Cuenca Hidrologica

I. CUENCA HIDROLÓGICA.

Balance hidrológico

Introducción

Durante su vida sobre la tierra el hombre ha sido testigo, muchas veces sin entenderlo, del desarrollo del ciclo del agua en la naturaleza. La distribución de los climas, la formación de las nubes y su inestabilidad, la producción de las lluvias, la variación de los niveles de los ríos, y el almacenamiento de agua en depósitos superficiales o subterráneos son temas en cuyo estudio se ha venido profundizando a lo largo de los años, conformando una rama de la física que se conoce como Hidrología.

Definición de hidrológica

La Hidrología en su definición más simple es la ciencia natural que estudia la distribución, cuantificación y utilización de los recursos hídricos que están disponibles en el globo, bajo y sobre la superficie terrestre.

División de la hidrológica

La Hidrología para su estudio se ha dividido en:

1. Hidrología Superficial

2. Hidrología Subterránea

Hidrología Superficial.

La Hidrología Superficial estudia la distribución de las corrientes de agua que riegan la superficie de la tierra y los almacenamientos en depósitos naturales como lagos, lagunas o ciénagas.

Hidrología Subterránea.

La Hidrología Subterránea estudia los almacenamientos subterráneos, o acuíferos, en lo referente a localización, volumen, capacidad de almacenamiento y posibilidad de recarga.

Dentro de estas dos subdivisiones, podemos Incluir las siguientes:

La Hidrología Básica

Que estudia los conceptos físicos del ciclo hidrológico, los métodos de recolección de información hidrológica y los procedimientos clásicos de procesamiento de datos estadísticos.

Hidrología Aplicada

En esta sub-subdivisión pertenecen las técnicas que permiten la utilización de los recursos hidráulicos en proyectos de Ingeniería.

Objetivos de los estudios hidrológicos

Los principales objetivos de la hidrología, al diseñar una obra de ingeniería, pueden resumirse en dos grandes grupos:

1. Obtención de la avenida máxima que con una determinada frecuencia puede ocurrir en un cierto lugar, lo cual es necesario conocer para diseñar vertedores, puentes y drenajes en general.

2. Conocimiento de la cantidad, frecuencia y naturaleza de ocurrencia del transporte y volúmenes de agua sobre la superficie terrestre, lo cual es necesario conocer para la planeación, diseño y proyecto de instalaciones de irrigación, abastecimiento de agua, aprovechamientos hidroeléctricos y navegación de ríos.

Con el fin de ampliar y aclarar el objetivo de los estudios hidrológicos a continuación cito algunos de los proyectos que usan el agua como componente principal:

1. Proyectos de Suministro de Agua.

Medir y captar volúmenes y caudales (Q) de corrientes superficiales o de depósitos subterráneos para abastecer demandas de agua en áreas específicas.

Entre estos proyectos se cuentan los de redes de Agua Potable y los de Riego de Campos Agrícolas.

2. Proyectos de suministro de Energía Hidráulica.

Medir y captar volúmenes y caudales (Q) de corrientes superficiales y aprovechan diferencias de cota (H) para entregar Energía Hidráulica a las Turbinas de las Centrales Hidroeléctricas.

Las turbinas convierten la Energía Hidráulica en Energía Mecánica la cual se transmite a los Generadores; éstos transforman la Energía Mecánica en Energía Eléctrica.

3. Diseño de Obras Viales, Drenajes de Aguas Lluvias y Estructuras de Protección contra ataques de ríos.

En los estudios hidrológicos se analizan los regímenes de caudales medios y extremos de las corrientes, en los tramos de influencia de las obras viales, en las zonas que requieren de alcantarillados de aguas lluvias, y en las zonas inundables adyacentes a los cauces.

Los caudales de creciente, son las variables importantes en este tipo de proyectos. Estas variables se relacionan luego con los niveles de inundación, con las velocidades de flujo y con los procesos de socavación lateral y de fondo.

4. Proyectos de Navegación Fluvial.

En los estudios de Hidrológicos para los proyectos de Navegación Fluvial, se estudian los regímenes de caudales medios y extremos en los tramos navegables, las relaciones Caudal-Profundidad, y los volúmenes de sedimentos que se mueven como carga de fondo y en suspensión.

En el desarrollo de estos proyectos los estudios hidrológicos recolectan y procesan información histórica, programan y ejecutan programas de campo de topografía, batimetrías, aforos líquidos y sólidos, toma y análisis de muestras de sedimentos. Los resultados de los estudios producen información sobre los siguientes aspectos:

1. Características climatológicas y morfométricas de las zonas que tienen influencia sobre el área del proyecto.

2. Selección y capacidad de la fuente que suministrará el caudal que se entregará a los beneficiarios del proyecto. Se incluyen aquí los análisis sobre necesidad de almacenamiento.

Ciclo hidrológico

El ciclo hidrológico es un término descriptivo aplicable a la circulación general del agua (Figuras 1.1 Y 1.2).

El ciclo puede empezar con la evaporación de los océanos. El vapor resultante es transportado por las masas de aire en movimiento, en determinadas condiciones, el vapor se condensa formando nubes que, a su vez, puede ocasionar precipitaciones. De la precipitación sobre el terreno, una parte es retenida por la superficie, otra escurre sobre ella y la restante penetra en el suelo.

Figura No. 1.1 Ciclo hidrológico

El agua retenida es devuelta a la atmósfera por evaporación y por la transpiración de las plantas.

La parte que escurre sobre la superficie es drenada por arroyos y ríos hasta el océano; aunque parte se pierde por evaporación.

El agua que se infiltra satisface la humedad del suelo y abastece los depósitos subterráneos, de donde puede fluir hacia las corrientes de los ríos, o bien descargar en los océanos; la que queda detenida en la capa vegetal del suelo es regresada a la atmósfera por transpiración.

E = Evaporación. P = Precipitación. T = Transpiración. D = Descarga.

Q = Escurrimiento Superficial. Qs = Escurrimiento Subsuperficial.

Qg = Escurrimiento Subterráneo. F = Infiltración. R = Recarga.

Figura 1.2. - REPRESENTACIÓN CUALITATIVA DEL CICLO HIDROLÓGICO.

Parte del ciclo hidrológico que estudia la hidrología.

El ciclo hidrológico es de importancia básica para delimitar el campo de la hidrología, la cual comprende la fase entre la precipitación sobre el terreno y su retorno a la atmósfera o al océano.

En la figura 1.3 se muestra, cualitativamente, las partes del ciclo hidrológico que estudia la hidrología.

En la figura 1.4 se muestra, también cualitativamente, las partes del ciclo hidrológico que estudia la hidrología superficial y que es la parte de la hidrología a la que se referirá este curso.

Figura 3. - FASES DEL CICLO HIDROLÓGICO QUE ESTUDIA LA HIDROLOGÍA

Figura 1.4. - FASES DEL CICLO HIDROLÓGICO QUE ESTUDIA LA HIDROLOGÍA SUPERFICIAL.

Importancia de los recursos hidrológicos.

La importancia de los recursos hidrológicos, se basa en la disponibilidad del recurso agua, para el uso en las diversas actividades del hombre y para la conservación del entorno ecológico de su habitad, por lo que se hace obligado el comentario siguiente:

De acuerdo con estimativos por la UNESCO y que fueron publicados en 1978, el volumen total de agua que participa en el Ciclo Hidrológico del Globo Terrestre es de 1386 millones de kilómetros cúbicos aproximadamente. Este valor es similar al que determinó R. L. Nace en 1964, quien obtuvo un volumen global de 1337 millones de kilómetros cúbicos, de este volumen total tenemos:

El agua salada constituye el 97.47 % del total, incluye los volúmenes almacenados en los océanos, en los acuíferos salados y en los lagos salados.

El agua dulce constituye solo el 2.53 % y esta está distribuida de la forma siguiente:

El agua dulce no utilizable, representa el 1.76 % del recurso hídrico, es la que no está disponible en forma líquida para su aprovechamiento inmediato en los proyectos de ingeniería, incluye los volúmenes almacenados en los glaciares, la nieve y la humedad atmosférica.

En el agua dulce superficial se consideran los volúmenes que pertenecen a los ríos, lagos y pantanos: ocupa solamente el 0.0076 % del total de agua que hay en el globo terrestre.

Por último, el agua subterránea representa el 0.76 % del volumen total, lo cual indica que la cantidad de agua subterránea es 100 veces mayor que la de agua superficial. La utilización plena del agua subterránea, sin embargo, depende de factores económicos y técnicos por cuanto más del 50 % del total de agua subterránea está confinada en acuíferos por debajo de 800 m de profundidad.

De este comentario, podemos observar que del total del agua que existe en el Globo Terrestre, sólo contamos con el 0.0076 % disponible en la superficie terrestre, localizada en los ríos, arroyos, lagos de agua dulce y pantanos, y no toda en condiciones adecuadas de calidad, datos de hace 30 años. Este volumen de agua es el que disponemos para nuestro uso en todas nuestras actividades cotidianas tales como:

Producción de alimentos (actividades

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