Hidrología

El propósito e intención de este trabajo es conocer los aspectos más importantes de la hidrología, incluidas la historia y la importancia de esta rama de las ciencias, que repercuten en la ingeniería actual.

Para comenzar es importante conocer lo que es la hidrología. Es la 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. La hidrología es multidisciplinaria al encontrarse relacionada con algunas otras ciencias más, tales como la hidráulica, la geografía y estadística.

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.

También es importante conocer su historia para entender su impacto y sus aplicaciones en la modernidad.

• Desde la antigüedad, el desarrollo de las grandes culturas dependía de las actividades agrícolas próximas a grandes ríos, como Egipto, China y Mesopotamia.

• Para los griegos (que no tenían ríos cercanos sino grutas) les parecía más fácil atribuir a la mitología los fenómenos de la lluvia, sin embargo tenían la teoría de que el agua de las cavernas provenía del océano y la sal se perdía en el trayecto. Se mantuvo esta creencia hasta la edad media.

• En el siglo XV (Renacimiento) Leonardo da Vinci propone los conceptos de evaporación y condensación y Bernard Palissy propone el concepto de ciclo hidrológico.

• En el siglo XVII Perrault, Mariotte y Halley avanzan en los conceptos de escorrentía y evaporación.

• Siglos XVIII y XIX, se desarrollan obras hidráulicas que impulsaron el avance en la hidrología y participaron Pitot, Bernoulli, Chezy, Venturi, etcétera.

• En la segunda mitad del siglo XIX, Darsy formula el movimiento del agua en medios porosos.

• En el siglo XX, a partir de lo años treinta se desarrollan teorías cuantitativas basadas en métodos estadísticos.

• 1948 Teoría del hidrograma unitario de Sherman y Wienar, desarrolla el análisis estadístico de series temporales.

• 1958 Teoría de distribución de máximas de Gumbel.

El agua cumple con un ciclo dentro de la atmósfera terrestre, que se compone de la circulación del agua en la hidrósfera. El agua se mueve de un lugar a otro y cambia de estado físico, consta de 8 fases:

1. Evaporación: el agua de la superficie oceánica, terrestre y de los organismos (sudor) se evapora.

2. Condensación: el agua evaporada sube y forma nubes.

3. Precipitación: el agua de las nubes se enfría y forma gotas que al aumentar su peso caen a la superficie terrestre en forma de nieve, granizo o lluvia.

4. Infiltración: El agua que alcanza el suelo pasa a ser subterránea a través de sus poros.

5. Escorrentía: Es el flujo del agua por encima de la superficie terrestre en dirección descendente. Es un agente de la erosión y transporta sedimentos.

6. Circulación subterránea: depende de la gravedad y se puede dar tanto en rocas como en acuíferos en los que participan la presión y la capilaridad.

7. Fusión: La nieve pasa a ser líquida debido al deshielo.

8. Solidificación: Las nubes se enfrían y se vuelven nieve o granizo.

El agua se almacena de diferentes maneras, y una de estas son las cuencas hidrográficas, que son áreas de terreno que encausan el agua hacia una cuenca mayor llamada cuenca hidrológica (ríos, arroyos, lagos, etc.).

• Área de la cuenca (km2): Una cuenca tiene su superficie perfectamente definida por su contorno y viene a ser el área drenada comprendida desde la línea de división de las aguas (divisorium acuarium), hasta el punto convenido (estación de aforos, desembocadura etc.). Para la determinación del área de la cuenca es necesario previamente delimitar la cuenca, trazando la línea divisoria, esta línea tiene las siguientes particularidades:

o debe seguir las altas cumbres;

o debe cortar ortogonalmente a las curvas de nivel;

o no debe cortar ninguno de los causes de la red de drenaje.

• Perímetro de la cuenca (km): Es la longitud del contorno del área de la cuenca.

• Longitud del río principal (km):

• Longitud de los ríos (km):

• Altura máxima y altura mínima:

• Índice de compacidad: También denominado coeficiente de compacidad o de Graveliús, definida como la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de un círculo de área equivalente.

Donde:

P = Perímetro de la cuenca

A = Área de la cuenca

• Curva hipsométrica: Puesta en coordenadas representa la relación entre la cota y la superficie de la cuenca que se encuentra por encima de esta cota. El relieve de una cuenca se representa correctamente con un plano con curvas de nivel, sin embargo, estas curvas de nivel son muy complejas, por medio de la curva hipsométrica se sintetiza esta información, lo que la hace más adecuada para trabajar.

• Polígono frecuencias de altitudes: Representa el grado de incidencia de las áreas comprendidas entre curvas de nivel con respecto al total del área de la cuenca.

De los dos parámetros anteriores, se definen los siguientes:

•

o Altura media. Es la ordenada media de la curva hipsométrica.

o Altura más frecuente. Es la altitud cuyo valor porcentual es el máximo de la curva de frecuencia de altitudes.

o Altitud de frecuencia media. Es la altitud correspondiente al punto de absisa media (50% del área) de la curva hipsométrica.

• Rectángulo equivalente: Es un rectángulo que tendría

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