Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE

7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE

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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICOVILLARREAL

FACULTAD DE INGENIERIA GEOGRAFICA,

AMBIENTAL Y ECOTURISMO

HIDROLOGIAPrincipios Fund!"n#$"s

ING% CARLOS ALVA HUAPAYA


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Concepto de Hidrologa

*La Hidrologa es laciencia natural queestudia al agua, suocurrencia, circulacin

y distribucin en lasuperficie terrestre, suspropiedades qumicas yfsicas y su relacin conel ambiente,incluyendo a los seresvivos.


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Ramas de la Hidrologa

Hidrologa qumica:estudio de las caractersticas qumicasdel agua.Ecohidrologa:estudio de las interacciones entre losorganismos vivos y el ciclo hidrolgico.Hidrogeologa:estudio de la presencia y movimiento delagua en acuferos.Hidroinformtica:adaptacin de la tecnologa de lainformacin a la hidrologa y sus aplicaciones a los recursos

de agua.

Hidrometeorologa:estudio de la transferencia de agua yenerga entre las superficies de tierra y agua y la atmsfera

inferior.Hidrologa superficial:estudio de los procesos hidrolgicos

que tienen lugar en la superficie de la Tierra o cerca de ella.


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CIENCIAS RELACIONADAS CON LA HIDROLOGIA


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CAMPOS RELACIONADOS CON LA HIDROLOGIA

Qumica acuticaIngeniera civilClimatologaIngeniera ambiental

GeomorfologaidrografaIngeniera !idrulicaLimnologa

"ceanografaGeografa fsica


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USO DE LA HIDROLOGIA


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APLICACIONES DE LA HIDROLOGA#eterminacin del equilibrio de agua de una regin.#ise$o de proyectos de restauracin ribere$os.%itigacin y prediccin de inundaciones, desprendimiento de tierras yriesgo de sequa.&ronstico de inundaciones en tiempo real y advertencias.#ise$o de esquemas de irrigacin y administracin de la productividadagrcola.&arte del mdulo de riesgo en modelado de catstrofes.

'uministro de agua potable.#ise$o de presas para abastecimiento de agua o generacin de energa!idroel(ctrica.#ise$o de puentes.#ise$o de alcantarillas y sistemas de drena)e urbano.

*nlisis del impacto de la !umedad antecedente en sistemas dealcantarillado sanitarios.&rediccin de cambios geomorfolgicos, como erosin o sedimentacin.+valuacin de los impactos de cambio ambiental natural y antropog(nicoen los recursos del agua.

+valuacin del riesgo de transporte de contaminantes y establecimientode pautas de poltica ambiental.


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Importancia de la Hidrologa

*#eterminar caudales deuna fuente ro,nacimiento, po-o para/abastecimiento de agua

potable a una poblacinabastecimiento de agua a

una industriasatisfacer la demanda de un

proyecto de irrigacinsatisfacer la demanda de un

proyecto de generacin deenerga el(ctricapermitir la navegacin


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Importancia de la Hidrologa

*#ise$ar obras como paraun determinado evento/ alcantarillas

puentes

estructuras para el controlde avenidas

presas vertedores sistemas de drena)e

agrcolapoblacionescarreteras*eropuertos

*&lanificacin de 00 Cantidad y calidad de agua


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El Ciclo Hidrol!gico

*Con)unto de cambios que e1perimenta el agua en lanaturale-a, tanto en su estado slido, lquido, gaseoso,como en su forma agua superficial, agua subterrnea,etc.

2ara en el espacio 2ara en el tiempo 3o tiene ni principio, ni fin

*La idrologa solamente estudia la fase en la que laprecipitacin toca 4tierra5 !asta el retorno del agua a la

atmsfera.*La fase atmosf(rica corresponde a la %eteorologa y elagua en los oc(anos a la "ceanografa.

4Irregular5


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"D#NDE ES$% ELAGUA&

*penas 6 millon(simas

del total del aguae1istente en el planeta,es agua superficialproveniente de ros ypor lo tanto fcilmente

aprovec!able.


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Condensacin

Precipitacin

acufero

Evapotranspiracin1,062 km3

Evaporacin EL CICLO

HIDROL#GICO

"c(ano

0o


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El Ciclo Hidrol!gico

Oc'ano

E(aporaci!nE(apotranspiraci!n )E$*

esc+rrimiento

Precipitaci!n

Ac+,ero

In,iltraci!n

E(aporaci!n

Nie(e


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Conceptos estndares +nfoque fsico &recipitacin

+vaporacin7+vapotranspiracin

+scurrimiento superficial *gua subterrnea

COMPONEN$ES DEL CICLO HIDROL#GICO


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S10_HYD!_"Y"#E_$eith %enned&_"HY'

'euchatel_() *une (00+1)

EL CICLO HIDROL#GICO

Relaci!n ag+a s+per,icial - ag+a s+.terr/nea

*. 'eccin transversal tpica deuna corriente de agua en unaregin !8meda, donde el aguasubterrnea recarga alescurrimento en el cauce

9. 'eccin tpica de una corriente

de agua en una regin rida,donde la corriente superficialrecarga al acufero


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'euchatel_() *une (00+1,

EL CICLO HIDROLOGICO

RELACIONES EN$RE SUS COMPONEN$ES

&recipitacin

+vaporaci

n&o-o debombeo

:ona ribere$a

Curso de agua

*gua subterrnea

&luma de

contaminante

*cufero confinado

3ivel fretico


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'euchatel_() *une (00+1-

EL CICLO HIDROLOGICO

O$RAS COMPONEN$ES

Oc'ano

E(aporaci!nE(apo-transpiraci!n

Escorrenta

Pro(is!nde ag+a

Descargas deag+as tratadas

Intr+si!n de ag+a salinaAc+,ero

In,iltraci!nRecarga

E(aporaci!n

E0tracci!n

Precipitaci!n

H1medad del s+elo

H1medad del s+elo


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+cosistema y usos relacionados +nfoque de cuenca* *gua verde +cosistemas terrestres, cultivos, !umedales

* *gua a-ul ecosistemas acuticos, usos consuntivos y escurrimientosde retorno

COMPONEN$ES DEL CICLO HIDROL#GICO


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'euchatel_() *une (00+1.

*23 C4cle ComponentConcepts

CICLO HIDROL#GICOEn,o5+e a ni(el de c+enca

&recipitacin ; el recurso bsico

G6

Ag+as a.a7oAg+asarri.a

Di(isoria deag+as

Ll+(ia

C+lti(os alimentados por ll+(ia 4 riego

Ag+a (erde

Ag+a a8+lCi+dad

Ind+stria

Uso cons+nti(oEcosistematerrestre

Ecosistemaac+/tico

Esc+rrimiento de retorno


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'euchatel_() *une (00+(0

9osque

s

&raderas

u

medal

e

s

Cultivos

Precipitaci!n

Ag+a(erde

9:;

Ag+a a8+l ??@m


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En,o5+e de los pro.lemasidrol!gicos

*&rocesos naturales sonsumamente comple)os

*3o siempre se puedeaplicar una ley fsicafundamental paracalcular un resultado

*+s necesario !aceranlisis estadsticos&robabilidades


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CUENCA HIDROGRA=ICA


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CUENCA EORREICA

CUENCA ENDORREICA


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Di(isi!n de la c+enca como +nidad de gesti!n

*S+.c+enca es toda rea quedesarrolla su drena)edirectamente al curso principal dela cuenca.* 2arias subcuencas pueden

conformar una cuenca.

*Microc+encaes toda rea quedesarrolla su drena)edirectamente a la corrienteprincipal de una subcuenca.* 2arias microcuencas pueden

conformar una subcuenca.

*F+e.radases toda rea quedesarrolla su drena)edirectamente a la corrienteprincipal de una microcuenca.* 2arias quebradas pueden

conformar una microcuenca.


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Delimitaci!n de c+encas

*Las cuencas puedenser delimitadas devarias formas/%anual/ 'iguiendosimples reglas detra-ado


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Delimitaci!n de c+encas


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Delimitaci!n de c+encasComp+tari8ada o A+tomati8ada


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PRECIPI$ACION


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Precipitaci!n

*


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Clasi,icaci!n de la precipitaci!n

**tendiendo al factorque provoca laelevacin del aire en

la atmsfera, laprecipitacin seclasifica en/

Convectiva"rogrfica

Ciclnica


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Pl+(i!metroMide la cantidad de agua cada.Consiste en un vaso cilndrico receptor que tieneun aro de bronce para evitar salpicaduras , un

embudo profundo y un recipiente colector msestrec!o que conserva el agua cada. >odo elcon)unto est pintado de blanco para evitar laradiacin solar.

Instalacin y medicin/ 'e coloca sobre piso de c(sped bien cortado para evitar salpicaduras y ladistancia a cualquier ob)eto cercano debe ser de por lo menos ? veces su altura. La boca del pluvimetrodebe estar perfectamente !ori-ontal. La observacin se !ace cada 6? !oras. +l agua se trasvasa a una

probeta de tipo pre1 graduada en mm de precipitacin.


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/roeta

Emudo

Depsito2anque protector

Partes del pl+(i!metro

/#356789!


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Es un aparato

utilizado para

saber la cantidad eintensidad de la

lluvia cada, as

como, el principio y

el final, en forma

de grfica continua

sobre una banda.us partes son!

Embudo , deposito,

"lotador unido a un

brazo porta

plumilla.

/#356789!

&roporciona informacin acerca del inicio, duracin e intensidad de la lluvia. +1isten distintostipos de pluvigrafo, siendo el ms corriente el de sifn. +n el de sifn el agua recogida pasa aun depsito con una boya. +l movimiento ascendente de la boya al llenarse es transmitido auna plumilla que va de)ando el registro en una banda. La pendiente de la grfica en su subidanos indicar la intensidad de la lluvia. +l pluvigrafo es un equipo sumamente interesante pues

aparte de decirnos el total de precipitacin nos indica su intensidad.

+l pl+(i!metro es un instrumento que se emplea en las estaciones


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+l pl+(i!metro es un instrumento que se emplea en las estacionesmeteorolgicas para la recogida y medicin de la precipitacin.

&ara la medida de nieve se considera que el espesor de nieve equivaleapro1imadamente a die- veces el equivalente de agua.

+l pl+(i!gra,o es un instrumento quepodra, por medio de un sistema degrabacin mecnica, registrargrficamente la cantidad de lluvia en uncierto intervalo de tiempo diario,

semanal, etc. en una tira especial depapel cuadriculado.

La diferencia entre un pluvigrafo yun pluvimetro, es que el primerocuenta con un mecanismo paraproducir un registro continuo dela precipitacin, mientras que el

segundo slo indica la cantidad delluvia acumulada en 6? !, sinde@nir su patrn durante latormenta.


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Medici!n de la precipitaci!n

*+staciones automticas0egistran parmetros !asta

cada minuto

9a)o costo

&ueden verse los datos entiempo real

&roceso se !ace medianteun programa especiali-ado


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Medici!n de la precipitaci!n

* 0adar &uede determinar dnde estn la ll+(ia

y el grani8o. +l radar rebota ondas de radio en las

gotas de lluvia de las nubes. Ana computadora mide cunto tiempo le

toma a las ondas refle)arse de vuelta yutili-a ese tiempo para determinar cunle)os est la lluvia.

La computadora tambi(n mide cuntaenerga se re,le7a de (+elta !acia elradar y calcula cuanta lluvia contienenlas nubes.

* 0adar #oppler 3o solo puede determinar cun le)os

estn las gotas de lluvia, tambi(n puedecalcular si se estn moviendo en

direccin o le)os del radar. Los meteorlogos saben que si la lluviase est moviendo, el (ientodebe estarempu)ndola. +s as como saben !aciadnde sopla el viento dentro de lasnubes.
http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/Atmosphere/wind.sp.html


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DISEO DE UNA RED PLUVIOMETRICA

Consiste en la determinacin del nmero y ubicacin deestaciones de medicin sobre una regin con la finalidad deobtener un registro histrico de datos que puedancaracterizar el fenmeno de precipitacin en el espacio y eltiempo.


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C/lc+lo de la precipitaci!n media

*Los m(todos pueden ser utili-ados para calcularprecipitacin media anual o de una tormenta

*%etodologas/&romedio aritm(tico

&olgonos de >!iessen

Isoyetas

#


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Este mtodo provee una buena estimacin si las estaciones pluviomtricas estn distribuidas

uniformemente dentro de la cuenca, el rea de la cuenca es bastante plana y la variacin de las

medidas pluviomtricas entre las estaciones es pequea.

Segn el Mtodo ritmtico, la !recipitacin media se calcula aplicando la siguiente e"presin#

En donde !i es la precipitacin puntual en la estacin i y n el nmero de estaciones dentro de los

l$mites de la cuenca en estudio. %omo vemos es simplemente un promedio de las precipitaciones

registradas en las distintas estaciones consideradas dentro de la cuenca.

!romedio aritmtico

CALCULO DE LA PEC!P!"AC!#$ %ED!A DE U$A CUE$CA

%todos &ti'i(ados para e' ca'c&'o de Precipitacin

#


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$) Estaciones Precipitacinan&a' *mm+

& Moitaco '()*,(

) +uri )-(,'

' Macagua )-(,'

* /olivar '),(

( uraima )'*0,*


E1emplo del mtodo aritmtico

Polgonos de $iessen

#


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Este mtodo se puede utili2ar para una distribucin no uniforme de estaciones pluviomtricas,

provee resultados ms correctos con un rea de cuenca apro"imadamente plana, pues no

considera influencias orogrficas.

Polgonos de $iessenCALCULO DE LA PEC!P!"AC!#$ %ED!A DE U$A CUE$CA

El mtodo asigna a cada estacin un pesoproporcional a su rea de influencia, la cual se

define para cada estacin de la siguiente manera#

3odas las estaciones contiguas se conectan

mediante l$neas rectas en tal forma que no 4ayan

l$neas interceptadas, es decir conformando

tringulos#

%todo de 'os po'-onos de ".iessen

#


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En cada una de las l$neas previamente dibu1adas se

tra2arn mediatrices perpendiculares, las cuales seprolongarn 4asta que se corten con otras mediatrices

vecinas#


5inalmente, el rea de cada uno de estos pol$gonos

debe ser calculada 6i7 para poder reali2ar el %lculo

de la !recipitacin Media sobre la cuenca mediante lae"presin#

8ale destacar que, en los pol$gonos lim$trofes 6cercanos al l$mite de la cuenca, como el de la

estacin 9: 0 en la figura anterior7 se considera solamente el rea interior.

#


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Estacin !i!recipitacin6mm7

!i;i,' &)',() '*()'*,)

San1ose ?e !imas *&-,) &)(>,*- ()>&',(-

Estacion 3orres *&-,' *-,'- )->*,)0@a Misa *',( &'(',0* (-'(>,('

3ecoripa *'-,& ''0,0 &*>-&*,'

gua %aliente *(*, *&0,*( &-00,(

!unta ?e gua AA *>,& -,) *)-*),-

Ma2atn =ficina *-, 0>(,'* ''0(-,>&

Mtape ()-,> **,& )(0'),>

3otal -)>,)& '0>*&,*)

C&enca de' o %/tape Edo de onora, %ico


M't d d l i t

#


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Es el mtodo ms preciso, pues permite la consideracin de los efectos orogrficos en el clculo de

la lluvia media sobre la cuenca en estudio. Se basa en el tra2ado de curvas de igual precipitacin de

la misma forma que se 4ace para estimar las curvas de nivel de un levantamiento topogrfico.

Sobre la base de los valores puntualesde precipitacin en cada estacin

6como los enmarcados en un cuadro

ro1o en la siguiente figura7 dentro de la

cuenca, se construyen, por

interpolacin, l$neas de igual

precipitacin#

M'todo de las iso4etasCALCULO DE LA PEC!P!"AC!#$ %ED!A DE U$A CUE$CA

%todo de 'as c&rvas !soetas



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Isoyetas &recipitacion

B&i mm

D6EFD?E DDE HH?,6 H6JE,HK

D?EFDKE DHE KJ,EE 6KJ?J,D

DKEFDE DE K?,K 6KJD?J,HH

DEF?EE DJE KH,E 6HKJ,DH

?EEF?6E ?E DJ.6D D??EH,?

?6EF??E ?DE DK,KD HEE,

??EF?KE ?HE ??K, KHEKD,D

?KEF?E ?E DE,KJ D?D?6K,E

?EFHEE ?JE 66,6H ?,ED

HEEFH6E HE DJE,E JJD,KH

H6EFH?E HDE 6K,E? ?66H,??

>">*L J6,6 DKKE?,HD

Ca'c&'o de isoeta con 'a c&enca anterior



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PRAC$ICA DE CALCULO DEPRECIPI$ACIONES


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62/62

GRACIAS POR SUA$ENCI#N

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