Embed Size (px)
Citation preview
CICLO HIDROLÓGICO.
Se denomina ciclo hidrológico, el conjunto de cambios que experimenta el agua en
la naturaleza, tanto en su estado (sólido, líquido y gaseoso) como en su forma (agua
superficial, agua subterránea).
Casi toda el agua subterránea existente en la tierra tiene origen en el ciclo
hidrológico, que es el sistema por el cual el agua circula desde océanos y mares
hacia la atmósfera y de allí hacia los continentes, donde retorna superficial o
subterráneamente a los mares y océanos. Los factores que influyen en los procesos
del ciclo hidrológico son fundamentalmente los factores climáticos, como la
temperatura del aire, intensidad de los vientos, la humedad relativa del aire y la
insolación y el tipo y densidad de la cobertura vegetal.
El ciclo del agua es un ciclo muy complejo que sucede a partir de la
interacción de reacciones químicas con reacciones biológicas y geográficas.
Es importante señalar que sin el ciclo de agua los seres humanos no podrían
1 | P á g i n a
acceder a este
elemento natural
ya que se
volvería un
recurso agotable
estando en un
sólo estado y no
recreándose una
y otra vez.
Las etapas que
conforman este
ciclo son:
1.- Precipitación: es la caída del agua en estado líquido o sólido sobre la superficie
terrestre. Es la fuente principal de la formación de las aguas de la tierra, ríos, lagos,
aguas subterráneas y glaciares. El valor de la precipitación en una cuenca o región,
se obtiene a partir de registros pluviométricos.
2.- Evaporación: Es el proceso por el cual el agua de la superficie terrestre pasa
del estado líquido al vapor, siendo la energía solar el principal factor
desencadenante del proceso.
3.- Evapotranspiración: es el agua evaporada a partir del tenor de humedad del
suelo y transpiradas en el proceso de desarrollo de las plantas.
2 | P á g i n a
4.- Escurrimiento superficial: es el proceso por el cual el agua de lluvia precipitada
en la superficie de la tierra fluye por acción de la gravedad desde las partes más
altas hacia las más bajas, confluyendo en ríos, arroyos y otros cuerpos de agua.
5.- Escurrimiento sub-superficial: es la precipitación que llega a infiltrarse en el
suelo y circula lateralmente a pequeñas profundidades, sin llegar a la zona saturada
y reaparece en superficie, incorporándose al escurrimiento superficial.
6.- Escurrimiento subterráneo: es parte del agua precipitada que se infiltra y llega
a la zona saturada, recargando los acuíferos.
7.- Infiltración: es el agua de precipitación que en su descenso por el suelo,
ocupa parcial o totalmente los poros o fisuras del suelo y rocas.
DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN FORMA GLOBAL.
Del total de agua de la Tierra, 1,386
millones de kilómetros cúbicos,
alrededor de un 96 por ciento, es
agua salada. Del agua dulce total, un
68 por ciento está confinada en los
glaciares y la nieve. Un 30 por ciento
del agua dulce está en el suelo. Las
fuentes superficiales de agua dulce,
como lagos y ríos, solamente
corresponden a unos 93,100
kilómetros cúbicos (22,300 millas
cúbicas), lo que representa un 1/150
del uno por ciento del total del agua.
A pesar de esto, los ríos y lagos son
la principal fuente de agua que la
población usa a diario.
3 | P á g i n a
Del total de agua contenida en la Tierra, unos 1.386 millones de kilómetros cúbicos
de agua (Shiklomanov, Igor A., 1999), el 97,5 % es agua salada y sólo el 2,5% es
agua dulce. De ese 2,5% de agua dulce, el 68,7% se encuentra en forma de hielo y
nieve permanente, por lo que no está disponible directamente, el 29,9%
corresponde a las aguas subterráneas, y sólo el 0,26% del agua dulce se encuentra
en lagos, ríos y arroyos.
Estos valores indican que existe una gran disponibilidad de agua, pero solo un
porcentaje muy pequeño de agua puede ser aprovechada directamente. Es por este
motivo que es necesaria la gestión de los recursos hídricos, considerando a los
subterráneos de suma importancia en la gestión global de un país.
4 | P á g i n a
BALANCE HIDRÁULICO Y LA ECUACIÓN DEL BALANCE.
Un balance hídrico analiza la entrada y salida de agua en un sector de una cuenca
a lo largo del tiempo, tomando en consideración los cambios en el almacenamiento
interno bajo diferentes escenarios.
Para establecer el balance hídrico se necesitan los datos de:
Las precipitaciones medias anuales (con una serie de 5-10 años) del máximo
de estaciones meteorológicas disponibles.
La evapotranspiración potencial media anual (de la misma serie de años).
La reserva de agua útil (RU) o el agua que puede almacenar el suelo y utilizar
las plantas. Depende de:
o El tipo de suelo
o La capacidad de campo (Cc): grado de humedad de una muestra que
ha perdido toda su agua gravitacional.
o El punto de marchitez (Pm): grado de humedad de una muestra tal
que la fuerza o succión que ejercen las raíces sobre el agua ya no les
permite sacar más agua. Esto quiere decir que la fuerza de succión de
las raíces no supera a la fuerza con la que dicho suelo retiene el agua.
o La profundidad de las raíces.
o La densidad aparente del suelo.
El estudio del balance hídrico en hidrología se basa en la aplicación del principio de
conservación de masas, también conocido como ecuación de la continuidad. Esta
establece que para cualquier volumen arbitrario y durante cualquier periodo de
tiempo, la diferencia entre las entradas y salidas estará condicionada por la
variación del volumen de agua almacenada.
En general, la técnica del alance hídrico implica mediciones de ambos aspectos,
almacenamientos y flujos del agua.
ENTRADAS (E) = SALIDAS (S) variación () de almacenamiento
BALANCE HIDRÁULICO: E = S A
5 | P á g i n a
RECURSOS Y
RESERVAS HÍDRICAS
Reservas Hídricas:
Representan la cantidad
de agua contenida en un
sistema en cualquiera de
las fases de la hidrosfera
en un momento dado, sin
intervenir el factor tiempo.
6 | P á g i n a
Recursos Hídricas: Aplicable a cualquier unidad hidrogeológica, ya sea a una
escala global como un acuífero. Definiéndose así como el volumen de agua que
se puede dispersar durante un determinado período de tiempo en ciertas unidades
geológicas. (L3/ T )
DIVERSAS DENOMINACIONES Y DEFINICIONES DE RESERVAS.
Existen distintas definiciones de reserva que se aplican a diferentes áreas en
distintos momentos, aquí se muestran algunas, que en conclusión se refieren a algo
similar.
• Una reserva es algo que se cuida o se preserva para que pueda ser utilizado
en el futuro o en caso de alguna contingencia.
• Reserva es también la acción de destinar una cosa o un lugar para un uso
exclusivo o para una persona determinada.
• Una reserva ecológica, también conocida como reserva de la biosfera, es un
espacio de suelo virgen o semi-virgen que se encuentra protegido: en el que
se prohíbe todo tipo de actividad que pueda poner en peligro la vida y el
equilibrio de las especies que habitan en ese perímetro.
7 | P á g i n a
RESERVAS REGULADORA, PERMANENTE Y POTENCIAL
Reserva reguladora: Volumen existente entre el máximo y el mínimo nivel anual.
Reserva permanente: Volumen existente entre el nivel anual mínimo y el substrato
impermeable.
Reserva potencial (Reserva total): Volumen existente entre el substrato
impermeable y el nivel anual máximo, considerando siempre un año hidráulico
medio.
8 | P á g i n a
Se entiende como año hidráulico el período continuo de doce meses seleccionados
de manera que los cambios globales en el almacenamiento sean mínimos, por lo
que la cantidad sobrante de un año al siguiente, se reduce al mínimo.
DEFINICIONES Y TIPOS DE ACUÍFEROS Se denomina acuífero a toda formación geológica capaz de almacenar y transmitir
el agua subterránea a través de ella, pudiendo extraerse en cantidades significativas
mediante obras de captación (ej. pozos).
No todas las formaciones geológicas tienen la capacidad de almacenar y transmitir
agua, encontrándose formaciones que pudiendo contener agua no la transmiten en
condiciones naturales y por lo tanto no es posible extraerla, son los llamados
acuícludos (ej. arcillas), otras formaciones no son capaces de almacenar ni
transmitir el agua subterránea, son impermeables y a éstas se las llama acuífugos
(ej. Granitos, gneiss) y por último encontramos los acuitardos (ej. limos, limos
arenosos), que son formaciones semipermeables, que transmiten el agua muy
lentamente y que
resulta muy difícil su
extracción mediante
obras de captación,
pero que son
importantes para la
recarga de acuíferos
subyacentes, debido
a la posible filtración
vertical o drenaje.
Los acuíferos se
clasifican, en función
de su estructura y el
9 | P á g i n a
tipo de porosidad derivada de los materiales que conforman el acuífero.
I. En función de su estructura, tenemos:
a. Acuíferos libres, no confinados o freáticos.
b. Acuíferos confinados, cautivos o a presión.
c. Acuíferos semiconfinados o semicautivos.
a. Acuíferos libres, no confinados o freáticos: Son acuíferos cuyo piso es
impermeable y su techo está a presión atmosférica. La recarga de este tipo
de acuífero es directa y se realiza por infiltración del agua de lluvia a través
de la zona no saturada o por infiltración de ríos o lagos. Son los más
afectados en caso de sequía, ya que el nivel freático oscila con los cambios
climáticos.
b. Acuíferos confinados, cautivos o a presión: Limitados en su parte superior
por una formación de baja a muy baja permeabilidad. La presión hidrostática
a nivel del techo del acuífero es superior a la atmosférica y la recarga es
lateral. Cuando se realiza un pozo en éste tipo de acuíferos, el agua
contenida en ellos asciende rápidamente por su interior. Si el agua alcanza
la superficie, al pozo se le llama surgente.
10 | P á g i n a
c. Acuíferos semiconfinados o semicautivos: Son mucho más frecuentes
en la naturaleza que los cautivos. En estos, el techo, el piso o ambos, están
formados por capas de baja permeabilidad que si bien dificultan no impiden
la circulación vertical del agua. Para que ello suceda, además de la
permeabilidad deben existir diferencias de carga o potencial hidráulico entre
el acuífero semiconfinado y otro superior o inferior. Los acuíferos
semiconfinados se recargan y descargan a través de las unidades de baja
permeabilidad denominadas, semiconfinantes, filtrantes o acuitardos.
11 | P á g i n a
ACUÍFERO, ACUICLUO, ACUIFUGO Y ACUITARDO
Algunos de ellos ya se mencionaron anteriormente, pero se muestra también una
definición más resumida de estos conceptos de acuíferos.
Acuifugo: No posee capacidad de circulación ni de retención de agua
Acuicludo: Contiene agua en su interior, incluso hasta la saturación, pero no la
transmite.
Acuitardo: Contiene agua y la transmite muy lentamente.
Acuífero: Almacena agua en los poros y circula con facilidad por ellos.
NIVEL FREÁTICO Y NIVEL PIEZOMÉTRICO Se ha definido el concepto de nivel piezométrico como la altura de la superficie
libre de agua sobre el nivel del mar, en los acuíferos libres. En los confinados, es
la altura que alcanzaría el agua en el interior de un sondeo hasta equilibrarse con
la presión atmosférica.
Por otro lado el nivel freático se entiende como el límite superior de la zona de
saturación, es un elemento muy significativo del sistema de aguas subterráneas.
El nivel freático es importante para predecir la productividad de los pozos y
explicar los cambios de flujo de las corrientes y los manantiales, justificando las
fluctuaciones del nivel de los lagos.
12 | P á g i n a
EJEMPLOS DE ACUÍFEROS
Existen además de los ya mencionados otras clasificaciones de acuíferos como
los siguientes:
En función del tipo de porosidad se clasifican:
a. Acuíferos de porosidad primaria, porosos o sedimentarios.
b. Acuíferos de porosidad secundaria, fisurados o fracturados.
c. Acuíferos por disolución, químicos o kársticos.
13 | P á g i n a
14 | P á g i n a
Existen también
Acuíferos colgados: se originan cuando por encima del nivel freático general de
una zona, se encuentran lentejones aislados de materiales impermeables, que
recogen localmente las aguas de infiltración formándose un nivel freático colgado,
de carácter local. Las aguas de estos acuíferos se moverán lateralmente, y luego
descenderán hasta alcanzar el nivel freático general de la zona, o pueden dar lugar
a manantiales o fuentes de ladera si cortan a una vertiente del terreno.
Acuíferos multicapa: Son un caso particular (y frecuente) de acuíferos en los que
se suceden niveles de distinta permeabilidad.
15 | P á g i n a
COMPONENTES PRIMARIOS DEL CICLO HIDROLÓGICO
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.
Para la formación de la precipitación se requiere la condensación del vapor de agua
atmosférico. La saturación es una condición esencial para desbloquear la
condensación. Los varios procesos termodinámicos son convenientes para realizar
la saturación de las partículas atmosféricas inicialmente no saturadas y causar su
condensación:
Saturación y condensación isobárica (a presión constante),
Saturación y condensación por presión adiabática,
Saturación y condensación por presión de vapor de agua,
16 | P á g i n a
Saturación por mezcla y turbulencia.
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).
17 | P á g i n a
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.
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.
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.
18 | P á g i n a
Escorrentía 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
Escorrentía sub-superficial
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.
19 | P á g i n a
PRECIPITACIONES
La precipitación es cualquier producto de la condensación del vapor de agua
atmosférico que se deposita en la superficie de la Tierra. Ocurre cuando la
atmósfera (que es una gran solución gaseosa) se satura con el vapor de agua, y el
agua se condensa y cae de la solución (es decir, precipita). El aire se satura a través
de dos procesos: por enfriamiento y añadiendo humedad.
La precipitación que alcanza la superficie de la tierra puede producirse en muchas
formas diferentes, como lluvia, lluvia congelada, llovizna, nieve, aguanieve y
granizo. La virga es la precipitación que comienza a caer a la tierra pero que se
evapora antes de alcanzar la superficie.
La precipitación es un componente principal del ciclo hidrológico, y es responsable
de depositar la mayor parte del agua dulce en el planeta. Aproximadamente 505000
km³ de agua caen como precipitación cada año, y de ellos 398000 km³ caen sobre
los océanos. Dada el área superficial de la Tierra, eso significa que la precipitación
anual promediada globalmente es más o menos de 1 m, y la precipitación anual
media sobre los océanos de 1.1 m.
20 | P á g i n a
TIPOS DE PRECIPITACIONES
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
espacial.
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.
21 | P á g i n a
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.
CONCLUSIONES
Se puede reconocer la gran importancia que tiene el ciclo hidrológico en la tierra,
así como los componentes que lo hacen posible. Como estos determinan la
distribución en el planeta. Diferenciar con esto los tipos de acuíferos en función de
la roca.
22 | P á g i n a
Referencias:
AQUACLUB. (2014). AQUACLUB. Obtenido de AQUACLUB:
http://acuaclub.wikispaces.com/NIVEL+PIEZOM%C3%89TRICO
Gálvez, J. J. (2011). Ciclo Hidrológico. Sociedad Geográfica de Lima, 5-44.
GEOLOGÍA, U. (2005). BALANCE HIDROLÓGICO. Obtenido de BALANCE
HIDROLÓGICO:
http://www.geologia.uson.mx/academicos/lvega/ARCHIVOS/ARCHIVOS/BA
LANCE.htm
Geológica, R. (s.f.). El Nivel Frático, Ruta Geológica. Obtenido de El Nivel Frático,
Ruta Geológica:
http://www.rutageologica.cl/index.php?option=com_content&view=article&id
=393&Itemid=95&limitstart=3
Madrid, U. C. (2014). El Ciclo Del Agua - Unidad Didáctica. Obtenido de El Ciclo
Del Agua - Unidad Didáctica:
http://pendientedemigracion.ucm.es/info/diciex/proyectos/agua/esc_sub_ac
uifero.html
María Paula Collazo Caraballo y Jorge Montaño Javier. (2012). Manual de Aguas
Subterráneas. Uruguay: Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca.
Morán, W. C. (s.f.). Hidrología: para estudiantes de Ingeniería Civil. Lima:
Pontificia Universidad de Perú.
Pérez, G. (s.f.). Ciclo hidrológico (del agua). Obtenido de
http://www.ciclohidrologico.com/precipitacin
UNOPS. (2013). EN QUE CONSISTE EL BALANCE HÍDRICO. Obtenido de EN
QUE CONSISTE EL BALANCE HÍDRICO:
http://balancehidrico.org/balance-hidrico/90-en-que-consiste-el-balance-
hidrico.html
