HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Bibliografa

Hidrologa para Ingenieros R. Linslay

Hidrologa G. Remanieras

Handbook of Hydrology Ven Te Chow

Hidrologa Aplicada Ven Te Chow

Fundamentos de la Hidrologa de Superficie Francisco Aparicio M.

Hidrologa Rafael Heras

Hidrologa W. Chereque

Handbook of Hydrology David R. Maidment

Fundamentos de la Hidrologa Superficial A. Brea y M. Jacobo

Hydrology Engineering Victor M. Ponce

Temas

Introduccin

Geomorfologa

Anlisis de la informacin Hidrometerologica

Precipitacin

Evapotranspiracin

Infiltracin

Flujo Superficial:

1. Hidrometra

2. Regulacin de Caudales

3. Simulacin de caudales

4. Estudio de Avenidas

5. Trnsito de Avenidas

Sequas

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Definicin Hidrologa Hidro = Agua

Logos = Tratado

- Existencia, circulacin, y distribucin

Estudio - Variabilidad: espacial y temporal

Del

Agua - Propiedades Fsico qumicos

- Relacin con el medio Ambiente

Hidrologa se relaciona con la circulacin del agua y su constitucin a

travs del ciclo hidrolgico. Trata de la precipitacin, evaporacin, flujo

de agua subterrnea, escorrenta superficial, flujo en cauces y el

transporte de sustancias disueltas o suspendidas en el agua fluyendo.

En este sentido, la terminologa estandarizada internacional define:

Hidrologa esta en principio referido con el agua sobre o cerca de la

superficie de terreno. Se diferencia as de:

Oceanografa que estudia los mares.

Hidrometeorologa que estudia el agua en la atmsfera.

Potamologa, que trata del agua en los ros.

Limnologa, o estudios de los lagos.

Hidrogeologa, que trata del agua subterrnea.

Glaciologa, estudio de los glaciares.

Hidrologa descriptiva se denomina a la Hidrografa

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Hidrometra, a la medicin de los variables hidrolgicos.

Una concepcin ms moderna divide a la ciencia del agua de acuerdo a la

forma de enfocar el ciclo hidrolgico, en:

Hidrologa Sistemtica (Hidrologa Terica) que hace uso de los

modelos matemticos.

Hidrologa Fsica la cual se basa en las leyes fsicas.

Propsitos de la Hidrologa

1. Aprovechamiento Racional de los Recursos Hdricos.

2. Prevencin y Mitigacin de desastres ocasionados por el recurso

hdrico (inundaciones, sequas, contaminacin ambiental).

Problemtica de la Informacin

1. Los registros de informacin son de corta duracin o inexistencia

total de informacin.

2. Calidad deficiente de los registros.

Ciclo Hidrolgico

Es la sucesin de los eventos o caminos recorridos por el agua en

cualquiera de los tres estados de la materia durante su circulacin y

transformacin.

HIDROLOGIA

------------------------------------------------------------------------------------------------------------Capitulo N 01

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Fuente: Hidrologa Aplicada, Ven Te Chow, David R. Maidment, Larry W. Mays

Figura N 1 Representacin en Diagrama de Bloques del Sistema Hidrolgico Global

Un sistema es un conjunto de partes conectadas entre s que forman un

todo, el ciclo hidrolgico puede tratarse como un sistema cuyos

componentes pueden son precipitacin, evaporacin, escorrenta, y

otras fases del ciclo hidrolgico.

Se divide en tres subsistemas: Sistema de agua Atmosfrica,

Superficial, y Subsuperficial.

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Por analoga un sistema hidrolgico se define como una estructura o

volumen en el espacio, rodeada por una frontera, que acepta agua y

otras entradas, opera en ellas internamente, y las produce como salida.

Fuente: Hidrologia Aplicada, Ven Te Chow

Figura N 2 Representacin esquemtica de la operacin de un sistema.

Un ejemplo es proceso lluvia-escorrenta como sistema

hidrolgico en una cuenca

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

GEOMORFOLOGIA

Estudio de las caractersticas fisiogrficas de una cuenca y su

interrelacin con los fenmenos hidrometeorolgicos.

- Geomtricos * Longitudinales

* Superficiales

Fisiografa - ndices o Parmetros Relativos

- Caractersticas de la Red Hidrogrfica

Cuenca Hidrolgica

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Cuenca Hidrogeolgica

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

1 Parmetros Geomorfolgicos

rea de la cuenca (Ac).- Es el rea de proyeccin plana de la cuenca

hidrolgica en un plano horizontal.

Permetro de la Cuenca (Pc).- Corresponde a la longitud total de la

divisoria proyectada al plano horizontal.

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

ndice de Compacidad o Gravelious (Cc).- Cociente adimensional

entre el permetro de la cuenca (P) y la circunferencia o permetro de

un circulo con rea igual al tamao (Ac) de la cuenca en Km2.

Trata de representar la influencia del contorno y rea de una cuenca en

la escorrenta, particularmente en el hidrograma.

Ac

P

Pc

PCc 282.0

Cc tiende 1 tiende a ser circular.

Cc tiende >>> 1 Mayor distorsiona en su forma, alargada

O asimtrica.

Relacin de Elongacin (Re).- Propuesto por S.A. Shumm, como el

cociente adimensional entre el dimetro (D) de un crculo que tiene

igual rea (A) que la cuenca y la longitud (Lc) de la misma.

La longitud (Lc) se define como la ms grande dimensin de la cuenca, a

lo largo de una lnea recta desde la salida hasta la divisoria, paralela al

cauce principal.

cc L

A

L

D1284.1Re

- Valores de 0.6 0.8 indica fuertes relieves y pendientes pronunciadas.

- Valores que tienden a 1 relieve suave o bajo.

Numero de orden de Cauce (u).- Es un ndice de la ramificacin del

cauce principal dentro de una cuenca.

Orden del ro Caracterstica Esquema

1 Sin Ramificaciones

2 Ramificacin de orden 1

3 Ramificacin de orden 2

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Razn de bifurcacin (Rb).- Introducida por Horton. Indica

ramificaciones o forma de la red hidrogrfica.

1

u

u

bN

NR Nu = nmero de segmentos de orden u

Rb dentro de una cuenca tiende a ser de la misma magnitud generalmente entre valores de 2 a 4.

33

9

2

1 N

NRb

31

3

3

2 N

NRb

Ley del Nmero de Orden.-

RNuk

bu

)(

Rb = razn o relacin de bifurcacin representativa de una cuenca, que no corresponde a los valores promedios.

K = Numero de orden del ro principal (mayor valor)

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Rb = 17 Rb = 2.5

Razn de bifurcacin alta indica cuenca alargada

Razn de bifurcacin baja (2 5) cuenca tipo hoja (ancha) que facilita una mayor

formacin de afluentes.

Recta de ajuste

u

Ln N

u

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Longitud media de una corriente de orden u.-

u

N

ji

u N

Lu

L

1,

L u, i = Longitud de una corriente de un

Mismo orden.

Ley de Longitudes de los Cauces.- Sugerido por Horton.

rLLu

eu

1

1

Donde L = longitud promedio de los cauces de orden u.

re = relacin de longitudes.

Una ecuacin equivalente a puede aplicarse tambin al rea A de las

cuencas de orden u:

rAAu

au

1

1

Densidad de Drenaje.- Esta definida como longitud total de cauces

dentro de una cuenca dividida por el rea total de drenaje, o longitud

de canales por unidad de rea.

A

L

c

K

J

uN

iji

D 1 1

,

Un valor de densidad alta refleja una cuenca bien drenada, que debera

responder relativamente rpido al influjo de la precipitacin. Un valor bajo

refleja un rea pobremente drenada con respuesta hidrolgica muy lenta.

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Densidades de drenaje bajos se presentan en sitios donde el material de

suelo es resistente a la erosin o muy permeables y donde el relieve es bajo.

Valores altos de densidad de drenaje reflejan reas con suelos fcilmente

erosionables o relativamente impermeables con pendientes fuertes y escasa

cobertura vegetal.

Los factores que condicionan la formacin de la densidad de drenaje son

:

Resistencia de los materiales a la erosin

Permeabilidad del suelo

Relieve del terreno

Cobertura vegetal (til en el equilibrio de una cuenca).

Forma de la Cuenca.- Propuesto por Horton

LR

b

f

A2

A es el rea de drenaje en Km2 y Lb es la longitud del cauce principal, medida del la

salida hasta el lmite de la hoya, cerca de la cabecera del cauce mas largo, a lo largo

de una lnea recta.

Razn de Circularidad.-

AR

circulo

c

A

Acirculo es un rea de un crculo con permetro igual al permetro de la cuenca.

Frecuencia de Corriente.-

A

N

c

K

uu

F

1

Nu nmero de corrientes de los diferentes ordenes

Ac = rea de la cuenca.

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Desniveles en la Cuenca

Las pendientes del cauce o canal pueden ser calculadas de las siguientes

maneras:

1 Mtodo.-

c

cL

ES

E = Diferencia de elevaciones entre el punto ms alto o la naciente y el ms bajo

de un cauce y

Lc = la longitud del cauce entre estos dos puntos.

2 Mtodo.- Un poco ms representativa forma de medida del gradiente

de un canal, es la pendiente constante que determina que el rea por

encima de esta pendiente sea igual al rea por debajo de ella.

3 Mtodo.- Propuesto por Taylor y Schwarz, plantean calcular la

pendiente media como de un canal de seccin transversal uniforme que

tenga la misma longitud y tiempo de recorrido que la corriente en

cuestin.

Elevacin

Distancia

A1

A2

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Si los x son iguales, se calcula:

2

21

111

mSSS

mS

Si los x no son iguales, se calcula:

2

2

2

1

1

m

m

S

l

S

l

S

l

LS

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Fuente: Fundamentos de Hidrologa de superficie, Francisco Aparicio.

Fuente: Fundamentos de Hidrologa de superficie, Francisco Aparicio.

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Curva Hipsomtrica: Permite determinar la distribucin altitudinal del

rea de la cuenca, por encima de una cota determinada.

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

2 Nociones de Meteorologa

Atmsfera: Capa gaseosa que envuelve a la superficie terrestre y

las masas de agua superficial.

Nitrgeno 78%

Oxigeno 21%

Atmsfera Otros gases 01%

(Hasta z 20 Km) (Vapor de agua.)

Temperatura 15 C

Atmosfera Presin (P) 101.3 Kpa (Absoluta)

Estndar Densidad () 1.225 kg/m

Viscosidad () 1.781x10-5 kg m-seg

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

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------------------------------------------------------------------------------------------------------------Capitulo N 01

Ubicacin del Per

Se ubica dentro de la zona Intertropical (zona comprendida entre el trpico de Cncer y trpico de

Capricornio). El Trpico de Capricornio del hemisferio sur. Es el paralelo situado a una latitud de 23 26 16

al sur del Ecuador y delimita los puntos ms meridionales o al sur y Trpico de Cncer del hemisferio norte.

Es el paralelo situado a una latitud de 23 2616 al norte del Ecuador y delimita los puntos ms

septentrionales o al norte. Estas lneas definen la zona donde el sol puede ocupar el Zenith (Cnit).

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Capitulo N 01

Los rayos solares caen verticalmente en el instante en que ocurre el solsticio de verano y de

invierno. (Mayor extensin de terrenos en Hemisferio Norte que en el hemisferio Sur)

Solsticio de verano del hemisferio norte alcanza el cenit al medio da sobre el Trpico de Cncer (20

y 21 de Junio), y en el solsticio de invierno (20 y 21 de diciembre) alcanza el cenit al medio da sobre

el Trpico de Capricornio. Equinoccio, momento del ao en que los das tienen una duracin igual a la

de la noche en todos los lugares de la tierra excepto en los polos.

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01

Clima solar:

Tropicales: entre trpico de cncer 23 30 Lat Norte y

Capricornio 23 30 Lat Sur

Templados: entre los 23 30 y 66 30

Polares: es al norte rtico y sur Antrtico de los 66 30 de

latitud en cada hemisferio.

HIDROLOGIA

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Capitulo N 01