Hidrologia

HIDROLOGIA

Se denomina hidrología (del griego Yδωρ (hidro): agua, y Λoγos (logos): estudio) a la ciencia o rama de las Ciencias de la Tierra que se dedica al estudio de la distribución, espacial y temporal, y las propiedades del agua presente en la atmósfera y en la corteza terrestre. Esto incluye las precipitaciones, la escorrentía, la humedad del suelo, la evapotranspiración y el equilibrio de las masas glaciares. Por otra parte, el estudio de las aguas subterráneas corresponde a la hidrogeología.

Por el contrario, se denomina hidrografía al estudio de todas las masas de agua de la Tierra y, en sentido más estricto, a la medida, recopilación y representación de los datos relativos al fondo del océano, las costas, las mareas y las corrientes, de manera que se puedan plasmar sobre una carta hidrográfica. No obstante esta diferencia, los términos se utilizarán casi como sinónimos, ya que la parte de la hidrografía que interesa aquí es aquella que crea relieve, por lo tanto, la que está en contacto con la superficie terrestre, y por eso mismo la que es objeto de un análisis hidrológico.

La circulación de las masas de agua en el planeta son responsables del modelado de la corteza terrestre, como queda de manifiesto en el ciclo geográfico. Esa influencia se manifiesta en función de la distribución de las masas de rocas coherentes y deleznables, y de las deformaciones que las han afectado, y son fundamentales en la definición de los diferentes relieves.

Recordemos que un río es una corriente de agua que fluye por un cauce desde las tierras altas a las tierras bajas y vierte en el mar o en una región endorreica (río colector) o a otro río (afluente). Los ríos se organizan en redes. Una cuenca hidrográfica es el área total que vierte sus aguas de escorrentía a un único río, aguas que dependen de las características de la alimentación. Una cuenca de drenaje es la parte de la superficie terrestre que es drenada por un sistema fluvial unitario. Su perímetro queda delimitado por la divisoria o interfluvio.

Los trazados de los elementos hidrográficos se caracteriza por la adaptación o inadaptación a las estructuras litológicas y tectónicas, pero también la estructura geológica actúa en el dominio de las redes hidrográficas determinando su estructura y evolución.

Importancia de la hidrología en la ingeniería civil

En la actualidad la hidrología tiene un papel muy importante en el planeamiento del uso de los Recursos Hidráulicos, y ha llegado a convertirse en parte fundamental de los proyectos de ingeniería que tienen que ver con suministro de agua, disposición de aguas servidas, drenaje, protección contra la acción de ríos y recreación. De otro lado, la integración de la hidrología con la Geografía matemática en especial a través de los sistemas de información geográfica ha conducido al uso imprescindible del computador en el procesamiento de información existente y en la simulación de ocurrencia de eventos futuros.

Los estudios hidrológicos son fundamentales para:

 El diseño de obras hidráulicas, para efectuar estos estudios se utilizan frecuentemente modelos matemáticos que representan el comportamiento de toda la cuenca sustentada por la obra en examen;

 La operación optimizada del uso de los recursos hídricos en un sistema complejo de obras hidráulicas, sobre todo si son de usos múltiples. En este caso se utilizan generalmente modelos matemáticos conceptuales, y se procesan en tiempo real;

 El correcto conocimiento del comportamiento hidrológico de como un río, arroyo, o de un lago es fundamental para poder establecer las áreas vulnerables a los eventos hidro meteorológicos extremos;

 Prever un correcto diseño de infraestructura vial, como caminos, carreteras, ferrocarriles, etc.

 Todo esto y muchas aplicaciones más hacen que el hidrólogo sea un personaje importante en todo equipo multidisciplinar que enfrenta problemas de ingeniería civil en general y problemas de carácter ambiental.

Cuenca

El término cuenca puede referirse a:

Cuenca (llanura sedimentaria, depresión o concavidad), accidente geográfico, superficie rodeada de alturas, o Cuenca hidrográfica, territorio drenado por un sistema de drenaje natural.

Generalmente, cuando llueve en invierno y vemos caer el agua, no nos imaginamos su importancia. El agua que cae en forma de lluvia avanza por la tierra formando y alimentando ríos, lagos, esteros y otros afluentes; avanza siguiendo el camino que la naturaleza le va ofreciendo.

Como una cuncuna, se va contorsionando a través de los distintos suelos, quebradas, cerros y caminos. En otras palabras, el agua avanza siguiendo una trayectoria. A todo este ejemplo, le llamamos CUENCA.

Clasificación de cuenca

En el país existen distintos tipos de cuencas y se clasifican en:

Clasificación de la cuenca, Características, Ejemplo de río

 Costera

Son sectores continentales que incluyen unidades de drenaje no conectadas entre sí y que llegan al mar.

Estero Marga-Marga

 Preandina Son cuencas con drenaje hacia el océano Pacífico, cuyas nacientes no se encuentran en la alta cordillera de los Andes propiamente tal, sino en cordones divisorios de otras cuencas o de cuencas cerradas de alta cordillera.

Imperial

 Andina

Son aquellas cuencas cuyas cabeceras coinciden con las altas cumbres del relieve andino nacional y sus aguas llegan al mar.

Aconcagua

 Trasandina

En este caso, las cabeceras de estos ríos se encuentran al oriente de las cumbres del cordón andino principal, teniendo en algunos casos parte de su cuenca en territorio extranjero.

Palena

 Aporte extranjero

Debido a condiciones fisiográficas y morfológicas en el sector norte y en el extremo sur del país, éstas han condicionado, en algunos casos, escurrimientos superficiales hacia regiones de países vecinos.

Lauca

 Cerrada

Son regiones con drenaje interior o endorreico, constituido por rasgos morfológicos asociados a depresiones.

Factores fisiográficos Superficie de la cuenca.

Debido a que la cuenca, es la zona de captación de las aguas pluviales que integran el escurrimiento de la corriente, su tamaño tiene una influencia, que se manifiesta de diversos modos en la magnitud de los caudales que se presentan. Se ha observado que la relación entre el tamaño del área y el caudal de descarga no es lineal. A igualdad de los demás factores, para cuencas mayores, se observa una disminución relativa en el caudal máximo de descarga, debido a que son mayores, el efecto de almacenaje, la distancia recorrida por las aguas, y por lo tanto, el tiempo de regulación en los cauces naturales.

Otro factor importante, que afecta la relación entre el caudal y la superficie de la cuenca, es que la máxima intensidad de lluvia, que puede ocurrir con cualquier frecuencia, decrece conforme aumenta la superficie que cubre la tormenta, por lo que para cuencas mayores, se tendrán intensidades de precipitación (referidas a la superficie de la cuenca), y caudales específicos de descarga menores.

Forma de la cuenca

Para tomar en cuenta, cuantitativamente la influencia que la forma de la cuenca, tiene en el valor del escurrimiento, se han propuesto índices numéricos, como es el caso del factor de forma y el coeficiente de compacidad.

El factor de forma, expresa la relación entre el ancho promedio y la longitud de la cuenca, medida esta última desde el punto mas alejado hasta la descarga. El ancho promedio se obtiene, a su vez, dividiendo la superficie de la cuenca entre su longitud. Para cuencas muy anchas o con salidas hacia los lados, el factor de forma puede resultar mayor que la unidad.

Los factores de forma inferiores a la unidad, corresponden a cuencas mas bien extensas, en el sentido de la corriente. El coeficiente de compacidad, es indicador de la regularidad geométrica de la forma de la cuenca. Es la relación entre el perímetro de la cuenca, y la circunferencia de un círculo con igual superficie que el la de la cuenca.

Elevación de la cuenca.

La elevación media de la cuenca, así como la diferencia entre sus elevaciones extremas, influye en las características meteorológicas, que determinan principalmente las formas de la precipitación, cuyo efecto en la distribución se han mencionado anteriormente. Por lo general, existe una buena correlación, entre la precipitación y la elevación de la cuenca, es decir, a mayor elevación la precipitación es también mayor.

Pendiente

La pendiente media de la cuenca, es uno de los factores que mayor influencia tiene en la duración del escurrimiento, sobre el suelo y los cauces naturales, afectando de manera notable, la magnitud de las descargas; influye así mismo, en la infiltración, la humedad del suelo y la probable aparición de aguas subterránea al escurrimiento superficial, aunque es difícil la estimación cuantitativa, del efecto que tiene la pendiente sobre el escurrimiento para estos casos.

Tipo y uso del suelo

El tamaño de los granos del suelo, su ordenamiento y comparación, su contenido de materia orgánica, etc., son factores íntimamente ligados a la capacidad de infiltración y de retención de humedad, por lo que el tipo de suelo, predominante en la cuenca, así como su uso, influye de manera notable en la magnitud y distribución de los escurrimientos.

Estado de humedad antecedente del suelo

La cantidad de agua

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