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1. Ciclo hidrológico-Balance Hídrico

2. El ciclo hidrológico
https://www.britannica.com/science/water-cycle?oasmId=112177
• Amplias
escalas
espaciales y
temporales.
• Circulación
del agua sin
principio ni fin.
• Presencia de
tres estados
del agua a
través de
todo el
ciclo.
Proceso de recirculación del agua

3. Esquema ingenieril del Ciclo Hidrológico
Tomado de Dymanic Hydrology. P. Eagelson.
Compartimientos
para almacenar el
agua y flujos entre
ellos (procesos)

4. Ciclo hidrológico - procesos
 Evaporación
 Precipitación
 Infiltración
 Flujo superficial
 Flujo subsuperficial
 Flujo subterráneo
 Recarga de acuíferos

5. (United States Geological Survey, 2015)

6. DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN EL MUNDO
Tomado de Ven Te Chow, 1998
Curso hidrología. Universidad de Medellín. Profesora: Blanca Adriana Botero Hernández

7. Balance anual de agua global
Tomado de Ven Te Chow, 1998
¿Como
verificar
que está
bien la
tabla?

8. Tiempo de residencia
¿Cuánto se demora una gota de agua en un tanque,
antes de salir de él?
ENTRADA SALIDA
VOLUMEN Q =L3/T
V=L3
Se tiene un tanque de 300 litros, con un caudal de salida de 30 l /s.
Cuánto se demora una gota de agua (en promedio) en salir?
R// Tiempo = Volumen / Caudal = 300 l / 30 l/s = 10 s
Tiempo promedio que necesita una partícula de agua para pasar a
través de un subsistema del ciclo hidrológico (Ven Te Chow, 1998)

9. Tiempo de residencia
¿Cuánto se demora una gota de agua en el
almacenamiento subterráneo, antes de salir de allí?
DATOS :
Tasa de Flujo de agua desde el almacenamiento subterráneo a los océanos: 2200
km3/año
Volumen del almacenamiento subterráneo (salado y dulce) donde puede
retenerse el agua: 10530000+12870000 = 23400000 km3
Aproximadamente 10636 años

10. Tiempo de residencia

11. Balance Hídrico Ecuaciones de conservación
de la masa para volumenes de
control en columnas suelo,
atmósfera y la uníon de ambas
Ecuación fundamental del balance:
I-O=dS/dt
Balance para la la porción de atmósfera:
H (Vol) +E (Vol)-P (Vol) =dW/dt
Balance para la la porción de suelo:
P(Vol) –E (Vol) –Fsup (Vol) =dS/dt
Para el sistema conjunto Suelo Atmósfera:
H (Vol) –Fsup(Vol)=d(W+S)/dt
Si el intervalo temporal es largo (varias decadas) el cambio en el almacenamiento
será nulo promedio a largo plazo del Influjo Atmosférico neto H= Q Promedio a
largo plazo de la escorrentía neta. H (Vol) =P(Vol) –E(vol), Fsup(Vol) =P (Vol) –E (Vol).
W
S
E (Vol)
P (Vol)
H (vol)
Fsup (Vol)
Todo lo que salga del sistema a largo plazo será la diferencia entre precipitación y
evapotranspiración. Aproximación muy útil…cuantificar R. H disponible a largo plazo

12. Escorrentía media anual

13.  En un páramo existe un lago del cual se
desprende un pequeño riachuelo. Los habitantes
de la zona quieren aprovechar este riachuelo
para abastecer su sistema de acueducto. Se
sabe que a largo plazo el volumen del lago ha
permanecido constante en el tiempo. El área
superficial del lago es de 0.5 km2. La precipitación
promedio anual en la zona es de 2000 mm y la
evaporación promedio anual en la zona es de
1800 mm. ¿Cuál es el agua disponible para la
población?

14. ejemplos
 Se tiene un tanque de área superficial 10m2. Este tanque está
abierto a la atmósfera. En el lugar donde está ubicado el
tanque para los tres primeros meses del año se registró la
precipitación y la evaporación registradas en la tabla. El
tanque inicia el año vacío ¿Cuál fue el volumen almacenado
por el tanque al final del tercer mes?
Enero Febrero Marzo
PP (mm) 300 200 350
E(mm) 100 250 100
• ¿Cuál es el volumen almacenado al final del tercer mes, si en
enero y febrero se extraen respectivamente 1.5 m3 y la
capacidad máxima del tanque es de 4 m3?

15. (CSERC, s.f)
Balance Hídrico en la cuenca
La forma de la ecuación de Balance depende de la escala temporal y
espacial.
Si se considera el volumen de control como la cuenca
Cuenca del río Medellín. Punto de cierre
Parque de las Aguas. Elaborada con las
herramientas disponibles en la página Web del
SIATA.
http://www.siata.gov.co/newpage/index.php
Superficie de tierra que drena hacia una
corriente en un lugar dado. La divisoria de
aguas es una línea que separa la
superficie de tierra cuyo drenaje fluye
hacia un río dado del drenaje que fluye
hacia otros ríos

16. E
P
Fsup
Fsub1
Balance Hídrico en la cuenca
P-E+Fsub1-Fsub2-Fsup=dS/dt
Ecuación de balance:
Fsub:
Aportes de agua subterránea de y a otras
cuencas, que en una primera aproximación
pueden ser despreciables.
P-E= Fsup
A largo plazo (multianual) y sin consderar Fsub
A una escala de tiempo menor (horas,
días, semanas) algunos procesos se
vuelven importantes para el balance:
I: Infiltración, Int: Interceptación,
As=Almacenamiento en superficie
(depresiones, embalses, lagos…)
P-E-Int-As-Fsup=dS/dt
La ecuación de balance es la base
de muchos modelos hidrológicos
utilizados en la actualidad
P-E-Int-As-Fsup=I
Fsub2
P
Fsup
E
Int
I
As

17. En un evento de lluvia, la ecuación de balance,
que nos proporciona la escorrentía directa o Flujo
superficial que sale de la cuenca queda:
La Evapotranspiración generalmente
NO se considera, pues los eventos de
lluvia tienen escalas temporales muy
cortas, en las cuales el agua
Evaporada puede despreciarse.
El cambio en el almacenamiento de
agua en el suelo corresponde a lo que
entra al suelo por infiltración
P-E-Int-As-Fsup=I
P-Int-As- I = Fsup
P
Fsup
E
Int
I
As
Balance Hídrico en la cuenca

18. Más ejemplos
1) Se desea estimar el aporte anual promedio de un río, en un
estrechamiento donde se pretende diseñar un embalse. En el punto de
interés, la cuenca aportante es de 2 km2. Para esta cuenca se tienen los
datos de precipitación y evapotranspiración reportados en la tabla
siguiente.
2) Según el resultado del aporte anual promedio, ¿Cual es el caudal
promedio diario que lleva el rio?
Área [km2] 2
Precipitación promedio mensual multianual [mm]
E F M A M J J A S O N D
88 100 120 198 204 120 86 95 150 186 190 120
Evapotranspiración real promedio mensual multianual [mm]
E F M A M J J A S O N D
68 66 64 64 68 70 74 60 62 58 60 62