TEMARIOS DE ASIGNATURAS, CURSO 2010/2011 Asignatura

TEMARIOS DE ASIGNATURAS, CURSO 2010/2011
Asignatura
Código
HIDROLOGÍA SUPERFICIAL Y SUBTERÁNEA
Curso: 2010/2011
Tipo de asignatura: Troncal
Cuatrimestre: 2º
Departamento: FÍSICA BÁSICA
Apellidos y nombre del profesor:
Luis Puga Miguel
Docencia
Profesorado
Titulación: INGENIERÍA TÉCNICA EN HIDROLOGÍA
Nombre de la Asignatura:
Teléfono:
Correo electrónico:
922.475.137
[email protected]
Tutorías: Permanente, mediante correo-e, que permite resolver las cuestiones
planteadas en el plazo máximo de la semana que finalice el domingo siguiente al día de
la consulta. Excepcionalmente, con reuniones presenciales, previamente concertadas.
Docencia:
Teoría: Martes de 16:00 a 18:00 h; jueves, de 18:30 a 20:30 h
Prácticas: Mismo horario que Teoría. Además, el alumno debe dedicar un tiempo, fuera
de las clases presenciales, para desarrollar un TRABAJO PRÁCTICO DE CURSO.
Visitas de campo: Se pretende programar al menos dos visitas a obras públicas en
ejecución (obras hidráulicas, carreteras, puertos, …) y al Laboratorio de Obras
Públicas, fuera o dentro del horario de clases.
1. Propósito
2.Requisitos
3. Evaluación
1. Objetivos de la asignatura
1.a) Con carácter general: proporcionar a los alumnos una visión progresiva y de
conjunto de la Hidrología y de la Hidrogeología teóricas y aplicadas, en las distintas
vertientes del ciclo hidrológico superficial, hipodérmico y subterráneo.
1.b) Con más detalle,
 Analizar las interrelaciones de los procesos hidrológicos que integran el Ciclo
hidrológico.
 Individualizar los elementos del balance hidrológico, conocer sus orígenes o
causas y las metodologías de medición de cada uno de ellos.
 Familiarizarse con la información hidrometorológica y trabajar con ella.
 Analizar y estructurar los datos de entrada y trabajar con ellos para obtener
resultados, empleando metodologías generales.
 Conocer distintas modalidades de medición de la escorrentía superficial,
partiendo de las condiciones morfológicas de las cuencas y de los cauces.
 Practicar con la Estadística básica aplicable a la Hidrología.
 Conocer y aplicar los conceptos básicos de la Hidrología Subterránea,
resaltando condiciones de heterogeneidad del medio.
 Tomar contacto con algunas aplicaciones informáticas de uso en Hidrología
 Desarrollar una capacidad de síntesis de resultados y aprender a obtener
conclusiones tras un trabajo con rigor.
En resumen: Se pretende reagrupar y sistematizar la presentación de los conceptos y
metodologías de la Hidrología superficial y subterránea, preferentemente en sus
aspectos técnicos y aplicados, orientándolos hacia la posterior actividad profesional.
2. Como conocimientos previos son convenientes los de hidráulica general, los de
química aplicada al agua y los de estadística básica. Se parte de que algunos conceptos
ya son conocidos por asignaturas obligatorias o troncales de cursos anteriores.
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Para un mejor aprovechamiento por parte del alumno, se recomienda que los alumnos
hayan tomado contacto previo con las lecturas recomendadas por el profesor -que
estarán colgadas en una página web- antes del desarrollo en cada clase, de manera que
al llevar a cabo ésta se pueda incidir, especialmente, en las dudas o dificultades que
hayan encontrado los alumnos.
3. El curso se estructura en tres bloques:
A) TEORÍA
Soportada en lecturas proporcionadas por el profesor. Tales lecturas contienen dos
elementos diferenciados: a) el “de estudio” (distinguible por una letra mayor y que
generalmente –pero no siempre- se corresponde con un parágrafo o apartado); b) otro,
de lectura recomendada, que ayuda a comprender mejor y a ampliar los contenidos
básicos anteriores.
Los apartados “de estudio” constituyen la materia objeto de examen.
LAS LECTURAS ESTARÁN COLGADAS EN UNA PÁGINA WEB DE LA
ASIGNATURA, elaborada por el profesor, antes de que se resuman en clase, con lo que
se permite que el alumno conozca con antelación la materia a impartir en aquella y
plantear en la misma las cuestiones que le resulten dificultosas o de interés.
B) SUPUESTOS/PRÁCTICA
Una parte del horario lectivo se dedicará a desarrollar y resolver supuestos prácticos,
acomodados a la realidad, que amplíen o complementen las materias teóricas. Su
resolución se llevará a cabo con participación de los alumnos.
C) TRABAJOS
Se propondrán uno o varios trabajos de curso, entre los enumerados debajo,
relacionados con asuntos reales, que los alumnos deberán realizar obligatoriamente (1).
Permiten un trabajo continuado, más ameno que las clases magistrales, y con un
objetivo investigador.
(1) Solo quedarán eximidos del “trabajo de curso” los alumnos que, tras solicitarlo,
demuestren documentalmente razones de trabajo dependiente o médicas que lo
imposibiliten.
CALIFICACIÓN FINAL DE LA ASIGNATURA
Consta de dos vías:
a) Semanalmente, los alumnos, individualmente o en grupo, expondrán durante algunas
horas lectivas el avance de su “trabajo de curso”, lo que posibilitará una evaluación
continua del alumno a la vez que todos los alumnos compartan los conocimientos.
Al final del cuatrimestre se calificará cada trabajo presentado, con un peso máximo en
la nota final de entre el 40 y el 49 % (se decidirá al comienzo del cuatrimestre).
A lo largo del cuatrimestre se fijarán dos fechas de tutorías para llevar a cabo un
seguimiento y recopilación detallados de los trabajos.
Los alumnos que sigan esta modalidad deberán superar, asimismo, con una nota de
aprobado en el 50 % de las preguntas, una prueba presencial, con respuesta escrita,
consistente en:
a.1 Examen presencial de Teoría
La evaluación de la parte teórica se realizará mediante preguntas concretas sobre
conceptos fundamentales contenidos en las lecturas o con preguntas tipo test sobre
propuestas múltiples. Se valorarán la claridad de las ideas, la capacidad de expresión y
la síntesis en la exposición.
El apartado de teoría busca comprobar la asimilación por el alumno de los conceptos
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desarrollados y su capacidad para aplicarlos.
a.2 Examen presencial de Supuestos prácticos
Se planteará la resolución de problemas que se relacionan con los conceptos teóricos
de la disciplina. En caso de requerirse la aplicación de formulaciones complejas o
material adicional como tablas, el profesor las facilita oportunamente.
La ponderación del examen presencial sobre la nota final significará entre el 60 y el 51
% de ésta.
b) Los alumnos que no puedan, justificadamente, terminar un trabajo de curso deberán
superar una prueba presencial comprensiva de los dos apartados anteriores (a.1 y a.2),
bien oral, bien de respuesta escrita. Consistirá en preguntas sobre la teoría de las
lecturas y en la resolución de ejercicios prácticos.
Se llevará a cabo, en todo caso, una evaluación continua de los alumnos, con preguntas
en las clases presenciales.
PROPUESTA DE TRABAJOS DE CURSO:
Programa
Se materializará al comienzo del cuatrimestre. Posiblemente se colgará en la página
web de la asignatura con antelación. Se puede solicitar información al respecto en la
dirección de correo-e [email protected].
Lectura 1: HIDROLOGÍA Y CICLO HIDROLÓGICO
1.1 Definición de Hidrología
1.2 El agua en la tierra
1.3 El ciclo del agua o Ciclo hidrológico
1.4 El ciclo hidrológico local y sus componentes
1.4.1. Distribución del agua meteorológica al llegar a la superficie terrestre
1.4.2. El Ciclo Hidrológico local: balance hidrológico general
1.4.3. Simplificaciones del balance hidrológico general
1.4.4. Aportación específica
1.4.5. Déficit de escorrentía
Lectura 2: DELIMITACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LA
HIDROGRÁFICA
2.1 Definiciones
2.2 Relaciones entre la fisio-geografía y los elementos hidrológicos
2.2.1 Superficie e índice de compacidad o de Gravelius
2.2.2 Curva hipsométrica y altitud media
2.2.3 Curva de frecuencias o de distribución de altitudes
2.2.4 Rectángulo equivalente
2.2.5 Índice de pendiente de la cuenca
2.2.6 Coeficiente orográfico
2.3 Parámetros físicos relacionados con la red de drenaje de una cuenca
2.3.1 Ordenación de la red de drenaje de una cuenca
2.3.2 Definiciones de elementos de las redes hidrográficas
2.3.3 Afinidad hidrológica
2.4 Suelos y características físicas de los mismos
2.4.1 El agua en el suelo
Lectura 3: LAS PRECIPITACIONES
3.1 Definición del término. Verticales y horizontales
3.2 De la lluvia
3.2.1 Formación de las nubes
3.2.2 Cómo se desprende la lluvia
3.2.3 Mantenimiento de la lluvia
3.3 Tipos de precipitaciones de lluvia
3.4 Medición de las precipitaciones
CUENCA
3
3.4.1 Medidores de precipitaciones en forma de lluvia
3.4.1.1 No registradores
3.4.1.2 Registradores o de distribución
3.5 Redes de estaciones medidoras de precipitaciones (y de otras variables)
3.6 Presentación y análisis de datos pluviométricos de una sola estación
3.6.1 Módulo pluviométrico anual medio e índice de humedad
3.6.2 Lluvia media mensual
3.6.3 Lluvia diaria. Curvas de altura de lluvia acumulada
3.7 Análisis de datos pluviométricos de dos o más estaciones: corrección de datos
3.7.1 Teoría general
3.7.2 Errores accidentales
3.7.3 Errores sistemáticos
3.7.4 Aplicación del método a series pluviométricas
3.7.5 Otras formas de completar datos
3.8 Estimación de valores de precipitación en una zona
3.8.1 Media aritmética
3.8.2 Método de los polígonos de Thiessen
3.9 Isoyetas: trazado y cálculo de la precipitación sobre una cuenca
3.9.1 Método de las anomalías
3.10 Intensidad media de lluvia en una zona
Lectura
4:
INTERCEPTACIÓN,
EVAPORACIÓN,
TRANSPIRACIÓN
EVAPOTRANSPIRACIÓN
4.1 Interceptación: concepto y factores que influyen en la misma
4.2 Evaluación de la interceptación
4.3 Medición del poder evaporante
4.3.1 Definición del poder evaporante
4.3.2 Factores que afectan al poder evaporante
4.3.3 Medición del poder evaporante
4.4 Concepto de evaporación y su medición
4.5 Reducción de la evaporación
4.6 Concepto de transpiración y su medición
4.7 ETP y ETR: concepto y medición
4.7.1 Fórmula de Thornthwaite
4.7.2 Fórmula de Blaney-Criddle
4.7.3 Método de Turc
4.7.4 Método de Penman
4.7.5 Fórmula de Seco-Garmendia
4.7.6. Otras fórmulas y métodos de determinación de la ETP y ETR
4.8 ETR en una cuenca
Lectura 5: INFILTRACIÓN
5.1 Concepto
5.2 Perfil hídrico en el proceso de infiltración
5.3 Erosión y formas de presentarse
5.4 Lluvia neta y punto de encharcamiento
5.5 Factores condicionantes de la infiltración
5.5.1 Precipitación
5.5.1.1 Regímenes hídricos
5.5.2 Características del medio
5.5.2.1 Pendiente
5.5.2.2 Exposición
5.5.2.3 Estado del suelo
5.5.2.4 Calidad del agua
5.5.2.5 Vegetación
5.5.2.6 Humedad y permeabilidad
4
Y
5.6 Medición de la infiltración
5.6.1 Mediciones localizadas
5.6.2 Cuencas de superficie reducida: análisis de hidrogramas
5.7 Fórmulas empíricas para el cálculo de la infiltración
5.8 Infiltración en una cuenca
Lectura 7: AVENIDAS EN CUENCAS NATURALES. HIDROGRAMAS: SU ANÁLISIS.
ESTIMACIÓN DE LA ESCORRENTÍA SUPERFICIAL
(Programa EN REVISIÓN. EN LA PRESENTE LECTURA SE RECOGEN LOS
DESARROLLOS TEÓRICOS DE VARIOS PROCEDIMIENTOS QUE SE EJECUTAN,
ÍNTEGRAMENTE, EN LAS CLASES PRESENCIALES)
7.1 Concepto de avenida y causas
7.1.1 La escorrentía superficial (ES) como fracción de un aguacero
7.2 Entradas de agua en una cuenca. Pluviogramas y yetogramas
7.3 Salidas de agua de una cuenca. Hidrograma
7.3.1 Componentes de un hidrograma
7.3.2 El tiempo de concentración (T c) en relación con el desfase entre las entradas y las
salidas en la cuenca
7.4 Empleo de un ejemplo para analizar la influencia de la precipitación en la formación del
hidrograma
7.5 Estimación de la ES: algunos métodos
7.5.1 Método de Munteanu
…
7.5.2 Método del hidrograma adimensional (sintético) del SCS/ o del “número de curva”/o de
los “números hidrológicos. Obtención de la ES acumulada (o lluvia acumulada)
7.5.2.1 Leyes del US Soil Conservation Service
7.5.2.2 El parámetro determinante P0
7.5.2.3 Desarrollo y aplicación del método del “número de curva”
7.5.2.4 Resultado del método del “número de curva”
7.5.3 Modificación para España del método del SCS
L-8: AGUACEROS Y SU ANÁLISIS
(Programa EN REVISIÓN. LA PRESENTE LECTURA MUESTRA LA “TEORÍA” DE
VARIOS PROCEDIMIENTOS QUE SE APLICAN, ÍNTEGRAMENTE, EN LAS CLASES
PRESENCIALES
8.1 Datos pluviométricos básicos y tiempo de concentración de una cuenca
8.2 Algunas notas sobre Estadística
8.2.1 Distribuciones estadísticas
8.2.2 Formas de las distribuciones de muestras
8.2.3 Media y desviación típica
8.2.4 Coeficiente de variación
8.3 Metodología para calcular valores máximos de precipitación
8.3.1 Probabilidad y periodo de retorno (T)
8.3.2 Distribución de frecuencias observadas
8.3.2.1 Obtención de una ley de distribución que defina la frecuencia F con que un
determinado valor (precipitación o caudal) no es superado
8.3.3 Ajuste de valores extremos
8.3.4 Comprobación de la bondad del ajuste de valores extremos
8.3.4.a) Análisis gráfico
8.3.4.b) Cálculo del error cuadrático mínimo
8.3.4.c) Test de la χ2
8.3.4.d) Test de Kolmogorof-Smirnof
8.3.5 Esquema del proceso
8.3.6 Simplificación para calcular precipitaciones máximas diarias para determinados T
8.3.7 Duración del aguacero de cálculo. Curvas de intensidad duración
8.3.8 Curvas de intensidad- duración-frecuencia
5
8.3.8.1 Obtención de las curvas IDF
8.4 Obtención del aguacero de cálculo a partir de datos de precipitaciones diarias máximas
8.5 Cálculo de las precipitaciones en 1 y 6 horas; y para otros intervalos temporales
L-9: CAUDALES PUNTA Y GENERACIÓN DE HIDROGRAMAS
(Programa EN REVISIÓN)
L-10: EL AGUA EN EL SUBSUELO
(Programa EN REVISIÓN)
10.0 Introducción
10.1 Definición de acuífero, acuitardo, acuícludo y acuífugo
10.2 Tipos de acuíferos
10.3 Parámetros hidrogeológicos fundamentales
10.3.1 Porosidad, porosidad eficaz y retención específica
10.3.2 Permeabilidad o conductividad hidráulica
10.3 3 Transmisividad
10.3.4 Coeficiente de almacenamiento
10.3.4.1 Coeficiente de almacenamiento en acuíferos libres
10.3.4.2. Coeficiente de almacenamiento en acuíferos confinados y semiconfinados
10.4 Potencial hidráulico en los acuíferos
10.5 El medio en los acuíferos: homogeneidad, heterogeneidad, isotropía y anisotropía
Bibliografía
10.6 Movimiento y velocidad del agua en medios porosos
10.7 Ley de Darcy
10.8 Generalización y ámbito de validez de la ley de Darcy
10.9 El agua en la zona no saturada y su energía
10.10 El flujo del agua en la zona no saturada
L-11: LA ECUACIÓN GENERAL DEL FLUJO SUBTERRÁNEO Y SU RESOLUCIÓN
(Programa EN REVISIÓN)
Lectura 12: CARACTERIZACIÓN DE ACUÍFEROS Y TRATAMIENTO DE DATOS
HIDROGEOLÓGICOS
12.0 Contenido general de la lectura
12.1 Identificación de acuíferos
12.2 Inventario de puntos de agua
12.3 Tratamiento de algunos datos hidrogeológicos
12.3.1 Geometría de acuíferos. Condiciones de contorno
12.3.2 Relación agua dulce-agua salada. Interfaz
12.3.3 Modelo del flujo
12.3.4 Calidad química de las aguas subterráneas y sus usos potenciales
12.4 Valor socioeconómico de las aguas subterráneas
12.4.1 Uso intensivo de aguas subterráneas
12.4.2 Beneficios y problemas asociados al uso intensivo del agua subterránea
12.4.3 Cálculo del coste del m3 de agua subterránea
Lectura 13: EL DRENAJE SUBTERRÁNEO DE LAS CARRETERAS
(Programa EN REVISIÓN)
 Lecturas elaboradas por el profesor, seleccionadas de la bibliografía básica siguiente:
 Martínez de Azagra, Andrés/ Navarro Hevia, Joaquín (1995): “Hidrología Forestal: el ciclo
hidrológico”. Universidad de Valladolid.
 Heras, Rafael (1972: “Métodos prácticos para el estudio de aguas superficiales y
subterráneas”. Dirección General de Obras Hidráulicas-Centro de Estudios Hidrográficos.
 E. Custodio/M.R. Llamas, Directores de edición (1976): “Hidrología Subterránea”. Eds.
Omega- Barna
 Remenieras, G. (1971): “Tratado de hidrología aplicada”. Editores Técnicos Asociados SA.
 Martínez Alfaro, Pedro E./Martínez Santos, Pedro/Castaño Castaño, Silvino (2006):
“Fundamentos de Hidrogeología”.Ediciones Mundiprensa.
 Benítez, Alberto (1972): “Captación de aguas subterráneas”- Ed. Dossat SA, 2ª edición ,
Eyser
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 Seco Santos, Jesús/Garmendia Iraundegui, José (1973- hay edición posterior de 2004);
“Evaporación en España. Comparación de las fórmulas de Thornthwhite, Blaney and Criddle,
Turc, Penman, con una nueva fórmula”. Ministerio del Aire, Subsecretaría de Aviación Civil,
Servicio Meteorológico Nacional
Curso en manejo ambiental del recurso agua (Internet)
Además de la reseñada en cada “lectura” de las citadas en la “guía del curso”:
Obs.
 Chow, V. T., Maidment, D. R., Mays, L. W. (1994): “Hidrología Aplicada.”. Editorial
McGraw-Hill Interamericana, S.A. Santa Fé de Bogotá, Colombia,
Linsley, R. K.; Kohler, M. A. y Paulhus, J. L., (1982): “Hydrology for Engineers”. McGrawHill. (Trad. Castellano: “Hidrología para ingenieros”. McGraw-Hill. Bogota 1967).
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