CLASE 1 b HIDROLOGIAaaaaaaaaaaaaaaa.pptx

texto guia de hidro

1. UNIVERSIDAD PUBLICA DE EL ALTO HIDROLOGIA CIV - 1233 I n g. Carlos Diaz Machicado SEMESTRE I/23 La Pa z -Bol i via

2. INTRODUCCION A LA HIDROLOGIA CAPITULO I http://senamhi.gob.bo/index.php/prediccion Tarea: ingreso a la pagina Web de Senamhi , obtener datos de Precipitacion ( dia , mes,año ), temperatura ( minimas -máximas), velocidades de viento, etc., (23-03-23) (En hojas Excel) https://earthengine.google.com/ Tarea: obtener el archivo imagen TIF (Formato Tif )

3. DEFINICION DE LA HIDROLOGIA La Hidrología es la ciencia que trata sobre el agua de la Tierra, su ocurrencia, circulación, distribución, sus propiedades físicas y químicas, y su interacción con el medio ambiente, incluyendo su relación con los seres vivos. TIERRA OCURRENCIA CIRCULACION PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DISTRIBUCION MEDIO AMBIENTE Y SU RELACION CON LOS SERES VIVOS Lluvia, granizo y nieve Ríos sólidas, líquidas o gaseosas las lagunas, lagos, los océanos, entre otros interacción que existe entre los recursos hídricos

4. La Hidrología es aplicada con mucha frecuencia para el diseño de obras civiles. El ingeniero civil ve a la hidrología como una parte componente del estudio del sistema climático y la utiliza, conjuntamente a las otras ciencias de la tierra, como herramienta para determinar parámetros de diseño de obras hidráulicas, obras sanitarias, obras de protección ambiental y obras agrícolas teniendo en cuenta la necesidad del agua y su disponibilidad para otros seres vivos. Los proyectos de ingeniería civil típicos de explotación y uso de los recursos hídricos (agua) son: Abastecimiento de agua potable , Irrigación (riego tecnificado y riego por inundación) Aprovechamiento hidroeléctrico(centrales hidroeléctricas) Suministro de agua para múltiples usos Navegación Recreación entre otros. Aplicación de la hidrología en la ingeniería civil

5. Los proyectos de ingeniería civil típicos para la protección contra los daños que ocasiona el agua son: Drenaje urbano (drenajes fluviales, evacuación de desechos) Drenaje vial (dimensionamiento de puentes, alcantarillas en carreteras) Drenaje agrícola Encauzamientos de ríos Defensa contra inundaciones Determinación de llanuras de inundación Control de la erosión en cuencas Dimensionamiento y operación de embalses Como base para la realización de tales tareas, el ingeniero debe conocer los elementos básicos del ciclo hidrológico, los medios y métodos de medida de los mismos, las técnicas de tratamiento de datos y su interpretación. Además, debe saber establecerse adecuadamente las relaciones cuantitativas y cualitativas entre parámetros importantes, mediante la ayuda del análisis de sistemas, la estadística matemática, etc.

6. En la Figura 1.1 se muestra algunos ejemplos de obras civiles donde se aplico el conocimiento de la hidrología. Obras civiles donde se utilizo el conocimiento de hidrología

7. 1.2 Ingeniería hidrológica o hidrología aplicada

8. 1.3 División de la hidrología

9. Definición El ciclo hidrológico es un fenómeno global de circulación del agua entre la superficie terrestre y la atmósfera, provocado fundamentalmente por la energía solar y la energía gravitacional. El ciclo hidrológico es el conjunto de cambios que experimenta el agua en la naturaleza, tanto en su estado (sólido, líquido y gaseoso), como en su forma (agua superficial, agua subterránea, etc.). El ciclo hidrológico (Figura 1.2) no es nada regular. Una muestra de ello son los periodos de sequías y de inundaciones, que ocurren. Figura 1.2. Ciclo Hidrológico 1.5 EL CICLO HIDROLOGICO

10. Se puede suponer que el ciclo hidrológico se inicia con la evaporación del agua en los océanos, el vapor de agua es transportado por el viento hacia los continentes. Bajo condiciones meteorológicas adecuadas, el vapor de agua se condensa para formar nubes, las cuales dan origen a las precipitaciones. No toda la precipitación llega al terreno, ya que una parte se evapora durante la caída y otra es retenida (intercepción) por la vegetación o los edificios, carreteras, etc. Y poco después, es devuelta a la atmósfera por medio de evaporación. Otra parte es retenida en huecos e irregularidades del terreno (almacenamiento en depresiones). Otra parte del agua que llega al suelo circula sobre la superficie (lluvia en exceso) y se concentra en pequeños surcos que luego se combinan en arroyos, los cuales desembocan en ríos (escurrimiento superficial), dichas aguas son conducidas a embalses, lagos u océanos, desde donde se evapora o infiltra en el terreno.

11. En el ciclo hidrológico, la velocidad del agua no es constante, sino, errática tanto espacial como temporalmente. Por otra parte, la calidad del agua cambia en cada fase del ciclo, siendo éste, el gran desalinizador de la naturaleza. El agua dulce es muy escasa y la más importante para el ser humano, en la figura se muestra la cantidad de agua estimada en el mundo y su distribución porcentual tanto de agua dulce como de agua salada.

12. 1.5.2.- Representación En la Figura 1.3, se representa el ciclo hidrológico como un sistema, dividida en tres subsistemas. Figura 1.3. Ciclo Hidrológico como Sistema AGUA ATMOSFERICA AGUA SUPERFICIAL AGUA SUBTERRANEA PERCOLAR CAPILARIDAD TRANSPIRACION

13. Subsistema de agua atmosférica (A), que contiene los procesos de precipitación, evaporación, intercepción y transpiración. Subsistema de agua superficial (B), que contiene los procesos de flujo superficial, escorrentía superficial y, nacimientos de agua subsuperficial y subterránea y escorrentía hacia ríos y océanos. Subsistema de agua subsuperficial (C), que contiene los procesos de infiltración, recarga de acuíferos, flujo subsuperficial y flujo de agua subterránea, el flujo subsuperficial ocurre en la capa de suelo cercana a la superficie, mientras que el flujo de agua subterránea lo hace en estratos profundos de suelo y roca. Un sistema hidrológico se define como una estructura o volumen en el espacio rodeado por una frontera, que acepta agua y otras entradas, opera con ellas internamente y las produce como salidas. Esquemáticamente, la operación del sistema así concebido puede representarse de la siguiente manera:

14. Figura 1.4. La Cuenca como Sistema Hidrológico

15. 1.6.- MODELOS HIDROLOGICOS 1.6.1.- Definición Se define un modelo de un sistema como la conceptualización de las interrelaciones y respuestas de un sistema real, a la que se incorpora la esencia del mismo, y que es capaz de predecir las interacciones principales y sus respuestas a un conjunto de condiciones propuesto, es decir es la representación artificial del sistema. 1.6.2.- Clasificación Los modelos hidrológicos pueden dividirse en dos categorías: Modelos físicos y modelos abstractos. 1.6.2.1.- Modelos físicos Son aquellos modelos en que se usa una representación material del sistema, este tipo de modelos comprende: a) Modelos a escala Son aquellos que representan el sistema en una escala reducida, tal como los modelos de una estructura de control de una obra hidráulica. b) Modelos Análogos Que usan otro sistema físico que posea propiedades similares a las del prototipo.

16. 1.6.2.2.- Modelos abstractos Este tipo de modelos son los más extendidos en hidrología, representan el sistema en forma matemática , por lo general se los conoce como modelos matemáticos. Están constituidos por un conjunto de ecuaciones que describen y representan el sistema real, describiendo las variables de entrada y salida. Estas variables pueden ser funciones del espacio y del tiempo y también pueden ser variables probabilísticas o aleatorias. Tratar de desarrollar un modelo con variables aleatorias que dependen de las tres dimensiones espaciales y del tiempo es una tarea ardua, por tal razón y por propósitos prácticos es necesario simplificar el modelo. El modelo puede localizarse en un árbol de acuerdo con las alternativas, tal como se muestra en la Figura 1.5.

17. Primero, se toma en cuenta la aleatoriedad, según esta clasificación puede ser determinístico o estocástico. Los procesos hidrológicos son parcialmente determinísticos y parcialmente aleatorios o estocásticos. Determinísticos , cuando no consideran aleatoriedad, una entrada dada produce siempre una misma salida Estocásticos, en la que la causalidad no es determinante, por lo que tienen salidas que son por lo menos parcialmente aleatorias. Segundo, se considera la variación espacial, que significa si las variables del modelo varían en el espacio o serán uniformes. En el caso de modelos determinísticos se clasifican en Agregados o Distribuidos . Agregados , el sistema es promediado en el espacio o considerado como un punto único sin dimensiones en el espacio. Distribuidos , considera que los procesos hidrológicos ocurren en varios puntos del espacio, y define las variables como funciones de las dimensiones espaciales. Los modelos estocásticos se clasifican en independientes en el espacio y correlacionados en el espacio , dependiendo de la influencia de las variables aleatorias tengan entre ellas en diferentes puntos del espacio. Tercero, se considera la variación temporal, los modelos determinísticos se clasifican en modelos de flujo permanente y modelos de flujo no permanente . Los modelos estocásticos , se clasifican en dependientes en el tiempo y correlacionados en el tiempo . Un modelo práctico usualmente considera uno o dos fuentes de variación. Adicionalmente se devén tener en cuenta los siguientes conceptos para entender de mejor manera los sistemas y modelos en hidrología.

18. Fenómeno , es el proceso físico que produce una alteración del estado del sistema, por ejemplo la lluvia, evaporación, infiltración , etc. Variable , es el valor que describe cuantitativamente un fenómeno, en la hidrología están el caudal, evaporación, lluvia diaria, etc . Parámetro , es el valor que caracteriza el sistema, que no establece modificaciones en el tiempo, por ejemplo: capacidad de infiltración de un suelo, área de la cuenca, etc. 1.7.- ECUACIÓN DE BALANCE HÍDRICO En todo ciclo cerrado, el principio fundamental indica que la masa no se destruye ni se crea, tal es el caso en el ciclo hidrológico, de esto se tiene la ecuación de balance hídrico (Campos Aranda, 1988; Shaw, 1983): ENTRADAS – SALIDAS = CAMBIO EN ALMACENAMIENTO La facilidad de la ecuación anterior es engañosa, debido a que en la mayoría de los casos, los términos en ella no pueden ser ni adecuada ni muy fácilmente cuantificados. Sobre la base de la Figura 1.6, presentada a continuación, se plantea la ecuación más aproximada de balance hídrico:

19. Ejemplo 1.1 Durante un año determinado, una cuenca de 25 Km2 recibe 900 mm. de precipitación, el escurrimiento anual aforado en el río que drena la cuenca fue de 5361 millones de m3. Hacer una estimación aproximada de las cantidades conjuntas de agua evaporada y transpirada por la cuenca durante el año.

20. CONTENIDO MÍNIMO: ESTUDIO HIDROLOGICO DE LA CUENCA ________ 1.-ASPECTOS GENERALES Ubicación política y geográfica Objetivos del proyecto 2.-DESCRIPCION GENERAL DE LA CUENCA Aspectos climáticos y geológicos Características físicas y morfométricasde la cuenca Suelos y cobertura vegetal Altitud media de la cuenca 3 .-PRECIPITACION Información pluviométrica y pluviográfica Selección de series mensuales y anuales Análisis y relleno de datos Precipitación media en la cuenca Precipitaciones en años secos, normales y húmedos Precipitaciones máximas en 24horas para diferentes T Curvas IDF

21. 4.-EVAPOTRANSPIRACION Y BALANCE HIDRICO Estimación de la evapotranspiración potencial Balance Hídrico, Estimación de la recarga Excedentes y déficits 5.-ESCORRENTIA Estimación de la escorrentía a partir de la precipitación Avenidas máximas probables para T= 25, 50, 100, 500 años CONCLUSIONES Análisis de resultados, conclusiones y comentarios finales ANEXOS Cuenca hidrográfica Registros del SENAMHI Curvas, gráficos y tablas