Upload
hansenbg
View
232
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
1/62
UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICOVILLARREAL
FACULTAD DE INGENIERIA GEOGRAFICA,
AMBIENTAL Y ECOTURISMO
HIDROLOGIAPrincipios Fund!"n#$"s
ING% CARLOS ALVA HUAPAYA
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
2/62
Concepto de Hidrologa
*La Hidrologa es laciencia natural queestudia al agua, suocurrencia, circulacin
y distribucin en lasuperficie terrestre, suspropiedades qumicas yfsicas y su relacin conel ambiente,incluyendo a los seresvivos.
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
3/62
Ramas de la Hidrologa
Hidrologa qumica:estudio de las caractersticas qumicasdel agua.Ecohidrologa:estudio de las interacciones entre losorganismos vivos y el ciclo hidrolgico.Hidrogeologa:estudio de la presencia y movimiento delagua en acuferos.Hidroinformtica:adaptacin de la tecnologa de lainformacin a la hidrologa y sus aplicaciones a los recursos
de agua.
Hidrometeorologa:estudio de la transferencia de agua yenerga entre las superficies de tierra y agua y la atmsfera
inferior.Hidrologa superficial:estudio de los procesos hidrolgicos
que tienen lugar en la superficie de la Tierra o cerca de ella.
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
4/62
CIENCIAS RELACIONADAS CON LA HIDROLOGIA
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
5/62
CAMPOS RELACIONADOS CON LA HIDROLOGIA
Qumica acuticaIngeniera civilClimatologaIngeniera ambiental
GeomorfologaidrografaIngeniera !idrulicaLimnologa
"ceanografaGeografa fsica
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
6/62
USO DE LA HIDROLOGIA
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
7/62
APLICACIONES DE LA HIDROLOGA#eterminacin del equilibrio de agua de una regin.#ise$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$o de alcantarillas y sistemas de drena)e urbano.
*nlisis del impacto de la !umedad antecedente en sistemas dealcantarillado sanitarios.&rediccin de cambios geomorfolgicos, como erosin o sedimentacin.+valuacin de los impactos de cambio ambiental natural y antropog(nicoen los recursos del agua.
+valuacin del riesgo de transporte de contaminantes y establecimientode pautas de poltica ambiental.
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
8/62
Importancia de la Hidrologa
*#eterminar caudales deuna fuente ro,nacimiento, po-o para/abastecimiento de agua
potable a una poblacinabastecimiento de agua a
una industriasatisfacer la demanda de un
proyecto de irrigacinsatisfacer la demanda de un
proyecto de generacin deenerga el(ctricapermitir la navegacin
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
9/62
Importancia de la Hidrologa
*#ise$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
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
10/62
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
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
11/62
"D#NDE ES$% ELAGUA&
*penas 6 millon(simas
del total del aguae1istente en el planeta,es agua superficialproveniente de ros ypor lo tanto fcilmente
aprovec!able.
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
12/62
Condensacin
Precipitacin
acufero
Evapotranspiracin1,062 km3
Evaporacin EL CICLO
HIDROL#GICO
"c(ano
0o
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
13/62
El Ciclo Hidrol!gico
Oc'ano
E(aporaci!nE(apotranspiraci!n )E$*
esc+rrimiento
Precipitaci!n
Ac+,ero
In,iltraci!n
E(aporaci!n
Nie(e
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
14/62
14
Conceptos estndares +nfoque fsico &recipitacin
+vaporacin7+vapotranspiracin
+scurrimiento superficial *gua subterrnea
COMPONEN$ES DEL CICLO HIDROL#GICO
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
15/62
S10_HYD!_"Y"#E_$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
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
16/62
S10_HYD!_"Y"#E_$eith %enned&_"HY'
'euchatel_() *une (00+1,
EL CICLO HIDROLOGICO
RELACIONES EN$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
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
17/62
S10_HYD!_"Y"#E_$eith %enned&_"HY'
'euchatel_() *une (00+1-
EL CICLO HIDROLOGICO
O$RAS COMPONEN$ES
Oc'ano
E(aporaci!nE(apo-transpiraci!n
Escorrenta
Pro(is!nde ag+a
Descargas deag+as tratadas
Intr+si!n de ag+a salinaAc+,ero
In,iltraci!nRecarga
E(aporaci!n
E0tracci!n
Precipitaci!n
H1medad del s+elo
H1medad del s+elo
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
18/62
+cosistema y usos relacionados +nfoque de cuenca* *gua verde +cosistemas terrestres, cultivos, !umedales
* *gua a-ul ecosistemas acuticos, usos consuntivos y escurrimientosde retorno
COMPONEN$ES DEL CICLO HIDROL#GICO
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
19/62
S10_HYD!_"Y"#E_$eith %enned&_"HY'
'euchatel_() *une (00+1.
*23 C4cle ComponentConcepts
CICLO HIDROL#GICOEn,o5+e a ni(el de c+enca
&recipitacin ; el recurso bsico
G6
Ag+as a.a7oAg+asarri.a
Di(isoria deag+as
Ll+(ia
C+lti(os alimentados por ll+(ia 4 riego
Ag+a (erde
Ag+a a8+lCi+dad
Ind+stria
Uso cons+nti(oEcosistematerrestre
Ecosistemaac+/tico
Esc+rrimiento de retorno
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
20/62
S10_HYD!_"Y"#E_$eith %enned&_"HY'
'euchatel_() *une (00+(0
9osque
s
&raderas
u
medal
e
s
Cultivos
Precipitaci!n
Ag+a(erde
9:;
Ag+a a8+l ??@m
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
21/62
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
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
22/62
CUENCA HIDROGRA=ICA
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
23/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
24/62
CUENCA EORREICA
CUENCA ENDORREICA
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
25/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
26/62
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.
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
27/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
28/62
Delimitaci!n de c+encas
*Las cuencas puedenser delimitadas devarias formas/%anual/ 'iguiendosimples reglas detra-ado
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
29/62
Delimitaci!n de c+encas
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
30/62
Delimitaci!n de c+encasComp+tari8ada o A+tomati8ada
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
31/62
PRECIPI$ACION
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
32/62
Precipitaci!n
*
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
33/62
Clasi,icaci!n de la precipitaci!n
**tendiendo al factorque provoca laelevacin del aire en
la atmsfera, laprecipitacin seclasifica en/
Convectiva"rogrfica
Ciclnica
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
34/62
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.
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
35/62
/roeta
Emudo
Depsito2anque protector
Partes del pl+(i!metro
/#356789!
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
36/62
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
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
37/62
+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.
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
38/62
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
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
39/62
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.html7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
40/62
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.
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
41/62
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
#
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
42/62
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
#
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
43/62
$) Estaciones Precipitacinan&a' *mm+
& Moitaco '()*,(
) +uri )-(,'
' Macagua )-(,'
* /olivar '),(
( uraima )'*0,*
CALCULO DE LA PEC!P!"AC!#$ %ED!A DE U$A CUE$CA
E1emplo del mtodo aritmtico
Polgonos de $iessen
#
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
44/62
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
#
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
45/62
En cada una de las l$neas previamente dibu1adas se
tra2arn mediatrices perpendiculares, las cuales seprolongarn 4asta que se corten con otras mediatrices
vecinas#
CALCULO DE LA PEC!P!"AC!#$ %ED!A DE U$A CUE$CA
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.
#
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
46/62
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
CALCULO DE LA PEC!P!"AC!#$ %ED!A DE U$A CUE$CA
M't d d l i t
#
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
47/62
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
CALCULO DE LA PEC!P!"AC!#$ %ED!A DE U$A CUE$CA
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
48/62
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
CALCULO DE LA PEC!P!"AC!#$ %ED!A DE U$A CUE$CA
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
49/62
PRAC$ICA DE CALCULO DEPRECIPI$ACIONES
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
50/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
51/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
52/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
53/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
54/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
55/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
56/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
57/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
58/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
59/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
60/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
61/62
7/21/2019 Hidrologia - Principios Fundamentales UNFV - FIGAE
62/62
GRACIAS POR SUA$ENCI#N