REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.

MINISTERIO PARA EL PODER POPULAR DE LA DEFENSA.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL.

SEDE GUANARE.

HIDROLOGIA.

Docente:

Ing. Jesús Corona.

Integrantes:

Camacaro Neudimar. C.I. 16071944.

Sánchez Norki. C.I. 16859667.

VIII semestre.

Ing. Civil.

Sección: “A”

Mesa de Cavacas, 28 de Octubre de 2010.

ÍNDICE GENERAL.

Introduccion

Hidrologia. ....................................................................................................... 4

Ciclo Hidrologico. ............................................................................................ 4

El hidrograma. ................................................................................................. 7

Hidrograma Unitario. ....................................................................................... 8

Hidrograma Sintético. ..................................................................................... 9

Estimacion de la Avenida de Diseño. .............................................................. 9

Metodo para Calcular el Gasto de la Avenida de Diseño. ............................. 10

Método de Mayoración (M). ....................................................................... 10

Avenidas de Probabilidad Seleccionada (Aps). ......................................... 10

Avenidas Mediante Curvas de Reducción (Acr). ....................................... 11

Conclusión. ................................................................................................... 13

Bibliografía. ................................................................................................... 14

INTRODUCCIÓN.

El agua es esencial para mantener nuestras vidas, para el abastecimiento de

alimentos y en algunas industrias necesitamos de ella, se estima que

aproximadamente el 71% de la superficie del planeta se encuentra cubierta

de agua en sus diferentes estados (liquido, gaseoso, solido), donde el 96,5%

se encuentra en los océanos, el restante se encuentra en acuíferos, lagos,

ríos, glaciares, casquetes polares, entre otros.

La hidrología es una ciencia que estudia todo lo relacionado con estas

aguas, sobre todo se interesa por los componentes del ciclo hidrológico,

dentro de los cuales estudiaremos, evaporación, condensación, precipitación,

infiltración, escorrentía, circulación subterránea, fusión, solidificación.

HIDROLOGIA.

Es la ciencia que estudia las aguas terrestres, su origen, movimiento,

distribución en nuestro planeta, propiedades físicas y químicas, interacción

en el medio ambiente físico y biológico e influencia en las actividades

humanas.

La hidrología se ha desarrollado como ciencia en respuesta a la necesidad

de comprender el complejo sistema hídrico de la Tierra y ayudar a solucionar

los problemas de agua.

El objetivo primario de la hidrología es el estudio de las interrelaciones entre

el agua y su ambiente. Ya que la hidrología se interesa principalmente en el

agua localizada cerca de la superficie del suelo, se interesa particularmente

en aquellos componentes del ciclo hidrológico como lo son, precipitación,

evapotranspiración, escorrentía y agua en el suelo.

CICLO HIDROLOGICO.

El ciclo del agua tiene una interacción constante con el ecosistema debido a

que los seres vivos dependen de este elemento para sobrevivir y a su vez

ayudan al funcionamiento del mismo. Por su parte, el ciclo hidrológico

presenta cierta dependencia de una atmósfera poco contaminada y de un

cierto grado de pureza del agua para su desarrollo convencional, ya que de

otra manera el ciclo se entorpecería por el cambio en los tiempos de

evaporación, condensación, entre otros.

Los principales procesos implicados en el ciclo del agua son:

1º Evaporación. El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la

superficie terrestre y también por los organismos, en el fenómeno de la

transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres vivos,

especialmente las plantas, contribuyen con un 10% al agua que se incorpora

a la atmósfera. En el mismo capítulo podemos situar la sublimación,

cuantitativamente muy poco importante, que ocurre en la superficie helada

de los glaciares o la banquisa.

2º Condensación. El agua en forma de vapor sube y se condensa formando

las nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas.

3º Precipitación. Es cuando las gotas de agua que forman las nubes se

enfrían acelerándose la condensación y uniéndose las gotitas de agua para

formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre

en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o

granizo) o líquida (lluvia).

4º Infiltración. Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través

de sus poros y pasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra

y la que circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del

sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal. Parte del agua infiltrada

vuelve a la atmósfera por evaporación o, más aún, por la transpiración de las

plantas, que la extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra

parte se incorpora a los acuíferos, niveles que contienen agua estancada o

circulante. Parte del agua subterránea alcanza la superficie allí donde los

acuíferos, por las circunstancias topográficas, intersecan (es decir, cortan) la

superficie del terreno.

5º Escorrentía. Este término se refiere a los diversos medios por los que el

agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno. En los

climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados

desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de

transporte de sedimentos.

6º Circulación subterránea. Se produce a favor de la gravedad, como la

escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión. Se

presenta en dos modalidades:

•Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas

karstificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulación siempre

pendiente abajo.

•Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que

llena los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar

por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad.

7º Fusión. Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado

liquido cuando se produce el deshielo.

8º Solidificación. Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por

debajo de 0° C, el vapor de agua o la misma agua se congelan,

precipitándose en forma de nieve o granizo, siendo la principal diferencia

entre los dos conceptos que en el caso de la nieve se trata de una

solidificación del agua de la nube que se presenta por lo general a baja

altura: al irse congelando la humedad y las pequeñas gotas de agua de la

nube, se forman copos de nieve, cristales de hielo polimórficos (es decir, que

adoptan numerosas formas visibles al microscopio), mientras que en el caso

del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman una nube

lo que da origen a la formación de hielo, el cual va formando el granizo y

aumentando de tamaño con ese ascenso. Y cuando sobre la superficie del

mar se produce una tromba marina (especie de tornado que se produce

sobre la superficie del mar cuando está muy caldeada por el sol) este hielo

se origina en el ascenso de agua por adherencia del vapor y agua al núcleo

congelado de las grandes gotas de agua.

9º El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente por lo que nunca se

termina, ni se agota el agua.

EL HIDROGRAMA.

Es un gráfico que muestra la variación en el tiempo de alguna información

hidrológica tal como: nivel de agua, caudal, carga de sedimentos, etc. para

un río, arroyo o canal, si bien típicamente representa el caudal frente al

tiempo; esto es equivalente a decir que es el gráfico de la descarga (L3/T) de

un flujo en función del tiempo.

Permite observar:

• Las variaciones en la descarga a través de una tormenta, o a través

del año hidrológico.

• El pico de escorrentía (caudal máximo de la avenida).

• El flujo de base o aporte de las aguas subterráneas al flujo.

• Las variaciones estacionales de los caudales si se grafica un período

de uno o varios años.

Los hidrogramas son útiles, para comparar los tiempos de descarga y

caudales pico de varias corrientes o cuencas hidrográficas, para así conocer

las diferencias entre sus capacidades de respuesta ante avenidas.

HIDROGRAMA UNITARIO.

Es una curva básica de respuesta a una unidad de precipitación que describe

la forma en que una cuenca devuelve un ingreso de lluvia distribuido en el

tiempo. Se basa en el principio de que dicha relación entrada-salida es lineal,

es decir, que pueden sumarse linealmente. Se construye con base en un

"Hidrograma en S" que a su vez se construye desglosando varias tormentas

y sus hidrogramas reales producidos.

Un hidrograma unitario es un hidrograma (Q = f (t)) resultante de un

escurrimiento correspondiente a un volumen unitario (1 cm, mm, plg,... de

lluvia por la cuenca) proveniente de una lluvia con una determinada duración

y determinadas características de distribución en la cuenca hidrográfica. Se

admite que los hidrogramas de otras lluvias de duración y distribución

semejantes presentarán el mismo tiempo de base, y con ordenadas de

caudales proporcionales al volumen de fluido.

HIDROGRAMA SINTÉTICO.

Es un Hidrograma unitario estimado de acuerdo con fórmulas que incluyen

parámetros físicos de la cuenca en estudio como área, longitud del cauce

principal, pendiente promedio y otros.

Son los hidrogramas sintéticos más conocidos: el Triangular del USDA, el de

Schneider, el de Clark.

ESTIMACION DE LA AVENIDA DE DISEÑO.

La estimación de avenidas de diseño es el proceso de obtener las

características del hidrograma que se utilizará para determinar las

dimensiones de una obra. El fin de los métodos de estimación de avenidas

de diseño es determinar de la mejor manera posible la magnitud del evento

correspondiente a un nivel de riesgo aceptable.

La estimación de avenidas se realiza con base en un nivel de riesgo

determinado, que se traduce en un periodo de retorno de diseño, que

corresponde al número de años en el que, estadísticamente, el evento de

diseño puede presentarse o ser excedido.

METODO PARA CALCULAR EL GASTO DE LA AVENIDA DE DISEÑO.

MÉTODO DE MAYORACIÓN (M).

Este método es uno de los más populares y de mayor arraigo en México,

debido a la rapidez y facilidad en su aplicación (Domínguez et al., 1980). A

partir del análisis de los gastos medios diarios se determina la máxima

avenida registrada, la cual se puede considerar como la más adversa.

El criterio para seleccionar dicha avenida puede tomar en cuenta el valor

registrado más grande de Qp , Vt o una combinación de ambos. Una vez

seleccionada, se deberá obtener un hidrograma adimensional, donde cada

ordenada será Qo/Qp para o = 1 hasta la duración d (horas o días). Con el

objetivo de estimar los eventos de diseño para diferentes periodos de retorno

(QT), se deberá realizar un análisis de frecuencias a los gastos máximos

anuales y, mediante un criterio de bondad de ajuste, seleccionar aquella

distribución de probabilidad que mejor describa el comportamiento de la

muestra analizada. Finalmente, para obtener la avenida de diseño solo se

requiere multiplicar las ordenadas Qo/Qp del hidrograma adimensional por el

valor estimado de QT, obteniendo así una avenida con las mismas

características de la más adversa registrada, solo que más grande

(mayorada). Una desventaja de este método es que en algunas ocasiones la

avenida propuesta como más adversa es superada al año siguiente, por lo

que se presentan dudas sobre los pronósticos realizados.

AVENIDAS DE PROBABILIDAD SELECCIONADA (APS).

Peagram y Deacon (1992) propusieron un método para la estimación

conjunta de Qp y Vt que emplea la distribución de probabilidad Lognormal en

su forma estandarizada. Las variables analizadas Qp y Vt se transforman

mediante la aplicación de los logaritmos naturales y son llamadas por los

autores como estandarizadas. Fijando el valor de Qp, generaron una función

de distribución condicional para Vt. El producto de este análisis es una tabla

donde se representa la variación de Vt en función del valor de Qp para tres

diferentes combinaciones probabilísticas condicionales seleccionadas para

Vt (25%, 50% y 75%) y diferentes valores del coeficiente de correlación r

entre las variables Qp y Vt (0.70, 0.75, 0.80, 0.85, 0.90 y 0.95) y los periodos

de retorno T= 50, 100, 500, 1000, 5000 y 10000 años. La primera fase

consiste en encontrar tres combinaciones (Qp y Vt) T para el periodo de

retorno T (años) que le corresponde a la avenida registrada más adversa,

bajo el criterio del Qp más grande. Los hidrogramas se generan siguiendo la

forma de la distribución Pearson tipo III (Hiemstra y Francis, 1979).

Dado que se requiere encontrar la combinación probabilística condicional

más adecuada entre Qp y Vt, los tres hidrogramas se comparan con la

avenida más adversa y se selecciona aquella que tenga la misma forma.

Con la proporción definida entre Qp y Vt es posible estimar la avenida de

diseño para un periodo de retorno seleccionado.

AVENIDAS MEDIANTE CURVAS DE REDUCCIÓN (ACR).

El National Environment Research Council de Gran Bretaña (NERC, 1975)

propuso un método para estimar avenidas, a través de la relación entre el

promedio de los gastos medios máximos anuales con diferentes duraciones

respecto al promedio de los gastos máximos anuales, ya sean instantáneos o

diarios. Al dibujar la relación de los gastos, llamada tasa de reducción, contra

la duración, se obtienen las curvas de reducción como se muestra en la

Figura 1, a partir de las cuales es posible construir el hidrograma de la

avenida de diseño al aplicar la formula siguiente:

Donde (Qi / Qi) es el valor estimado para un periodo retorno T, mediante el

ajuste de la mejor distribución de probabilidad para cada sitio analizado. Qi

es el promedio de los gastos máximos registrados ·Qprom se estima al

ajustar los Qi a las características fisiográficas o climatológicas de los sitios

en la región en estudio; r(d) es la tasa de reducción que se obtiene de la

Figura 1. En esta figura se aprecian ejemplos de curvas que corresponden a

tres sitios diferentes dentro de una misma región hidrológica.

Para estimar el volumen total de la avenida de diseño se puede considerar

que el hidrograma es del tipo triangular y los tiempos de pico (tp) y base (tb)

son función del tiempo de concentración de la cuenca, el cual puede

estimarse a través de la fórmula de Kirpich:

Donde tc es el tiempo de concentración (h), L longitud del cauce principal

(km) y S es la pendiente del cauce principal (km/km).

CONCLUSION.

Después de haber concluido este trabajo hemos deducido que:

• El ciclo del agua tiene un continuo intercambio con el ecosistema debido a

que los seres vivos dependen de este elemento para sobrevivir y a su vez

ayudan al funcionamiento del mismo.

• Un hidrograma no es más que un gráfico que muestra la variación en el

tiempo de alguna información hidrológica tal como: nivel de agua, caudal,

carga de sedimentos. Existen diferentes tipos de hidrograma como: el

hidrograma unitario y hidrograma sintético.

• La estimación de avenidas se realiza con un nivel de riesgo, que se

convierte en un periodo de retorno de diseño, el objetivo de este proceso es

determinar de la mejor manera posible la magnitud del evento

correspondiente a un nivel de riesgo aceptable.

BIBLIOGRAFÍA.

•http://webworld.unesco.org/water/ihp/db/glossary/glu/IN-ES-HO.HTM,

Diccionario de términos hidráulicos.

•http://web.usal.es/~javisan/hidro/temas/T065.pdf, Paper escrito por F.

Javier Sánchez San Román, profesor del Departamento de Geología de la

Universidad de Salamanca, España. (2001)

•Bras, R. (1990) "Hydrology", Addison-Wesley Publishing Co. N. York.

“Synthetic Unit Hydrographs for Small Watersheds”, D.M. Gray (1961)., págs.

33-54.