modelos hidrodinámicos en la hidrología de llanuras

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO
Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura
Escuela de Ingeniería Civil. Departamento de Hidráulica
MODELOS HIDRODINÁMICOS EN
LA HIDROLOGÍA DE LLANURAS
Departamento de Hidráulica
Centro Univ Rosario Investig. Hidroambientales
FCEIA – UNR / CONICET
Dr Erik D. Zimmermann
Contenidos generales de presentación
Objetivos generales de la modelación matemática en hidrología:
•Desarrollo de herramientas tecnológicas capaces de predecir
alteraciones en el comportamiento hidrológico frente a acciones de
índole antropogénica.
•Contribuir a la planificación de los recursos hídricos regionales,
con especial énfasis en la mitigación de impactos sobre el sistema
hidrológico debido a inundaciones y/o sequías.
•Promover la inserción de la investigación científica y tecnológica
en la solución de problemáticas regionales en orden a mejorar la
calidad de vida de la población.
1.- Procesos hidrológicos generales
2.- Procesos hidrológicos en llanuras
3.- Métodos de modelación generales
4.- Métodos específicos para la llanura.
5.- Experiencias del grupo de trabajo.
CICLO HIDROLÓGICO, BALANCE HIDROLÓGICO
Definición
Se entiende por ciclo hidrológico, o ciclo del agua, al movimiento que
ésta realiza, con o sin cambio de estado y conservando el volumen total,
en un espacio del planeta denominado hidrósfera.
“La Hidrología es la ciencia que trata sobre el agua en la naturaleza, su
cantidad y calidad, su distribución areal y temporal y su interacción con el
ambiente y con los seres vivos, en particular los seres humanos.”
En un sentido amplio la Hidrología puede definirse como el estudio del
ciclo hidrológico.
Procesos Hidrológicos Generales
Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
La Hidrología
• La Hidrología es definida como la disciplina que se ocupa de las
propiedades, ocurrencia, distribución y movimiento del agua sobre y bajo de
la superficie de la Tierra. Se solapa con otras ciencias y disciplinas como las
Cs de la Atmósfera, la Oceanografía, Glaciología, Hidráulica, guardando
estrechas relaciones con la química, física, matemática, geología y
ecología.
•La Hidrología actual tiene muchas áreas temáticas de alto grado de
complejidad. Al igual que otras ciencias, le ha alcanzado de lleno el impacto
de las nuevas tecnologías, ya sea en la medición, obtención y
transmisión de datos y el tratamiento de los mismos, así como también el
uso de herramientas informáticas para el desarrollo de modelos
matemáticos predictivos y de gestión y la utilización de sensores
remotos.
Procesos Hidrológicos Generales
Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Representación descriptiva del Ciclo Hidrológico
Procesos Hidrológicos Generales
Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Balance anual de agua global. Fase terrestre del Ciclo Hidrológico
Fuente: Chow et al. (1994). Hidrología Aplicada
119.000 km3/año
72.000 km3/año
44.700 km3/año
505.000 km3/año
2.300 km3/año
Procesos Hidrológicos Generales
Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Tiempo de residencia: tiempo promedio que necesita una molécula de
agua para pasar a través de un subsistema del ciclo hidrológico.
Tiempo de residencia = Volumen almacenado / Tasa de flujo
Almacenamiento
Tiempo de residencia
Glaciares
20 a 100 años
Nieve estacional
2 a 6 meses
Humedad del suelo
1 a 2 meses
Agua subterránea: somera
100 a 200 años
Agua subterránea: profunda
10.000 años
Lagos
50 a 100 años
Ríos
2 a 6 meses
Atmósfera
1 a 2 semanas
Procesos Hidrológicos Generales
Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Almacenamiento de agua en la atmósfera:
El agua es almacenada en la atmósfera como vapor, en forma de humedad (nubes)
La atmósfera es una vía rápida que el agua utiliza
para moverse por el globo terráqueo. Las nubes
son la forma más visible del agua en la atmósfera,
pero incluso el aire limpio contiene agua, partículas
de agua que son muy pequeñas como para ser
visibles. El volumen de agua en la atmósfera en
cualquier momento es alrededor de 12.900 Km3.
La condensación es el proceso por el
cual el vapor de agua del aire se
transforma en agua líquida. La
condensación es importante para el
ciclo del agua ya que forma las nubes.
Estas nubes pueden producir
precipitación, principal forma de
retorno del agua a la Tierra.
Procesos Hidrológicos Generales
Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Global Precipitation Climatology Centre (GPCC)
Distribución de precipitación para el año 2001 en mm/mes
Procesos Hidrológicos Generales
Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Evaporación: el agua cambia
de estado líquido a gaseoso o
vapor,
pasando de los
almacenamientos superficiales
a la atmósfera.
Transpiración: emisión de
vapor de los cultivos como
parte del ciclo vegetativo
Procesos Hidrológicos Generales
Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Almacenamiento de agua subsuperficial:
En el perfil de suelo, debido al proceso de infiltración de agua,
el suelo presenta una zona no-saturada y una zona saturada
Procesos Hidrológicos Generales
Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Escurrimiento superficial:
Tartagal,
2008/2009
Generalmente, parte de la lluvia que cae es absorbida por el suelo, pero cuando la lluvia cae
sobre suelo saturado o impermeable o con intensidad mayor a la capacidad de infiltración, comienza a
correr sobre el suelo produciendo el escurrimiento superficial sobre el terreno.
Santa Fe, 2003
El flujo sobre el terreno puede contener excesiva cantidad de
sedimentos, el cual ingresa a los ríos y embalses superficiales.
Rosario, 2007
Procesos Hidrológicos Generales
Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Enfoque sistémico del Ciclo Hidrológico
El estudio de la fase terrestre
del ciclo hidrológico se centra
en el análisis, interpretación,
caracterización y
cuantificación de procesos
hidrológicos en un espacio
territorial delimitado
denominado cuenca.
Wi
Atmósfera
Atmósfera
Wo
E
ET
P
E
P
E
Intercepción
(F)
P
E
P
GOT
Almacenamiento
Superficial (S)
EXF
INF
Procesos Hidrológicos en llanura
Q
Océanos
REC
Almacenamiento
Subterráneo (G)
Procesos Hidrológicos Generales
Qss
Ríos
Almacenamiento en
Suelo (H)
A.C.
Qs
Qg
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Situación en Argentina
•La República Argentina, dada su posición geográfica, relieve y dimensiones
presenta los más diversos climas, condiciones geológicas. geográficas y
meteorológicas que le confieren particulares características en su
hidrometeorología, hidrología superficial y subterránea.
•Más del 50% de se territorio en condiciones áridas, subáridas y desierto
patagónico, además presenta una extensa llanura de húmeda a subhúmeda y
cadenas montañosas que aumentan en altitud hacia el Oeste, hasta la
Cordillera de los Andes.
•Esto configura diversos efectos de relieve que se manifiestan en las
precipitaciones y características climáticas y por lo tanto en las características
hidrológicas de las regiones. La problemática, por lo tanto difiere según las
diversas regiones, existiendo también importantes requerimientos de
investigación y desarrollo en el área del agua dulce para riego,
aprovechamientos para energía, tratamiento de efluentes, recuperación de
agua contaminada, erosión hídrica de cuencas, drenaje, retención de aguas
de deshielo y muchos otros.
Procesos Hidrológicos Generales Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
Precipitación media anual.
Mapa de Isoyetas de Argentina.
Temperatura media anual.
Mapa de Isotermas de Argentina.
Mapa de Climático de Argentina.
Procesos Hidrológicos Generales Procesos Hidrológicos en llanura
Métodos Modelación Generales
Métodos Modelación en llanura
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