Introduccion a la hidrologia

1. HIDROLOGIA
• CATEDRATICO: Ing. Msc. Rene Manelik Lungo
• MODO DE CLASES EN LINEA.
• Evaluaciones:
1° 15 %: Examen Parcial (presencial)
2° 25 %: Examen Parcial (Presencial)
3° 30 %: 25% Examen Parcial (Presencial)
5% Asistencia
4° 30% Trabajo Final (Diseño Hidrológico)

2. SECCIÓN 1
ASPECTOS
GENERALES E
INTRODUCCIÓN
HIDROLOGÍA

3. CONTENIDO
• Definición e importancia de la hidrología
• Relación de la Hidrología con otras ciencias y su división
• El Ciclo Hidrológico del Agua.

4. Definición de Hidrología
El significado literal de la palabra Hidrología es “el estudio del
agua”.
La Hidrología es la ciencia que estudia el agua, su ocurrencia,
circulación y distribución en la superficie terrestre; sus
propiedades físicas y químicas y su relación con el medio
ambiente incluyendo a los seres vivos.

5. Historia de Hidrología
La obra mas antigua a gran escala se le atribuye a el faraón
Menes fundador de la dinastía egipcia que desvió el Río Nilo con
la ayuda de un aluvión de 15 metros de altura por 500 metros de
largo para generar un sistema de riego.
También en Egipto son los primeros registros sistemáticos de los
niveles de inundación estos registros de remontan a 3500 A.C. a
los egipcios no les importaba en si la hidrología como ciencia
pero si su aplicación.

6. Dos grandes rasgos de estudio en la
hidrología:
1. Estudio de recursos hídricos de una cuenca hidrológica que delimita
determinada obra de captación estos recursos pueden ser
superficiales y/o subterráneos:
• Obtención de reglas de gestión
• Volumen de Embalses
• Parámetros de diseños de pozos
• Caudales ecológicos en ríos
2. Estudio de la estimación de las máximas avenidas y crecidas que
pueden presentarse durante la vida útil de la obra, con el fin de
diseñar de forma adecuada las estructuras necesarias que permitan
su tránsito sin producir daños a las obras
• Obras Hidráulicas.
• Mapas de riesgo de inundaciones
• Efectos en puentes.

7. DISPONIBILIDAD DEL AGUA EN EL
PLANETA TIERRA:

8. DISPONIBILIDAD DEL AGUA EN EL
PLANETA TIERRA:
DISPONIBILIDAD DEL AGUA EN EL
PLANETA TIERRA:
PERMANENCIA DEL AGUA EN
PERÍODO DE TIEMPO

9. CAMPOS DE APLICACIÓN:
• Riego agrícola.
• Abastecimiento urbano
• Hidroelectricidad
• Control de crecidas
• Control de erosión
• Control de Inundaciones
• Drenaje Urbano
• Drenaje de Carreteras

10. RELACIÓN DE LA HIDROLOGIA CON
OTRAS CIENCIAS:
• Meteorología e Hídrometeorologia.
• Oceanografía
• Hidrografía
• Potamología
• Limnología
• Hidrogeología

11. DIVISIÓN DE LA HIDROLOGIA:
1. Por su ubicación:
• Hidrología Superficial: Estudia la distribución de las corrientes de agua
que rigen la superficie de la tierra y los almacenamientos en depósitos
naturales tales como ríos y lagos.
• Hidrología Subterránea: Incluye los estudios de almacenamiento
subterráneos o acuíferos, en lo referente a la localización, volumen,
capacidad de almacenamiento y posibilidad de recarga.

12. DIVISIÓN DE LA HIDROLOGIA:
2. Por su uso de los resultados y forma de análisis:
• Hidrología cualitativa: el énfasis está dado en la descripción de los
procesos. Por ejemplo en la determinación de las formas y causas que
provocan la formación de un banco de arena en un río, estudio asociado
al transporte sólido de los cursos de agua; o al análisis de la ocurrencia
de condensaciones en determinados puntos de una carretera, etc.
• Hidrología hidrométrica: o hidrometría, se centra en la medición de las
variables hidrológicas, se trata básicamente de trabajos de campo,
donde el uso adecuado de los instrumentos de medición, la selección
adecuada de los locales en los cuales las medidas son efectuadas y la
correcta interpretación de los resultados es fundamental para la calidad
de la información recabada.

13. • Hidrología cuantitativa: El énfasis esta en el estudio de la distribución
temporal de los recursos hídricos en una determinada cuenca
hidrográfica. Los instrumentos más utilizados en esta rama de la
hidrología son los instrumentos matemáticos, modelos estadísticos y
modelos conceptuales.
• Hidrología en tiempo real: Es la rama más nueva de la hidrología, y se
populariza a partir de los años 1960 - 70, con el auge de las redes
telemétricas, donde sensores ubicados en varios puntos de una cuenca
transmiten, en tiempo real los datos a una central operativa donde son
analizados inmediatamente para utilizarlos en auxilio de la toma de
decisiones de carácter operativo, como abrir o cerrar compuertas de una
determinada obra hidráulica.
• Hidrología forestal: Es el estudio del ciclo hidrológico, es decir, la
circulación del agua entre la Tierra y la atmósfera en los montes,
bosques o demás áreas naturales. Oasificación

14. CICLO HIDROLÓGICO

15. CICLO HIDROLÓGICO

16. CICLO HIDROLÓGICO

17. CICLO HIDROLÓGICO
Digamos que el ciclo hidrológico se basa en el permanente
movimiento o transferencia de las masas de agua, tanto de un punto
del planeta a otro, como entre sus diferentes estados (líquido,
gaseoso y sólido). Está animado por dos causas: La energía solar y la
gravedad. La naturaleza ha creado una especie de máquina
insuperable, regulando y gestionando las necesidades de cada uno
de los seres vivos.
ANTECEDENTES
El ciclo hidrológico, es un modelo conceptual que describe el
almacenamiento y movimiento del agua entre la Biosfera, Atmósfera,
Litosfera, Hidrosfera, lo que se denomina Sistema Climático (Figura).

18. Representación del
Ciclo Hidrológico

20. Ciclo Hidrológico:
Es la sucesión de etapas que atraviesa el agua al pasar de la tierra a la atmósfera y
volver a la tierra: evaporación desde el suelo, mar o aguas continentales,
condensación de nubes, precipitación, acumulación en el suelo o masas de agua y
reevaporación.
Sistema hidrológico:
Guevara y Cartaya, 1991: los fenómenos hidrológicos son muy complejos, por lo que
nunca pueden ser totalmente conocidos. Sin embargo, a falta de una concepción
perfecta, se pueden representar de una manera simplificada mediante el concepto de
sistema.
Un sistema viene a ser un conjunto de partes diferenciadas que interactúan como un
todo. El ciclo hidrológico podría considerarse como un sistema, cuyos componentes
son: precipitación, evaporación, escorrentía, y las otras fases del ciclo.

21. PRECIPITACIÓN:
Se denomina precipitación, a toda agua meteórica que cae en la superficie de la
tierra, tanto en forma líquida (llovizna, lluvia, etc.) y sólida (nieve, granizo, etc.) y las
precipitaciones ocultas (rocío, la helada blanca, etc.). Ellas son provocadas por un
cambio de la temperatura o de la presión. La precipitación constituye la .única
entrada principal al sistemas hidrológico continental (Musy, 2001).
COMPONENTES DEL CICLO HIDROLOGICO
Existen diferentes tipos de precipitación: precipitación convectiva, precipitación
orográfica y precipitaciones frontales, tal como se puede apreciar en la Figura

22. Principales tipos de precipitación:
Convectiva, orográficas y frontales Fuente: Musy, André, 2001

23. Precipitación Convectiva: Resultan de una subida rápida de las masas del aire en la
atmósfera. Se asocian a los cúmulos y cumulonimbus, desarrollo vertical significativo, y
son generados así por el proceso de Bergeron. La precipitación que resulta de este
proceso es generalmente tempestuosa, de corta duración (menos de una hora), de
intensidad fuerte y de poca extensión espacia.
Precipitación Orográfica: Como su nombre indica (del griego oros = montaña), este
tipo de precipitación se relaciona con la presencia de una barrera topográfica. La
característica de la precipitación orográfica depende de la altitud, de la pendiente y de
su orientación, pero también de la distancia que separa el origen de la masa del aire
caliente del lugar del levantamiento. En general, presentan una intensidad y una
frecuencia regular.
Precipitación Frontal o del tipo ciclónico: Se asocian a las superficies de contacto
entre la temperatura de la masa de aire, el gradiente térmico vertical, la humedad y de
los diversos índices del recorrido, que uno nombra Frentes. Los frentes fríos crean
precipitaciones cortas e intensas. Los Frentes calientes generan precipitaciones de larga
duración pero no muy intensas.

24. EVAPORACIÓN:
Se define como el proceso mediante el cual se convierte el agua líquida en un estado
gaseoso. La evaporación puede ocurrir solamente cuando el agua está disponible.
También se requiere que la humedad de la atmósfera ser menor que la superficie de
evaporación (a 100% de humedad relativa no hay evaporación más)
El proceso de evaporación
requiere grandes cantidades de
energía. Por ejemplo, la
evaporación de un gramo de
agua a una temperatura de 100
° Celsius requiere 540 calorías
de energía de calor (600
calorías a 0 ° C).

25. CONDENSACIÓN:
El cambio en el estado de la materia de vapor a líquido que se produce con el
enfriamiento. Normalmente se utiliza en meteorología cuando se habla de la
formación de agua líquida en vapor. Este proceso libera energía de calor latente para
el medio ambiente.

26. TRANSPIRACIÓN:
Es la evaporación a través de las
hojas. El proceso fisiológico de
alimentación de las plantas se efectúa
mediante el paso de ciertas cantidades
de agua, portadoras de los alimentos,
por el interior de ellas y ese tráfico
solamente es posible gracias a la
transpiración.

27. INTERCEPCIÓN:
Es la parte de la precipitación que es
interceptada por objetos superficiales
como la cubierta vegetal o los tejados,
en general, parte de esta agua
interceptada nunca alcanza al suelo
porque se adhiere y humedece estos
objetos y se evapora.

28. ADVECCIÓN:
La advección es el transporte en un
fluido, una sustancia comúnmente
advectada es el calor, y aquí el fluido
puede ser el agua, el aire, o cualquier otro
material fluido que contenga calor.
Cualquier sustancia, o propiedad
conservada (como el calor) puede ser
advectada, de un modo similar, en
cualquier fluido.

29. INFILTRACIÓN :
La Infiltración es el proceso de paso
del agua a través de la superficie del
suelo hacia el interior de la tierra.
PERCOLACIÓN :
es el movimiento lento del agua dentro
del suelo.

30. FUSIÓN :
Es el paso de sólido a líquido por
acción del calor. La fusión del hielo en
agua líquida se produce a partir de los
0°C. Solidificación: Es el proceso
inverso a la fusión.

31. ESCORRENTIA SUPERFICIAL:
Es la porción de lluvia que no es
infiltrada, interceptada o evaporada
y que fluye sobre las laderas. En
realidad la escorrentía superficial, la
infiltración y la humedad del suelo
son interactivas entre sí, por tal
motivo se debe tener cuidado en
seleccionar el modelo adecuado
para cada caso.
ESCORRENTIA
SUBSUPERFICIAL:
Es el agua que ha sido previamente
infiltrada y no alcanza el
almacenamiento subterráneo o
acuífero, por lo tanto debe ser
considerada como parte de la
escorrentía.

32. ESCORRENTIA SUBTERRANEA:
La fase subterránea del ciclo del agua
comienza cuando una parte de las aguas
superficiales penetra a través de los poros
y fisuras de las rocas hacia el subsuelo.
Este fenómeno se conoce
como infiltración y depende de la
interacción una serie de factores que
determinan que la cantidad de agua
infiltrada pueda variar ampliamente de
unas regiones a otras

33. El interés de su estudio en Hidrología radica en que en ella tiene lugar parte del ciclo
hidrológico. Se define como aquella capa de aire que rodea a la tierra y donde se
realiza parte del ciclo hidrológico.
Composición.
La atmósfera está compuesta de aire seco y vapor de agua. La composición del aire
seco es la siguiente, con los porcentajes en volumen:
Nitrógeno 78%
Oxígeno 21%
Argón 0.94%
otros gases 0.06%
Estos porcentajes medios son más o menos fijos hasta una altura de unos
20 Km.
OTROS ASPECTOS DEL CICLO HIDROLOGICO
OTROS ASPECTOS DEL CICLO
HIDROLOGICO

34. División.
Desde el punto de vista de la variación
de la temperatura la atmósfera se divide
en capas. Las que se conocen de
ordinario son tres:
Tropósfera: es la capa inferior de la
atmosfera, comprendida desde el nivel del
mar hasta 6 km en los polos y unos 17 km en
el Ecuador. La temperatura disminuye a
razón de 0.6 °C por cada 100 m de
ascensión Se caracteriza por ser la zona de
las perturbaciones atmosféricas en ella se
forman las nubes, tienen lugar los vientos, las
lluvias, etc.
ATMOSFERA
OTROS ASPECTOS DEL CICLO
HIDROLOGICO

35. Estratósfera: Se extiende por encima de la tropósfera hasta una altitud de 30 a 40 Km. La
temperatura permanece sensiblemente constante en todo su espesor.
La superficie que separa la tropósfera de la estratósfera es la tropopausa. Marca el límite de la
atmósfera meteorológica.
Mesosfera: Capa de la atmósfera terrestre que se extiende entre los 50 y los 80 km de altitud
aproximadamente; en ella las temperaturas oscilan entre los 0 y los -80 °C. zona donde se
encuentra la capa de ozono.
Termosfera o ionosfera: Capa de la atmósfera terrestre que se extiende entre los 80 y los 500
km de altitud aproximadamente; en ella tienen lugar abundantes procesos de ionización en los
cuales se originan grandes concentraciones de electrones libres.
Exosfera: Capa más externa de la atmósfera terrestre, que se extiende desde los 500 km de
altitud aproximadamente hasta alturas no determinadas; constituye la transición de los gases
atmosféricos hacia el espacio exterior.

36. La temperatura es un factor importante del
ciclo hidrológico pues interviene en todas
sus etapas. Desde el punto de vista práctico,
la temperatura interviene como parámetro
en las fórmulas para calcular la evaporación
y en las fórmulas para calcular las
necesidades de agua de riego de las
plantas.
TEMPERATURA
Gradiente vertical de temperatura: La temperatura disminuye en la tropósfera, en una
cantidad que varía según las condiciones locales, pero que en promedio es de alrededor
de 0.6 °C por cada 100 m. de ascenso.
Inversión de Temperatura: En las primeras horas del día, la tierra se encuentra a baja
temperatura debido a que en la noche ha perdido gran cantidad de calor; en ausencia de
vientos y con el cielo despejado, las capas inferiores de la tropósfera son más frías que
las inmediatas superiores; como consecuencia la temperatura sube con la altura, en un
espesor de algunos centenares de metros.

37. Medición de Temperatura: En las primeras horas del día, la tierra se encuentra a Las
estaciones meteoro1ogicas disponen de un termómetro de máxima, un termómetro de
mínima. y algunas veces de un termógrafo. Estos aparatos están situados a 1.50 m. del
suelo, en una cubierta de madera provista de persianas que permiten la libre circulación
del aire, pero que protegen los termómetros de la radiación solar directa.
Termógrafo análogo Termógrafo digital

38. Es la fuente de energía del ciclo
hidrológico., pero tampoco se puede obviar
su enorme importancia. La radiación solar
debe ser considerado como el factor más
importante del ciclo hidrológico. Produce
variaciones de calor que se traducen en
una mayor o menor evaporación.
La tendencia actual en Hidrología es que la
radiación solar vaya sustituyendo a la
temperatura como parámetro en el cálculo
de la evaporación y de la transpiración.
RADIACIÓN SOLAR