El documento describe el ciclo hidrológico como un fenómeno global de circulación del agua entre la superficie terrestre y la atmósfera, impulsado por la energía solar. Se analizan los componentes del ciclo del agua, incluyendo la precipitación, evaporación, infiltración y escurrimiento, así como la influencia del ser humano en su modificación y uso. Además, se detalla la relación entre agua subterránea y superficial, y se presenta un balance hídrico en contextos diversos.

1. Introducción ciclo hidrológico Hidrología aplicada Sebastián Santayana V. Pre-maestría en Ciencias Ambientales 2010

2. Ciclo hidrológico Fenómeno global de circulación del agua entre superficie terrestre y atmósfera, impulsado por energía solar, asociada a gravedad y a rotación de Tierra.

3. Ciclo del agua Agua, desarrolla un ciclo en naturaleza, denominado ciclo del agua , que consiste en: Circulación del agua del océano, a través de atmósfera, hacia continente; su retorno al océano en varias formas después de su detención ocasional: por escurrimiento superficial o subterráneo.

4. Evapotranspiración Evaporación Formación de nubes Lluvia Escorrentía Infiltración al agua subterránea Usada por las plantas Bombeo de agua subterránea a través de un pozo Ciclo del agua

5. Circulación del agua en cualquiera de sus estados físicos (líquido, sólido o gaseoso). Conjunto de procesos que ocurren en forma continua, no tiene principio ni fin. Sol es fuente de energía. Ciclo funciona a escala universal. Ciclo hidrológico Ecuación del ciclo hidrológico: Precipitación = escurrimiento + infiltración + evaporación + transpiración + almacenaje

6. Ciclo del agua Generalmente es descrito en términos de sus componentes: precipitación, infiltración, evaporación, transpiración, escorrentía y flujo subterráneo.

7. Precipitación Infiltración Flujo superficial Flujo subterráneo Divisoria de aguas Intercepción Ciclo hidrológico en cuenca Evapotranspiración Interflujo Nivel freático Divisoria de aguas Río Agua subterránea Agua subterránea Nivel freático Interflujo

8. Precipitación Ciclo hidrológico Superficie oceánica Escurrimiento y almacenamiento Infiltración Evapotranspiración Evaporación Precipitación Precipitación

9. Ciclo del agua y ecosistemas

10. ¿Ciclo del agua puede ser modificado por hombre? Hombre intenta adaptar o modificar ciclo hidrológico para hacerlo más útil a sus necesidades. Ejemplos: Lluvia artificial , desalinización del agua de mar o construcción de embalses para controlar flujo de ríos.

11. Agua subterránea Extracción Erosión Contaminación Transportada por aire Almacenamiento en represas Océano Lluvia Evaporación Irrigación Salinización Intrusión Salina Enfermedades infectocontagiosas Deslizamientos de tierra Inundaciones Contaminación del agua Presiones impuestas al agua por hombre

12. Hombre y ciclo hidrológico Océano Evaporación Evapo-transpiración Escorrentía Agua potable Descarga aguas tratadas Intrusión marina Acuifero Infiltración Recarga Evaporación Extracción Precipitación Humedad suelo Humedad suelo

13. Hombre y ciclo hidrológico

14. Ciclo hidrológico “urbano”

15. Usos del agua y ciclo hidrológico

16. Ciclo del agua y riego Escorrentía Humedad del suelo Lluvia Drenaje Riego Evapotranspiración Planta toma agua

17. Ciclo hidrológico y cultivos transpiración evaporación infiltración Percolación profunda Ascenso capilar Absorción por raíces Drenaje Tabla de agua

18. Ciclo del agua: fases aéreas Transpiración: movimiento por plantas Condensación: formación de nubes Evaporación: elevación de vapor Precipitación: caída de lluvia

19. Precipitación Principal abastecimiento de agua para mayoría de ecosistemas terrestres. Toda forma de humedad que, originándose en nubes, alcanza superficie del suelo: lluvia, granizo, nieve, neblina, rocío. Precipitación se mide en lámina de agua que alcanzaría a formarse sobre una superficie impermeable. Equipos de medida son pluviómetro y pluviógrafo.

20. Intercepción Parte de precipitación que cae encima de plantas y que se evapora sin llegar al suelo. Primero, gotas de lluvia pueden ser interceptadas por follaje de plantas. El resto, se distribuye como escorrentía o es evaporada hacia atmósfera. Intercepción Precipitación Escurrimiento fustal Precipitación directa

21. Escorrentía Agua que cae como lluvia o nieve se puede evaporar, escurrir o infiltrar, dependiendo de: Tasa de precipitación Contenido hídrico del suelo Pendiente y vegetación Escorrentía: flujo de agua sobre superficie del terreno con pendiente y cuando precipitación excede infiltración.

22. Evaporación y transpiración

23. Transpiración Proceso por el que plantas pierden agua por estomas; Proceso pasivo, controlado por humedad atmosférica y contenido hídrico del suelo. También transporta nutrientes desde suelo a raíces y los conduce a células de planta.

24. Ciclo del agua: fases subterráneas Del agua caída por precipitación, parte se infiltra y recorre sus distintas capas, verticalmente hacia abajo ( percolación ), dando origen al agua subterránea , que a través del flujo subterráneo , vuelve a ríos, lagos y océanos. Movimiento del agua a través del suelo, disuelve sales solubles y las arrastra consigo, produciendo lavado . Si movimiento vertical es hacia arriba, se denomina ascenso capilar . Ascenso capilar Lavado Percolación Agua subterránea Infiltración

25. Infiltración/percolación Absorción y entrada del agua hacia interior del suelo Humedad del suelo Agua subterránea Percolación Infiltración

26. Percolación Una vez que agua penetra al suelo, se mueve hacia abajo a través del perfil del suelo. En percolación, agua puede moverse como un frente saturado – por efecto de gravedad. O, puede moverse como un flujo no saturado debido a fuerzas de capilaridad.

27. Aguas subterráneas en ciclo hidrológico Agua subterránea es una fase del ciclo hidrológico y se encuentra en movimiento ( flujo subterráneo ).

28. Aguas subterráneas Agua almacenada en suelo y capas rocosas (acuíferos). Depende de porosidad y permeabilidad del acuífero. Nivel freático Agua subterránea

29. Flujo del agua sobre superficie Lago Infiltración Agua subterránea Evaporación Transpiración Precipitación Relación entre agua subterránea y superficial

30. Componentes del agua subterránea

31. Flujo subterráneo

32. En naturaleza existe cantidad enorme de agua: 1386 millones de km 3 . Sin embargo, 97,5% de esa cantidad es agua salada y sólo 2,5% es agua dulce. Mayor proporción del agua dulce (77,6%) está en forma de hielo y nieves perpetuas; otro 21,8% del agua dulce se encuentra como agua subterránea. Sólo 0,26% del total de agua dulce en Tierra se concentra en lagos, embalses y sistemas fluviales, que son fuentes de agua más accesibles para necesidades económicas y muy importantes para ecosistemas hídricos. Cuánta agua hay en la Tierra?

33. Cuánta agua hay en la Tierra? En naturaleza existe 1386x10 6 km 3 de agua: pero 97% es agua salada, no utilizable directamente

34. Agua dulce 2.5% 34.65 millones km 3 Agua salada 97.5% 1’351.35 millones km 3 Agua en la Tierra Hidrosfera cuenta con un total aproximado de 1386 millones de km 3 de agua

35. 68.9 % glaciares y nieves eternas 23.87 millones km 3 0.9% humedad del suelo 0.31 millones km 3 29.9% agua subterránea 10.36 millones km 3 0.3% agua de lagos y ríos 0.10 millones km 3 Única porción renovable Disponibilidad del agua dulce 2.5% agua dulce 34.65 millones km 3

36. Sistemas hidrológicos Se trata de sistemas dinámicos donde se desarrollan procesos que se retroalimentan entre sí. "Un sistema es una estructura, mecanismo, esquema o procedimiento, real o abstracto, que relaciona en tiempo y/o espacio una causa, entrada o estímulo de materia, energía o información con un efecto, salida o respuesta de materia, energía o información."

37. Sistema hidrológico global Atmósfera Precip Precipitación Precip Precip Evap Evap Evaporación Traspirac Precip-interc Esc. superficial Esc. superf. Interflujo Flujo subterráneo Intrusión marina Flujo subterráneo Ascenso capilar Percolación Difusión vapor Infiltrac Interflujo Océano Ríos y otros cuerpos de agua Vegetación Superficie terrestre Suelo Acuífero

38. 1350·10 15 m 3 13·10 12 m 3 33.6·10 15 m 3 361·10 12 m 3 /año 62·10 12 m 3 /año 324·10 12 m 3 /año 99·10 12 m 3 /año Balance atmósfera Basado en http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/hyd/bdgt.rxml Sistema hidrológico global Océanos Atmósfera Evaporación 361·10 12 m 3 /año Precipitación 324·10 12 m 3 /año Tierras 37·10 12 m 3 /año Aguas superficiales y subterráneas Evaporación y transpiración 62·10 12 m 3 /año 99·10 12 m 3 /año Precipitación 423·10 12 m 3 /año 423·10 12 m 3 /año

39. Estratos impermeables Percolación profunda Océano 100 68 31 428 396 32 Basado en Britannica 2004 Flujos en unidades de 10 12 m 3 /año Intercepción y transpiración 1 Flujo de agua en ciclo hidrológico Flujo superficial Escorrentía Flujo superficial Movimiento aguas subterráneas Nivel freático Infiltración Intrusiones salinas Precipitación en tierra Evaporación desde tierra Evaporación Vegetación Suelo Embalse Evaporación desde océano Precipitación sobre océano

40. Flujo de agua en CH

41. Flujo de agua en CH

42. Balance anual del ciclo hidrológico

43. Balance hidrológico en cuenca

44. Balance hidrológico en cuenca P - Q - G - ET -  S = 0 Donde: P = Precipitación; Q = Caudal superficial; G = Caudal subterráneo; ET = Evapo- transpiración;  S = Cambio en humedecimiento.

45. Balance hídrico en cuencas

46. Q D I M Q V I Qa+P=Q V +Q D +I+I M +E+  S S Balance hidrológico embalse E P Q a

47. Balance hidrológico región Para un cierto intervalo de tiempo, ecuación de balance hidrológico para una región involucra todos los componentes del ciclo hidrológico.

48. Z P+Q 1 +R 1 +Q Z1 =R 2 +ET+Q 2 +Q Z2 ±  H ±  Z Q Z1 +R Z =Q Z2 +D Z ±  H ±  Z Balance hidrológico región P ET R 1 Q 1 Q Z1 Q 2 Q Z2 R Z D Z R2

49. Balance hidrológico P + Q sa + Q za = E + ET + I + Q se + Q ze +  S L +  S S +  S z +  S N Donde: P = Precipitación media Q sa = Caudales superficiales afluentes a cuenca X = Y + dS/dt "X" representa insumos o entradas al sistema por unidad de tiempo, "Y" las salidas por unidad de tiempo y dS/dt es la tasa de variación con el tiempo del almacenamiento de masa o volumen en el sistema.

50. Balance hidrológico Q za = Caudales subterráneos afluentes E = Evaporación media desde superficies de agua libre ET = Evapotranspiración media I = Retención de la precipitación por intercepción de la vegetación Q se = Caudales superficiales efluentes de cuenca Q ze = Caudales subterráneos efluentes  S L = Variación en período, de volúmenes de agua almacenada superficialmente (lagos, embalses, lagunas, depresiones superficiales del terreno, etc)  S S = Variación del volumen de agua almacenada en suelos no saturados (en forma de humedad del suelo)  S z = Variación del almacenamiento subterráneo en acuíferos  S N = Variación del agua almacenada en nieves y glaciares

51. SISTEMA SUELO-AGUA-PLANTA In In I H P f Z EI 1 EI 2 ES 1 ES 2 Napa subterránea ET Zona radicular Zona de percolación Balance hidrológico ET P P

52. P + EI 1 + ES 1 = ET + EI 2 + ES 2 + In +  H +  Z ENTRADAS SALIDAS VARIACIONES ALMACENAMIENTO Balance hidrológico

53. Balance hidrológico Balance en superficie

54. Preguntas motivadoras Nueva cultura del agua Día mundial del agua Valor del agua: económico, social y ambiental Hidrología y cambio climático Decenio del agua Crisis del agua Agua: calidad y cantidad Principios de Dublín

55. [email_address] ; [email_address] GRACIAS POR SU ATENCION