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7/30/2019 hidrologasuperficial-091030173200-phpapp01

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Hidrología Superficial°-,_ CLIMATOLOGÍA_,-°



¿ Qué es el agua?

• El agua (del latín aqua) es una sustancia

cuya molécula está formada por dos

átomos de hidrógeno y uno de oxígeno

(H2O). Es esencial para la supervivenciade todas las formas conocidas de vida.

En su uso más común, con agua nos

referimos a la sustancia en su estado

líquido, pero la misma puede hallarse enforma sólida (hielo), y en forma gaseosa

que llamamos vapor.



http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Upper_Terraces_of_Mammoth_Hot_Springs.jpg

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Glacial_iceberg_in_Argentina.jpg



¿ Dónde está el agua?• En nuestro planeta, se

localiza principalmente enlos océanos donde seconcentra el 96,5% del aguatotal, los glaciares y

casquetes polares tiene el1,74%, los depósitossubterráneos en (acuíferos),los permafrost y los glaciarescontinentales suponen el

1,72% y el restante 0,04% sereparte en orden decrecienteentre lagos, la humedad delsuelo, atmósfera, embalses,ríos y seres vivos



HIDROLOGÍA SUPERFICIAL

• Se denomina hidrología (delgriego Yδωρ (hidro): agua, yΛoγos (logos): estudio) a laciencia geográfica que se

dedica al estudio de ladistribución, espacial ytemporal, y las propiedades delagua presente en la atmósferay en la corteza terrestre. Esto

incluye las precipitaciones, laescorrentía, la humedad delsuelo, la evapotranspiración yel equilibrio de las masasglaciares.



CUENCA HIDROLÓGICA

• Una cuenca hidrológica constituye laprincipal unidad territorial donde elagua es captada y almacenada. Se

define como el área de la superficieterrestre por donde el agua de lluviaescurre y transita o drena a través deuna red de corrientes que fluyen haciauna corriente principal y por ésta haciaun punto común de salida, que puedeser un lago, una presa o el mar.

•



LA CUENCA



Las partes de una cuencason:• Cuenca alta Corresponde a la zona donde nace el río, el

cual se desplaza por una gran pendiente

• Cuenca media

Es la parte de la cuenca en la cual hay unequilibrio entre el material sólido que llegatraído por la corriente y el material que sale.Visiblemente no hay erosión.

• Cuenca baja Es la parte de la cuenca en la cual el material

extraído de la parte alta se deposita en loque se llama cono de deyección.



Tipos de cuenca

• Existen tres tipos de cuencas:

• Exorreicas: drenan sus aguas al mar o al océano.Un ejemplo es la cuenca del Plata, en Sudamérica.

• Endorreicas: desembocan en lagos, lagunas osalares que no tienen comunicación salida fluvial almar. Por ejemplo, la cuenca del río Desaguadero,en Bolivia.

• Arreicas: las aguas se evaporan o se filtran en el

terreno antes de encauzarse en una red dedrenaje. Los arroyos, aguadas y cañadones de lameseta central patagónica pertenecen a este tipo,ya que no desaguan en ningún río u otro cuerpohidrográfico de importancia.



Qué función tiene una cuenca?

• a) Función Hidrológica Captación de agua de lasdiferentes fuentes deprecipitación para formar elescurrimiento demanantiales, ríos yarroyos.

• Almacenamiento del aguaen sus diferentes formas y

tiempos de duración.

Descarga del agua comoescurrimiento.



• b) Función Ecológica

• Provee diversidad de sitios yrutas a lo largo de la cual sellevan a cabo interaccionesentre las características decalidad física y química del

agua.

• Provee de hábitat para la floray fauna que constituyen loselementos biológicos delecosistema y tieneninteracciones entre lascaracterísticas físicas ybiológicas del agua.

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• c) Función ambiental

Constituye sumideros deCO2.

Alberga bancos degermoplasma.

Regula la recarga hídrica ylos ciclos biogeoquímicos.

Conserva la biodiversidad.

Mantiene la integridad y ladiversidad de los suelos.



PARTEAGUAS

• La divisoria de aguas o divortiumaquarum es una línea que delimita lacuenca hidrográfica. Una divisoria deaguas marca el límite entre unacuenca hidrográficas y las cuencasvecinas. El agua precipitada a cadalado de la divisoria desemboca

generalmente en ríos distintos.También llamado Divortium aquarum. Otro término utilizado para esta línease denomina parteaguas.



• El divortium aquarum o línea divisoria de vertientes, es lalínea que separa a dos o más cuencas vecinas. Es ladivisoria de aguas, utilizada como límite entre dosespacios geográficos o cuencas hidrográficas.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/93/Iberian-drainage-divide.png



LAS CORRIENTESDependiendo del tiempo en

que transportan agua, lascorrientes pueden ser perennes o intermitentes.

• Corriente perenne:

Transporta agua durantetodo el año

• Corriente intermitente: Transporta agua solo

durante una fracción delaño

• Corriente efímera:transporta agua solo

durante una tormenta.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/74/Rio_Sar_Pontepedrina_Santiago_Galicia_070310_2.JPG



Ciclo hidrológico

• El ciclo hidrológico se refiere al movimientoy circulación natural que el agua tiene entoda la tierra y su atmósfera. Estemovimiento se da por medio de distintos

fenómenos que hacen circular el agua,subiéndola desde el mar hasta la atmósferay regresándola por las lluvias hacia la tierray a los mismos océanos. El ciclo no tiene

principio ni fin, pero se puede decir que elconcepto de ciclo hidrológico se origina enel agua de los océanos.



• El ciclo hidrológico es un proceso continuo peroirregular en el espacio y en el tiempo. Una gotade lluvia puede recorrer todo el ciclo o una parte

de él. Vale destacar que cualquier acción delhombre en una parte del ciclo, alterará el cicloentero para una determinada región. El hombreactúa introduciendo cambios importantes en elciclo hidrológico de algunas regiones de maneraprogresiva al desecar zonas pantanosas,modificar el régimen de los ríos, construir embalses, etc.

• El ciclo hidrológico además de mantener en

movimiento el agua, cumple con una funciónimportante, colaborando en mantener lasuperficie de la Tierra más fría y la atmósferamás caliente.



Procesos en el Ciclo del agua:

• Evaporación. El agua se evapora en la superficieoceánica, sobre el terreno y también por losorganismos, en el fenómeno de la transpiración enplantas y sudoración en animales.

• Evapotranspiración.

• Condensación. El agua en forma de vapor sube yse condensa formando las nubes.

• Precipitación. Es cuando el agua se convierte enhielo para después caer en forma de granizo, si

esto se junta con el vapor, cuando cae forma unarco iris. La atmósfera pierde agua por condensación (lluvia y rocío) o sublimación inversa(nieve y escarcha) que pasan según el caso alterreno, a la superficie del mar o a la banquisa



• Infiltración. Ocurre cuando el agua que alcanza elsuelo, penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra

y la que circula en superficie (escorrentía)depende de la permeabilidad del sustrato, de lapendiente (que la estorba) y de la coberturavegetal.

• Escorrentía. Este término se refiere a los diversosmedios por los que el agua líquida se deslizacuesta abajo por la superficie del terreno. En losclimas no excepcionalmente secos, incluidos lamayoría de los llamados desérticos, la

escorrentía es el principal agente geológico deerosión y transporte.• Circulación subterránea. Se produce a favor de la

gravedad, como la escorrentía superficial, de laque se puede considerar una versión.



• Vaporización. Este proceso se producecuando el agua de la superficie terrestre se

evapora y se transforma en nubes.• Fusión. Este cambio de estado se produce

cuando la nieve pasa a estado liquido

cuando se produce el deshielo.• Solidificación. Al disminuir la temperatura en

el interior de una nube el gas de agua se

congela, precipitándose en forma de nieve ogranizo

• Luego se repite desde el primer paso.



PRECIPITACIÓN

• En meteorología, la precipitación escualquier forma meteorológica uhidrometeoro que cae del cielo y llega

a la superficie terrestre. Esto incluyelluvia, llovizna, nieve, cinarra, granizo,pero no la virga, neblina ni rocío. La

cantidad de precipitación sobre unpunto de la superficie terrestre esllamada pluviosidad, o pluvial.



http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/Nimbostratus_virga.JPG

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Boy_in_the_rain.JPG



Medición de la precipitación

• Los instrumentosmásfrecuentementeutilizados para lamedición de la

lluvia y el granizoson lospluviómetros ypluviógrafos,estos últimos seutilizan para

determinar lasprecipitacionespluviales de cortaduración y altaintensidad.



Determinación de la precipitación media enuna cuenca.

• Las dimensiones de una cuencahidrográfica son muy variadas,especialmente cuando se trata de estudiosque abarcan una área importante, es

frecuente que en la misma se sitúen variasestaciones pluviométricas.

• Para determinar la precipitación en lacuenca en un período determinado seutilizan algunos de los procedimientossiguientes: método aritmético, polígonos deThiessen y método de las isoyetas.



La Media Aritmética (MA)

• Consiste en calcular el promedio de losdatos pluviométricos puntuales deestaciones ubicadas en un área geográficadeterminada La principal carencia del

método es no considerar característicasanexas que pueden influir en lasprecipitaciones, como podría ser lapresencia de cordones montañosos,

cercanía a océanos, condicionesatmosféricas predominantes u otras (PizarroR, et al. 2003).



• Es el método más simple, en el que se asigna igual peso(1/G) a cada estación. Pueden incluirse estaciones fueradel dominio, cercanas al borde, si se estima que lo quemiden es representativo. El método entrega un resultado

satisfactorio si se tiene que el área de la cuenca semuestrea con varias estaciones uniformemente repartidasy su topografía es poco variable, de forma de minimizar lavariación espacial por esta causa. Este método puedeusarse para promedios sobre períodos más largos, en quesabemos que la variabilidad espacial será menor. Si seconocen las lluvias anuales en cada estación, el métodopuede refinarse ponderando cada estación por su aporteanual (Anonimo. 2009).



Los Polígonos de Thiessen (Th)

• Los Polígonos deThiessen (tambiénPolígonos de Voronoi oTeselación de Dirichlet)son una construcción

geométrica que permiteconstruir una particióndel plano euclídeo.Deben su nombre al

Alfred H. Thiessen ytambién fueronestudiados por GeorgyVoronoi y GustavLejeune Dirichlet.

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Coloured_Voronoi_2D.png



• Los Polígonos de Thiessen (Th) no presentanmayores complicaciones en su aplicación.

Además de la información pluviométrica, requierepara su ejecución sólo de la ubicación espacialde las estaciones.

• No requiere de una inversión excesiva de

tiempo, ni de materiales. A cada estación se leasigna una superficie, la cual es obtenidarepresentando las estaciones en un plano yuniéndolas a través de rectas. A estas rectasposteriormente se les trazan sus mediatriceshasta que se intersectan entre sí. Con los límitesdel área en estudio y los que definen lasmediatrices se obtiene la superficie de influenciapara cada.



• La principal falencia del método radica en que sóloconsidera el posicionamiento de las estaciones y unasuperficie plana de influencia para cada una, sin

considerar las diferencias topográficas que se puedenpresentar. Además, asume que la precipitación de laestación es la misma de la zona que representageométricamente, lo cual no siempre es cierto. Sinembargo, al ponderar cada estación por diferentes

superficies, hipotéticamente sus resultados deberían ser más precisos que el método MA. Se descartan lasestaciones climatológicas que no tienen influencia en lacuenca, apoyándose con los polígonos de Thiessen.Cuando un polígono no tiene influencia en la zona deestudio (polígono con rayado), la estacióncorrespondiente se descarta al igual que las demásestaciones que están fuera de la cuenca (Pizarro R, et al. 2003).



• El dominio estudiado se divide en n subregiones ozonas de influencia en torno a cada estación. La

precipitación medida (o calculada) en cadapluviómetro se pondera entonces por la fracción delárea total de la cuenca comprendida en cada zonade influencia. Las subregiones se determinan demanera tal que todos los puntos incluidos en esa

subregión estén más cercanos al pluviómetrocorrespondiente que a cualquier otra estación. Unavez delimitadas las n zonas de influencia, ycalculadas sus áreas (dentro de la cuenca) ai , seobtiene el promedio espacial según:



Isoyetas (Iso)• Presenta más laboriosidad, tanto en tiempo como en recursos

materiales. Para su ejecución es necesario disponer, además delas mediciones de precipitación en los períodos de interés y delas ubicaciones de los puntos de observación, de lasprecipitaciones normales de cada estación, del materialcartográfico correspondiente y de un conocimiento espacial yatmosférico lo más detallado posible de las áreas consideradas.

Al incorporar factores de la zona y de las precipitaciones,debería ser el mejor método, pero a la vez tiene un alto grado desubjetividad dado por la experiencia y acceso a la informaciónque posea el técnico encargado de la construcción de estascurvas (Pizarro R, et al. 2003).



• El método consiste en trazar líneas deigual precipitación llamadas isoyetas apartir de los datos puntuales reportadospor las estaciones meteorológicas. Al

área entre dos isoyetas sucesivas, se leasigna el valor de precipitación promedioentre tales isoyetas. Conociendo el áreaencerrada entre pares sucesivos deisoyetas, obtenemos la precipitaciónregional. El método requiere hacer

supuestos en "cimas" y "hoyos". Al trazar las isoyetas para lluvias mensuales oanuales, podemos incorporar los efectostopográficos sobre la distribuciónespacial de la precipitación, tomando encuenta factores tales como la altura y la

exposición de la estación. También serecomienda este método para calcular promedios espaciales en el caso deeventos individuales localizados(Anonimo. 2009).



Selección de las estaciones pluviométricas

• la selección de las estaciones se realizara de

acuerdo a los siguientes criterios:• Mejor ubicación o más diferenciadas para cada

una de las zonas geográficas.• Las que, en conjunto, presenten una mayor

densidad por zona.• Las que presenten mayor número de años conregistros confiables o mensualmente máscompletos, privilegiando a las que presenten másdatos recientes, dado que deberían ser más

exactos.• Un requisito importante en una preselección de

estaciones es que éstas tengan un registro dedatos de a lo menos 20 años.



Ejemplo: Cuenca del Río Mátape • La Cuenca del Río Mátape, ubicada en la Región

Hidrológica No. 9 al centro del Estado de Sonora,México, cuenta con 11 estaciones climatológicas de lasque se tomaron datos de precipitación total anual (mm)del año de 1993.



PROMEDIO ARITMÉTICO



Isoyetas



Trazo de isoyetas



Polígono de Thiessen



Trazo del polígono



Gasto

• Hasta ahora, nuestro estudio de los fluidos se haregistrado a condiciones de reposo, que sonconsiderablemente más sencillas que el estudio delos fluidos en movimiento.

• El flujo aerodinámico es el movimiento de un fluido enel cual cada partícula en el fluido sigue la mismatrayectoria (pasa por un punto particular) que siguióla partícula anterior.

• Vamos a considerar, además, que los fluidos son

incompresibles y que presentan una fricción internaapreciable. En estas condiciones, se pueden hacer unas predicciones acerca de la velocidad de flujo defluido a lo largo de una tubería o de otro recipiente.



• El gasto se define como el volumen de fluido que pasaa través de cierta sección transversal en unidad detiempo.

• En un intervalo de tiempo t , cada partícula en lacorriente se mueve a través de un distancia vt . Elvolumen V que fluye a través de la sección transversal

A esta dado por:

• V = Avt



• Por lo tanto, el gasto (volumen por unidadde tiempo) se puede calcular partiendo de:

• R = Avt / t = v A

• Gasto = velocidad X sección transversal

• Las unidades de R expresan la relación de

una unidad de volumen entre una unidad detiempo. Ejemplos frecuentes de esto son:pies cúbicos por segundo, metros cúbicospor segundo, litros por segundo y galonespor minuto. (Tippens P., 2001).



Nivel de río

• El nivel del ríocorresponde a laaltura del cuerpo de

agua en el cauce delmismo; depende dela variación de laprecipitación, así

como de lasfluctuación de lasestaciones del año.



FUENTES DE INFORMACIÓN• Anonimo. 2009.

http://www.geologia.uson.mx/academicos/lvega/ARCHIVOS/ARCHIVOS/PR

ECIPITACION.htm• Arturo Jiménez Román, 2005, Principios de Hidrografía, Mc Graw-Hill,México, D.F., pp 102.

• Chow, V. T. 1964. Handbook of applied hydrology: a compendio of water resources technology. McGraw-Hill.

• CONAGUA. NOM-011-CNA-2000, “Conservación del Recurso agua - queestablece las especificaciones y el método para Determinar la disponibilidad

media anual de las aguas nacionales”.• Maidment, R. D. 1993. Handbook of hydrology. Mc Graw Hill, New York

(E.U.). pp 1.1-13.45• Pizarro R, Ramirez C B., Flores, J. P. (2003). Análisis comparativo de cinco

métodos para la estimación de precipitaciones areales anuales en períodosextremos. Bosque 24(3): 31-38.

• Sánchez San Román, F. J. 2004. El Ciclo Hidrológico. Univ. SalamancaDpto. Geología. España.• Roger G. Barry y Richard J. Chorley, 1999, Atmósfera, tiempo y clima, 7|

Edición, Editorial Omega, S.A., España, pp. 441.• Tippens P., 2001, Física conceptos y aplicaciones, 6° Edición, Mc Graw-

Hill, Mexico, D.F., pp. 943.

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