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INDICE DE CONTENIDOS
- INDICE DE CONTENIDOS ........................................................
- INTRODUCCIÓN .....................................................................
- FUNDAMENTOS BÁSICOS .................................................
- 1.1 DEFINICIÓN ............................................................
- 1.2 OBJETIVOS DE LA HIDROLOGIA .................................
- 1.3 EL CICLO HIDROLOGICO ...........................................
- 1.4 PROCESOS HIDROLOGICOS.......................................
- 1.5 ENFOQUE DE LOS PROBLEMAS HIDROLÓGICOS ...........
- CUENCA HIDROLOGICA....................................................
- 2.1 CONCEPTOS GENERALES...........................................
- 2.2 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS ...........................
- REFERENCIAS
INTRODUCCIÓN
Bienvenidas y bienvenidos al material de profundización 1: Conceptos básicos de hidrología. Esta parte del curso está orientada, entre otros temas, al estudio de los principios fundamentales de la hidrología.
Esta primera parte del curso viene a describir los aspectos de mayor relevancia que intervienen en la hidrología superficial, sus definiciones y alcances en el área de la ingeniería. Se espera que los y las estudiantes comprendan las características de los procesos involucrados en el ciclo hidrológico y los campos de la ingeniería donde la hidrología presta utilidad.
Posteriormente, se describe la cuenca hidrológica como unidad básica para los estudios hidrológicos. Comenzamos describiendo los aspectos fundamentales de las cuencas hidrográficas y sus características fisiográficas. Finalmente se exponen ejemplos ilustrativos con aplicaciones de los conceptos descritos.
químicos y biológicos que sufre el agua debido a su desplazamiento por diversos medios.
El ciclo hidrológico se puede representar como un sistema, es decir, como una estructura o volumen en el espacio, delimitada por una frontera, cuyos componentes internos interactúan entre sí o con otros sistemas adyacentes (Chow et al, 1998). Las variables hidrológicas y los procesos que las interrelacionan son los componentes del sistema; los sistemas adyacentes son aquellos que tienen como límites comunes las capas altas de la atmosfera y los sistemas geológicos profundos.
El ciclo hidrológico se puede subdividir en tres subsistemas: atmosférico, superficial y subterráneo. Cada subsistema tendrá una capacidad de retención de volúmenes de agua, en cualquiera de sus fases, durante un intervalo de tiempo determinado. La capacidad de retención en un medio se denomina almacenamiento y el intervalo de tiempo se denomina tiempo de residencia.
Figura 1.1. Representación esquemática del sistema global del ciclo hidrológico
SUBSISTEMA ATMOSFERICO: este subsistema se abastece de la evaporación, provocada por la incidencia de la energía solar y la atmosfera alta, es decir, se alimenta de los volúmenes de vapor de agua
que llegan a la atmosfera desde la superficie del océano y/o desde la superficie terrestre; en este último caso, si existe una cubierta vegetal, se presenta el efecto combinado que recibe el nombre de evapotranspiración.
SUBSISTEMA SUPERFICIAL: en este subsistema se considera como entrada a la precipitación. Una vez que se ha eliminado el agua interceptada, el volumen que resta se transformará en escurrimiento sobre la superficie del terreno, el cual a su vez llegará al sistema de drenaje del área de captación para formar el escurrimiento superficial; parte de este escurrimiento alimentará al subsistema subterráneo a través de la infiltración, o bien, como escurrimiento por medio de los sistemas de drenaje que finalmente vacían en el océano.
SUBSITEMA SUBTERRANEO: la entrada a este subsistema proviene básicamente de la infiltración. Parte del volumen de agua que se infiltra al suelo percola a profundidades mayores, llegando a los niveles de almacenamiento de aguas subterráneas, otra parte se almacena en zonas intermedias entre la superficie del terreno y los niveles de almacenamiento de aguas subterráneas de mayor profundidad. En ambas zonas de almacenamiento el agua se desplaza: en el caso de las zonas intermedias se denomina flujo subsuperficial y para el caso de los niveles de aguas subterráneas se denomina flujo subterráneo.
El flujo subterráneo puede comprender grandes extensiones y operar como una salida del agua subterránea al mar o a otros cuerpos de agua
En la tabla 1.1 se muestran los diferentes valores, en volumen para diferentes elementos o componentes del ciclo hidrológico.
Proceso lluvia-escorrentía en pequeñas cuencas
El flujo subsuperficial y la infiltración, generalmente tienen lugar en la denominada zona no saturada, es decir, aquella parte del subsuelo que se encuentra localizada entre la superficie del terreno y los sistemas de flujo subterráneo
El flujo del agua subterránea
1.5 ENFOQUE DE LOS PROBLEMAS HIDROLÓGICOS
El campo de acción de los especialistas en hidrología es diseñar o revisar, construir o supervisar el funcionamiento de obras hidráulicas que deben resolver problemas prácticos de diferente índole.
Los constructores civiles están capacitados para participar en la construcción de puentes, estructuras de control, presas, vertederos, sistemas de drenaje urbano y carretero, aeropuertos, sistemas de abastecimiento de agua, etc.
En la fase de estudio se requiere de memorias hidrológicas para determinar la disponibilidad de fuentes naturales y para determinar la disponibilidad temporal del recurso agua, en esta etapa se deberá definir si se precisa de obras anexas para corregir los déficits de agua o para disponer los volúmenes excedentes.
En la etapa de diseño de las estructuras hidráulicas, se determinan las dimensiones físicas o la capacidad de conducción de las obras, atendiendo a los volúmenes y caudales que se desean controlar.
Para el diseño de presas, se debe determinar la capacidad de los vertederos y la elevación máxima que tendrá el embalse, esto a partir de la estimación de la tormenta de diseño y su conversión a una avenida generada en la cuenca. También, se deberá analizar el comportamiento de las olas y mareas generadas por el viento en el embalse de la presa. La estabilidad de muros y terraplenes depende de los estudios de hidrología e hidráulicos que definen los niveles probables de agua, así como su variación en el tiempo.
2. CUENCA HIDROLOGICA
2.1 CONCEPTOS GENERALES
Se denomina cuenca a la superficie en la cual el agua precipitada se transfiere a las partes bajas de la topografía por medio del sistema de drenaje, concentrándose, por lo general en un colector que descarga a otras cuencas, o directamente al océano. La cuenca hidrológica y los acuíferos forman parte fundamental de la hidrología.
Existen dos tipos de cuenca, atendiendo a su punto de control o salida:
Cuencas endorreicas: el punto de salida o control se ubica dentro de los límites de la cuenca y generalmente es un lago.
Cuencas exorreicas: el punto de salida o control se ubica en los límites de la cuenca y a su vez la descarga se vierte en una corriente o directamente en el mar. (Figura 2.1)
Figura 2.1 Cuenca exorreica
2.2 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS
En el estudio de la cuenca hidrológica se recurre a métodos cuantitativos y cualitativos. En el caso de los métodos cuantitativos, se hace necesario definir algunos parámetros que representen algunas características particulares de importancia que puedan ofrecer información valiosa acerca de las variables y procesos hidrológicos.
Índice de forma. es la relación del perímetro de la cuenca entre el perímetro que tendría un círculo con el mismo valor de área. Con este parámetro se determina cuanto se aleja la forma de la cuenca de un círculo
Relación de alargamiento: es la relación del diámetro de un círculo que tiene el mismo valor de área de la cuenca entre la longitud del eje mayor.
REFERENCIAS
Aparicio, F. (1989). Fundamentos de Hidrología de Superficie. Editorial Limusa; México
Chow, V. T., Maidment, D. R. y Mays, L. W. (1988). Applied Hydrology. Editorial Mc Graw-Hill; Estados Unidos de América.
Dingman, S. L. (1994). Physical Hydrology. Editorial Prentice-Hall; Estados Unidos de América.
Hillel, D. (1980). Fundamentals of Soils Physics. Editorial Academic Press; Estados Unidos de América.
Remenieras, G. (1974). Tratado de hidrología aplicada. Editores Técnicos Asociados, S.A.; España.
Viessman, W., Lewis, G.L. y Knapp, J.W. (1989). Introduction to Hydrology. Editorial Harper and Row, 3ª Edición; Estados Unidos de América.
