Hidrologia

1ER PARCIAL – HIDROLOGÍA

PRESENTACIÓN - 2

Definicion Hidrologia

Hidrología es la ciencia natural que trata con las aguas de la Tierra, su ocurrencia, circulación y distribución. Trata de describir los proceso físicos que gobiernan su dinámica.

Incluye sus propiedades físicas químicas y su interacción con el medio ambiente, incluyendo a los seres vivos y su relación con el hombre.

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La Hidrología trata de describir y predecir la variabilidad espacial y temporal del agua fundamentalmente en sistemas hídrológicos terrestres, (oceánicos y atmosféricos)

Oferta: variabilidad espacial y temporal

Demanda: creciente del recurso

Recurso Agua:

•  Abastecimiento: doméstico, industrial, agropecuario: caudal firme, regulación, escenarios de sequía

•  Navegación: calado, velocidad

•  Hidroelectricidad: caudal y energía firmes, almacenamiento /

regulación, vertedero, control de crecientes, caudal ambiental

•  Saneamiento y evacuación de residuos (asimilación contaminación): caudal de arrastre, dilución, asimilación. Externalidades

•  Recreación: régimen natural, calidad del agua

•  Paisajismo / eco-hidro-sistemas: régimen natural, calidad del agua, caudal ambiental

Amenaza Agua:

•  Inundaciones, avalanchas: caudales máximos, desbordamientos, velocidades, contenido de agua en el suelo y taludes

•  Sequías: tipos, duración, magnitud

•  Granizadas: frecuencia, magnitud

•  Huracanes, tsunamis: magnitud de inundaciones

•  Contaminación hídrica, salud pública: dilución, asimilación, calidad del agua. Externalidades

Uso/consumo de Agua:

1. En terminos de

1. Cantidad
2. Calidad

1. Formas de uso/ consumo del agua:

1. En la fuente/con derivación
2. Muy consuntivo (cantidad y/o calidad)/No/poco Consuntivo (cantidad y/o calidad)
3. Sin regulación/con regulación

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Ciclo Hidrológico:

Una de muchas definiciones: Circulación continua del agua en sus varias fases o estados a través de la atmósfera, sobre y a través de la superficie terrestre hasta el océano y regreso a la atmósfera. (US National Research Council, 1991). Nota: hoy en día es pertinente definirlo no solo en términos de cantidad sino también tener en cuenta la calidad del agua.

Componentes del Ciclo Hidrológico

•  Atmósfera: principalmente baja troposfera

•  Hidrosfera: cuerpos de agua que cubren la superficie terrestre

•  Litosfera: principalmente hasta 800 m de profundidad

•  MOTORES: energía solar y gravedad

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Cuando definimos Hidrología, hablamos de escalas en el tiempo y en el espacio. Así, podemos mirar el ciclo hidrológico en escalas grandes o pequeñas, por ejemplo el planeta, continentes, cuencas grandes o pequeñas, zonas rurales o urbanas, un embalse, ..., pero también en intervalos de tiempo grandes o pequeños, por ejemplo minutos u horas o años, ...Dependiendo de estas escalas, los procesos hidrológicos relevantes pueden variar ....

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Ecuación de balance hídrico: ecuación de conservación de masa aplicada al agua

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CÚAL ES LA CANTIDAD DE AGUA EN LA ATMÓSFERA?

CUÁL ES EL ÁREA DE LA TIERRA?

AT = 510 millones de km2

Volumen total de la precipitación anual = 100 cm x AT = 510000 km3/año

Contenido global de humedad en la atmósfera = 13000 km3

Por lo tanto, la humedad atmosférica debe ser reemplazada:

510000km3/año ≈ 39 veces/año 13000km3

Consecuentemente, el tiempo medio de residencia de la humedad en la atmósfera es:

365 días/año ≈ 9 días 39 veces/año

Necesaria gran fuente de energía para mantener la dinámica del ciclo hidrológico

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PRESENTACIÓN 3

El sistema evoluciona en el tiempo como resultado de las entradas y las salidas 🡪 Definición de Estado del Sistema

En Hidrología, el sistema es un Sistema Hidrológico

En Hidrología, el Estado del Sistema es el almacenamiento S de agua en el volumen de control En Hidrología, las entradas y salidas son procesos Hidrológicos

En Hidrología, la dinámica del sistema está gobernada por la Ecuación de Balance Hídrico aplicada al volumen de control

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Esta aproximación sistémica es muy útil para conceptualizar, representar y modelar sistemas hidrológicos

Conceptualizar es interpretar el sistema real e identificar los elementos relevantes de éste

Representar es esquematizar de forma simplificada el sistema hidrológico real

Modelar es expresar el comportamiento del sistema hidrológico mediante ecuaciones, valores de parámetros y datos para su cuantificación

Esta aproximación es una herramienta fundamental en las ciencias de la tierra y la ingeniería, pues con el concepto básico de sistema se pueden representar sistemas complejos conectando sistemas básicos y/o subsistemas que interactúan entre sí

Ciclo hidrológico = gran sistema

Sistemas hidrológicos

Naturales:

•  Cuencas hidrográficas

•  Lagos, lagunas

•  Ciénagas, humedales

•  Cauces

•  Acuíferos

•  Estuarios

•  Bosques

•  Taludes

•  Áreas nevadas

•  Etc.

Artificiales:

•  Embalses, tanques

•  Canales + complementos

•  Captaciones superficiales

•  Parcelas de cultivo

•  Distritos de riego y drenaje

•  Hidroeléctricas

•  Termoeléctricas

•  Drenaje urbano

•  Drenajes viales / puentes

•  PTARs

•  Piscinas piscícolas

•  Obras de control fluvial

•  Pozos subterráneos

•  Parqueaderos y parques

•  Edificaciones urbanas

   •  Etc.

OPTICAS  con las que podemos analizar cualquiera de los anteriores sistemas hidrológicos:

Componente espacial: Dimensionalidad de balances hídricos en sistemas hidrológicos (puede depender del grado de conocimiento, información, resultados requeridos, ...)

1. 0-dimensional 🡪 cuencas agregadas, ríos, lagos, embalses, parcelas, piscinas, edificaciones, drenajes viales, taludes, tanques, ...

1. Unidimensional 🡪 tramos de ríos, canales, interceptores, control fluvial, ...

1. Bidimensional 🡪 cuencas, ciénagas, embalses, tramos de ríos, distritos de Riego

1. Tridimensional 🡪cuencas, lagos, embalses, estuarios, taludes,

Componente temporal: Escenarios de análisis

1.  Corto plazo 🡪análisis para Δt pequeños (minutos, horas) y duraciones cortas (aguacero, paso de una creciente, días, semanas, ...). Presencia de flujo no permanente

2.  Mediano plazo 🡪 análisis para Δt intermedios (días, semanas, meses) y duraciones largas (1 o más años). Condiciones cuasi permanentes.

3.  Largo plazo o estado estable 🡪 análisis para Δt grandes (años), con resultados representativos de condiciones de estado estable (balance a largo plazoàcaudal medio multianual de una cuenca)

Disponibilidad hídrica: Escenarios de análisis

1. Disponibilidad normal 🡪 caudales promedios (mensuales / mensuales multinauales), caudales firmes para abastecimiento / suplir demanda, caudales para regulación
2. Poca disponibilidad🡪 reducción de abastecimiento, racionamiento, condiciones de mínimos extremos, amenaza de sequías, caudal ambiental, ...
3. Agua en Exceso🡪 condiciones de extremos máximos, amenazas y riesgos de inundación, diseño e implantación de obras de control, pérdida de vidas y socioeconómicas, mitigación

Representación sistémica de la escorrentía de una cuenca

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PRESENTACIÓN 4

Aplicación de balance hídrico por componentes/ subsistemas

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