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Ciclo hidrolgicoSebastin Santayana V. Objetivo de la clase:

HA. Introduccin. S. Santayana V.

*Ciclo hidrolgicoFenmeno global de circulacin del agua entre superficie terrestre y atmsfera, impulsado por energa solar, asociada a gravedad y a rotacin de Tierra.


*Ciclo del aguaAgua, desarrolla un ciclo en naturaleza, denominado ciclo del agua, que consiste en:Circulacin del agua del ocano, a travs de atmsfera, hacia continente; su retorno al ocano en varias formas despus de su detencin ocasional: por escurrimiento superficial o subterrneo.


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*Circulacin del agua en cualquiera de sus estados fsicos (lquido, slido o gaseoso).Conjunto de procesos que ocurren en forma continua, no tiene principio ni fin.Sol es fuente de energa.Ciclo funciona a escala universal. Ciclo hidrolgicoEcuacin del ciclo hidrolgico: Precipitacin = escurrimiento + infiltracin + evaporacin + transpiracin + almacenaje


*Ciclo del aguaGeneralmente es descrito en trminos de sus componentes: precipitacin, infiltracin, evaporacin, transpiracin, escorrenta y flujo subterrneo.

Precipitacin


*Hombre intenta adaptar o modificar ciclo hidrolgico para hacerlo ms til a sus necesidades. Ejemplos: Lluvia artificial, desalinizacin del agua de mar o construccin de embalses para controlar flujo de ros. Ciclo del agua puede ser modificado por hombre?


*Hombre y ciclo hidrolgico


*Usos del agua y ciclo hidrolgico


*Ciclo hidrolgico y cultivos


*Ciclo del agua: fases areasTranspiracin: movimiento por plantasCondensacin: formacin de nubesEvaporacin: elevacin de vaporPrecipitacin: cada de lluvia


*PrecipitacinPrincipal abastecimiento de agua para mayora de ecosistemas terrestres.Toda forma de humedad que, originndose en nubes, alcanza superficie del suelo: lluvia, granizo, nieve, neblina, roco.Precipitacin se mide en lmina de agua que alcanzara a formarse sobre una superficie impermeable.Equipos de medida son pluvimetro y pluvigrafo.


*IntercepcinParte de precipitacin que cae encima de plantas y que se evapora sin llegar al suelo.Primero, gotas de lluvia pueden ser interceptadas por follaje de plantas.El resto, se distribuye como escorrenta o es evaporada hacia atmsfera. IntercepcinPrecipitacinEscurrimiento fustalPrecipitacindirecta


*EscorrentaAgua que cae como lluvia o nieve se puede evaporar, escurrir o infiltrar, dependiendo de:Tasa de precipitacinContenido hdrico del sueloPendiente y vegetacinEscorrenta: flujo de agua sobre superficie del terreno con pendiente y cuando precipitacin excede infiltracin.


*Evaporacin y transpiracin


*TranspiracinProceso por el que plantas pierden agua por estomas;Proceso pasivo, controlado por humedad atmosfrica y contenido hdrico del suelo.Tambin transporta nutrientes desde suelo a races y los conduce a clulas de planta.


*Ciclo del agua: fases subterrneasAscenso capilarLavadoPercolacinAgua subterrneaDel agua cada por precipitacin, parte se infiltra y recorre sus distintas capas, verticalmente hacia abajo (percolacin), dando origen al agua subterrnea, que a travs del flujo subterrneo, vuelve a ros, lagos y ocanos.Movimiento del agua a travs del suelo, disuelve sales solubles y las arrastra consigo, produciendo lavado.Si movimiento vertical es hacia arriba, se denomina ascenso capilar.Infiltracin


*Infiltracin/percolacinAbsorcin y entrada del agua hacia interior del sueloHumedad del sueloAgua subterrneaPercolacinInfiltracin


*PercolacinUna vez que agua penetra al suelo, se mueve hacia abajo a travs del perfil del suelo.En percolacin, agua puede moverse como un frente saturado por efecto de gravedad. O, puede moverse como un flujo no saturado debido a fuerzas de capilaridad.


*Aguas subterrneasAgua almacenada en suelo y capas rocosas (acuferos).Depende de porosidad y permeabilidad del acufero.Nivel freticoAgua subterrnea


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*Flujo subterrneo


*En naturaleza existe cantidad enorme de agua: 1386 millones de km3.Sin embargo, 97,5% de esa cantidad es agua salada y slo 2,5% es agua dulce. Mayor proporcin del agua dulce (77,6%) est en forma de hielo y nieves perpetuas; otro 21,8% del agua dulce se encuentra como agua subterrnea. Slo 0,26% del total de agua dulce en Tierra se concentra en lagos, embalses y sistemas fluviales, que son fuentes de agua ms accesibles para necesidades econmicas y muy importantes para ecosistemas hdricos.Cunta agua hay en la Tierra?


*Cunta agua hay en la Tierra?En naturaleza existe 1386x106 km3 de agua: pero 97% es agua salada, no utilizable directamente


*Agua dulce2.5%34.65 millones km3Agua salada97.5%1351.35 millones km3Agua en la TierraHidrosfera cuenta con un total aproximado de 1386 millones de km3 de agua


*68.9 %glaciares ynieves eternas23.87 millones km30.9%humedad del suelo0.31 millones km329.9%agua subterrnea10.36millones km30.3%agua de lagos y ros 0.10 millones km3nica porcin renovableDisponibilidad del agua dulce2.5%agua dulce34.65millones km3


*Sistemas hidrolgicosSe trata de sistemas dinmicos donde se desarrollan procesos que se retroalimentan entre s."Un sistema es una estructura, mecanismo, esquema o procedimiento, real o abstracto, que relaciona en tiempo y/o espacio una causa, entrada o estmulo de materia, energa o informacin con un efecto, salida o respuesta de materia, energa o informacin."


*Sistema hidrolgico global AtmsferaPrecipPrecipitacinPrecipPrecipEvapEvapEvaporacinTraspiracPrecip-intercEsc. superficialEsc. superf.InterflujoFlujo subterrneoIntrusin marinaFlujo subterrneoAscenso capilarPercolacinDifusin vaporInfiltracInterflujoOcanoRos y otros cuerpos de agua Vegetacin Superficie terrestre Suelo Acufero


*13501015 m3 131012 m3 33.61015 m3 3611012 m3/ao 621012 m3/ao3241012 m3/ao 991012 m3/aoBalance atmsferaBasado enhttp://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/hyd/bdgt.rxmlSistema hidrolgico global


*Estratos impermeablesPercolacin profundaOcano100683142839632Basado en Britannica 2004Flujos en unidades de 1012 m3/ao Intercepcin y transpiracin1Flujo de agua en ciclo hidrolgico


*Flujo de agua en CH


*Flujo de agua en CH


*Balance anual del ciclo hidrolgico


*Balance hidrolgico en cuenca


*Balance hidrolgico en cuencaP - Q - G - ET - S = 0Donde:P = Precipitacin;Q = Caudal superficial;G = Caudal subterrneo;ET = Evapo- transpiracin;S = Cambio en humedecimiento.


*Balance hdrico en cuencas


QDIMQVIQa+P=QV+QD+I+IM+E+DSSBalance hidrolgico embalse


*Balance hidrolgico reginPara un cierto intervalo de tiempo, ecuacin de balance hidrolgico para una regin involucra todos los componentes del ciclo hidrolgico.


ZP+Q1+R1+QZ1=R2+ET+Q2+QZ2DHDZQZ1+RZ=QZ2+DZ DH DZBalance hidrolgico regin


*Balance hidrolgicoP + Qsa + Qza = E + ET + I + Qse + Qze + SL + SS + Sz + SN Donde: P = Precipitacin media Qsa = Caudales superficiales afluentes a cuencaX = Y + dS/dt"X" representa insumos o entradas al sistema por unidad de tiempo, "Y" las salidas por unidad de tiempo y dS/dt es la tasa de variacin con el tiempo del almacenamiento de masa o volumen en el sistema.


*Balance hidrolgicoQza = Caudales subterrneos afluentes E = Evaporacin media desde superficies de agua libre ET = Evapotranspiracin media I = Retencin de la precipitacin por intercepcin de la vegetacin Qse = Caudales superficiales efluentes de cuenca Qze = Caudales subterrneos efluentes SL = Variacin en perodo, de volmenes de agua almacenada superficialmente (lagos, embalses, lagunas, depresiones superficiales del terreno, etc) SS = Variacin del volumen de agua almacenada en suelos no saturados (en forma de humedad del suelo)Sz = Variacin del almacenamiento subterrneo en acuferos SN = Variacin del agua almacenada en nieves y glaciares


SISTEMA SUELO-AGUA-PLANTAInInIHPfZEI1EI2ES1ES2Napa subterrneaETZona radicularZona de percolacinBalance hidrolgicoET


P + EI1 + ES1 = ET + EI2 + ES2 + In + DH + DZENTRADASSALIDASVARIACIONES ALMACENAMIENTOBalance hidrolgico


*Balance hidrolgicoBalance en superficie


*Preguntas motivadorasNueva cultura del aguaDa mundial del aguaValor del agua: econmico, social y ambientalHidrologa y cambio climticoDecenio del aguaCrisis del aguaAgua: calidad y cantidadPrincipios de Dubln

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*********************El agua subterrnea y el agua superficial estn ntimamente relacionadas. Esta relacin es parte del ciclo hidrolgico.La precipitacin que cae de la atmsfera como lluvia o nieve:llega a la superficie de la tierra y recarga directamente a los ros, lagos, humedales y otros cuerpos de agua superficial;se infiltra en la tierra y eventualmente alcanza el agua subterrnea; ose evapora nuevamente a la atmsfera. En un acufero, el agua subterrnea fluye casi de la misma manera que el agua superficial, a lo largo de los contornos naturales del subsuelo. Donde los flujos del agua subterrnea intersecan una corriente o lago, el agua subterrnea puede recargar ese cuerpo de agua, o viceversa.Un cuerpo de agua superficial que es recargado por agua subterrnea se conoce como una corriente de agua en crecimiento (gaining stream). Donde el agua de la corriente se infiltra al subsuelo, sta se conoce como una corriente de agua decreciente (losing stream). La direccin en que fluye el agua puede variar durante las pocas del ao, dependiendo de los niveles del agua subterrnea y del agua superficial.*************************

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