sistemas de drenaje para
poblaciones, carreteras y aeropistas y sistemas de
abastecimiento de agua. Sin excepcin, estos diseos
requieren de anlisis hidrolgicos cuantitativos para
la seleccin del evento de diseo necesario.
EVENTO DE DISEO
El objetivo es la determinacin de esos eventos, que
son anlogos a las cargas de diseo en el anlisis
estructural. Los resultados son normalmente slo
estimaciones, con aproximacin limitada en muchos
casos.
Sin embargo, estas estimaciones rara vez son menos
aproximadas que las cargas usadas en el anlisis
estructural o el volumen de trfico en carreteras.
El anlisis hidrolgico exhaustivo es el primer paso
fundamental en la planeacin, diseo y operacin de
proyectos hidrulicos.
En la fase de planeacin y diseo, el anlisis se dirige
bsicamente a fijar la capacidad y seguridad de
estructuras hidrulicas. Las dimensiones fsicas o la
capacidad de conduccin de una estructura
hidrulica se determinan, desde luego, de acuerdo
con los volmenes y gastos que se deseen
almacenar, controlara transmitir.
OBJETIVOS DE LA HIDROLOGIA
Los principales objetivos de la hidrologa, al disear
una obra de ingeniera, pueden resumirse en dos
grandes grupos:
a) La obtencin de la avenida mxima que con una
determinada frecuencia puede ocurrir en un cierto
lugar.
b) Conocimiento de la cantidad, frecuencia y
ocurrencia del transporte del agua sobre la superficie
terrestre.
RECOLECCION DE DATOS
Una parte importante para el diseo de proyectos
hidrulicos es la recoleccin y anlisis de datos como
precipitacin, caudales, evaporacin, horas de sol,
temperatura, vientos, etc. Por ello, la mayora de los
pases del mundo disponen de una o ms agencias
gubernamentales que tienen la responsabilidad de
recolectar y difundir datos hidrolgicos. En nuestro
pas el Servicio Nacional de Meteorologa e Hidrologa
(SENAMHI) cumple esta funcin.
La Hidrologa ensea el manejo que se le da a esta
informacin, no siempre completa y muchas veces
ausente en el lugar mismo del proyecto.
EL CICLO HIDROLIGICO
Como todo ciclo, el hidrolgico no tiene ni principio ni
fin; y su descripcin puede comenzar en cualquier
punto.
El agua que se encuentra sobre la superficie terrestre o
muy cerca de ella se evapora bajo el efecto de la
radiacin solar y el viento.
El vapor de agua, que as se forma, se eleva y se
transporta por la atmsfera en forma de nubes hasta
que se condensa y cae hacia la tierra en forma de
precipitacin.
EL CICLO HIDROLIGICO
Durante su trayecto hacia la superficie de la tierra, el
agua precipitada puede volver a evaporarse o ser
interceptada por las plantas o las construcciones, luego
fluye por la superficie hasta las corrientes o se infiltra. El
agua interceptada y una parte de la infiltrada y de la que
corre por la superficie se evapora nuevamente.
De la precipitacin que llega a las corrientes, una parte
se infiltra y otra llega hasta los ocanos y otros grandes
cuerpos de agua, como presas y lagos.
EL CICLO HIDROLIGICO
Del agua infiltrada, una parte es absorbida por las
plantas y posteriormente es transpirada, casi en su
totalidad, hacia la atmsfera y otra parte fluye bajo la
superficie de la tierra hacia las corrientes, el mar u otros
cuerpos de agua, o bien hacia zonas profundas del
suelo (percolacin) para ser almacenada como agua
subterrnea y despus aflorar en manantiales, ros o el
mar.
EL CICLO HIDROLIGICO
ESQUEMA GLOBAL DEL CICLO HIDROLOGICO
ESQUEMA GLOBAL DEL CICLO HIDROLOGICO
Se puede notar que el sistema tiene una relacin
estrecha con dos sistemas adyacentes:
Con la parte superior de la atmsfera, a travs de
la energa que llega del Sol y los estratos superiores,
y
Con los sistemas geolgicos profundos como
aquellos que estn asociados a sistemas
geotrmicos y que pueden interactuar con los
componentes recarga, flujo subterrneo y flujo
subsuperficial.
ESQUEMA GLOBAL DEL CICLO HIDROLOGICO
En cada subsistema se presentar una capacidad de
retencin de volmenes de agua, en cualquiera de
sus fases, durante un determinado intervalo de
tiempo.
La capacidad de retencin en un medio tambin
recibe el nombre de almacenamiento y el intervalo
de tiempo que permanece un volumen recibe el
nombre de tiempo de residencia.
SUB SISTEMA ATMOSFERICO
Este subsistema se abastece de la evaporacin, es decir,
de los volmenes de vapor de agua que llegan a la
atmsfera desde la superficie del ocano y/o desde la
superficie del terreno; en este ltimo caso, si existe
una cubierta vegetal, se presenta el efecto combinado
que recibe el nombre de evapotranspiracin.
El vapor de agua podr ser desplazado por los procesos
de circulacin atmosfrica a otras regiones
geogrficas donde, si se presentan las condiciones
adecuadas, abandonar el subsistema atmosfrico al
cambiar de fase a travs de la precipitacin, es decir,
se transformar en lluvia, nieve, hielo, roco, etc.
SUB SISTEMA ATMOSFERICO
Esta precipitacin podr tener lugar tanto en la
superficie del ocano como en el continente y, en
algunas situaciones, el agua precipitada no se
incorporar a ningn proceso de los subsistemas de
agua superficial y subterrnea, Regresando a la
atmsfera; a esta variable se le da el nombre de
intercepcin o prdidas, y queda ejemplificada por
aquella porcin de agua lquida atrapada en las copas
de los rboles, techos de las casas, etc.
SUB SISTEMA DEL AGUA SUPERFICIAL
Para este subsistema la precipitacin se considera
como una entrada. Una vez eliminada el agua
interceptada, el volumen restante se transformar
en escurrimiento sobre la superficie del terreno, el
cual a su vez llegar al sistema de drenaje del rea
de captacin para formar el escurrimiento
superficial; parte de estos escurrimientos saldrn
del subsistema como infiltracin al subsistema
subterrneo o bien como escurrimiento por medio
de los sistemas de drenaje regionales que
finalmente llegan al ocano.
SUB SISTEMA DEL AGUA SUBTERRANEA
La entrada a este subsistema proviene bsicamente
de la infiltracin. Parte del volumen infiltrado al
subsuelo percola a mayor profundidad, llegando al
almacenamiento del agua subterrnea; la otra
parte se almacena en la regin intermedia entre la
superficie del terreno y el almacenamiento de agua
subterrnea de mayor profundidad. En las dos
zonas mencionadas del subsuelo tiene lugar el
desplazamiento del agua: en el primer caso, se
trata del flujo subterrneo, y en el segundo caso se
trata del flujo subsuperficial.
SUB SISTEMA DEL AGUA SUBTERRANEA
El flujo subterrneo puede abarcar grandes
extensiones y actuar como una salida del agua
subterrnea al ocano o a otros sistemas
regionales.
El flujo subsuperficial es generalmente local y es un
proceso importante entre diferentes variables
dentro del subsistema; este flujo tambin se puede
convertir en una salida del subsistema por medio
de la evapotranspiracin.
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE N01
DIBUJE EN SU CUADERNO EL CICLO HIDROLOGICO,
EXPLICANDO CLARAMENTE CADA FASE.