HIDROLOGIA

HIDROLOGÍA.

INTRODUCCIÓN.

Definición:

 Para comenzar; la definición más elemental de hidrología sería la interpretación del significado de su propio nombre. Dicha palabra proviene de las raíces griegas “hidros” agua y “logos” tratado, o sea, podríamos decir que la hidrología es la ciencia del agua.

 Se define como la ciencia que estudia la disponibilidad y la distribución del agua sobre la Tierra, y su influencia sobre el medio ambiente, incluyendo su relación con los seres vivos.

Historia de la Hidrología:

Antes de Cristo ocurrieron los siguientes hechos.

3.200 Tomas de agua en el río Nilo

1.700 Construcción de un pozo cerca al Cairo, de 100 m de profundidad.

1.300 Sistema de irrigación en Siria

1.050 Medidas de agua usadas en el norte de África.

Hacia el año 600 A.C, vivió el primer hombre a quien se pudiera llamar hidrólogo: Thales de Mileto. Su fama proviene de la aplicación de sus conocimientos para la práctica, y no tanto del hecho de haber sido el primer astrónomo griego o un matemático.

Según Aristóteles, Thales afirmó

a) La tierra flota en el agua

b) El agua es la sustancia original, entonces es la materia causante de toda las cosas

El concepto de Hipócrates, también de esta época es interesante. El creía que el agua estaba compuesta de dos partes. Una (la que podía evaporarse) fina, liviana y clara; la otra gruesa, pesada y turbia (el sol atravesaba y levantaba solamente la parte más liviana y fina del agua).

Idea de Hipócrates

Aproximadamente en el año 300 A.C, el filósofo Griego Teofrasto, fue la primera persona que describió en forma correcta el ciclo hidrológico, dando una explicación lógica de todas las variables que intervienen en este proceso.

Civilización Romana: del 100 A.C. hasta el 200 D.C. fueron personas muy prácticas, ellos hicieron grandes obras hidráulicas por puro empirismo sin mayor comprensión teórica de los principios físicos. No obstante muchos de sus trabajos son admirables, además tomaron algunas medidas de precipitación con fines agrícolas.

 Leonardo Da Vinci, aproximadamente en el año 1500 habló del ciclo hidrológico, y realizó mediciones de la distribución de la velocidad en del flujo mediante el siguiente procedimiento:

Liberaba una vara en la corriente, la cual mantenía a flote por medio de una vejiga animal inflada y la seguía mientras avanzada aguas abajo, midiendo la distancia con un odómetro y el tiempo con canciones rítmicas.

Experimento de Leonardo da Vinci.

 En el año 1650, en el río Sena se estableció la siguiente relación:

En donde, Q: Caudal y P: Precipitación.

 En 1700, el astrónomo Edmund Halley estableció que la evaporación daba para alimentar el caudal de todos los ríos. Es decir, estableció una relación entre la evaporación, la precipitación y el caudal.

 A partir de 1930 se comienza el desarrollo cuantitativo de la hidrología.

Como ha ocurrido con otras ciencias, a medida que los estudios hidrológicos se fueron desarrollando fue necesario dividir el tema general en una serie de áreas especializadas e interdisciplinarias que se pueden agrupar bajo el nombre de los Recursos Hidráulicos. Las ramas más importantes que la conforman la hidrología son:

 Hidrometeorología: Es parte de la hidrología que se encarga del comportamiento del agua en la capa gaseosa que rodea la tierra.

 Patomología: Es la hidrología de las corrientes de aguas superficiales.

 Limología: Es la ciencia del estudio de los lagos.

 Criología: Es el estudio de la nieve y del hielo.

 Hidrogeología Es el estudio de las aguas subterráneas.

 Telmatología Es la hidrología de las zonas pantanosas.

Aplicaciones de la Hidrología:

La aplicación de la hidrología está relacionada con todos los desarrollos de obras civiles que tienen contacto con el agua o con el uso de ésta. Podemos enumerar algunos desarrollos:

1. Escogencia de fuentes de abastecimiento de agua para uso doméstico, agrícola o industrial.

2. Estudio y construcción de obras hidráulicas.

 Fijación de las dimensiones de las estructuras hidráulicas, requeridas para el desarrollo de las sociedades como lo son los puentes, canales, entre otros.

 Proyectos hidroeléctricos.

 Establecimiento de periodos para la realización de construcción de obras.

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

3. Drenaje.

 Estudio de características del nivel freático.

 Niveles del agua en las corrientes.

4. Riego.

 Escogencia del caudal necesario.

 Estudios de evaporación e infiltración.

5. Regulación de los cursos de agua y control de inundaciones.

 Estudios de variaciones de caudal y previsión de crecientes máximas.

 Evaluación de las oscilaciones del nivel de agua y de las áreas de inundación.

 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 hidrogeológicos extremos;

6. Control de la erosión.

 Análisis de la intensidad y frecuencia de las lluvias máximas; determinación de coeficientes de escorrentía superficial.

 Estudios de la acción erosiva de las aguas, y de la protección contra ésta por medio de la vegetación y otros recursos.

7. Navegación.

 Obtención de datos y estudios sobre construcción y mantenimiento de canales navegables.

8. Aprovechamiento hidroeléctrico.

 Caudales máximos, mínimos y promedio de los cursos de agua para el estudio económico y el dimensionamiento de las instalaciones del aprovechamiento.

 Estudio de sedimentos para determinación del embalse muerto.

 Estudio de evaporación e infiltración.

 Estudio de oleaje en embalses.

9. Recreación y preservación del medio ambiente.

10. Preservación y desarrollo de la vida acuática.

11. El modelado de la corteza terrestre.

 La circulación de los ríos son fundamentales en la definición de los diferentes relieves existentes en nuestro planeta.

En cada una de éstas aplicaciones es necesario que los estudios hidrológicos contengan la recolección y procesamiento de información histórica, programación y ejecución de programas de campo en topografía, batimetrías, aforos líquidos y sólidos, toma y análisis de muestras de sedimentos. Los resultados de los estudios producen información sobre los siguientes aspectos:

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

 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.

 Magnitud de los eventos extremos, Crecientes y Sequías, que pueden poner en peligro la estabilidad de las obras civiles, o los procesos de navegación o el suministro confiable de agua a los usuarios.

 Transporte de sedimentos hacia las obras de captación y almacenamiento.

La hidrología en la Ingeniería Civil estudia especialmente, el agua desde el momento de la precipitación que cae sobre los continentes hasta antes de llegar a los océanos; y aún dentro de este recorrido del agua en el cual estamos interesados, hay algunos aspectos que tienen más importancia para otras ramas (la geología o la ingeniería agrícola).

CICLO HIDROLÓGICO O CICLO DEL AGUA.

Se pudiera admitir que la cantidad total de agua que existe en la Tierra, en sus tres fases: sólida, líquida y gaseosa, se ha mantenido constante desde la aparición de la Humanidad. El agua de la Tierra - que constituye la hidrosfera - se distribuye en tres reservas principales: los océanos, los continentes y la atmósfera, entre los cuales existe una circulación continua que recibe el nombre de ciclo del agua o ciclo hidrológico. El movimiento del agua en el ciclo hidrológico es mantenido por la energía radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.

El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie de la Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la evaporación directa, a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso directo del agua sólida a vapor de agua).

Los principales procesos implicados en el ciclo del Agua son:

Evaporación: Es la emisión de vapor de agua desde superficie oceánica, terreno y también por los organismos.

Transpiración: Proceso por el cual el agua de la vegetación pasa en forma de vapor a la atmósfera. Los seres vivos contribuyen con un 10% aproximadamente al agua que se incorpora a la atmósfera.

Evapotranspiración: Es la cantidad de agua transferida del suelo a la atmósfera por evaporación y por transpiración de las plantas.

Sublimación: Es el paso directo del agua en estado sólido a vapor,

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