HIDROLOGÍA CIV 231 Tema Nº 1 Conceptos básicos HISTORIA Fijar la fecha exacta del nacimiento de la hidrología es difícil, porque su origen puede encontrarse en varias esferas conexas: la geografía física, la meteorología, la geología, la hidráulica, etc. Los inicios de la hidrología se vinculan a las primeras obras de ingeniería de la antigüedad que servían para abastecer de agua a las ciudades o para regar campos de cultivos. C.L.V.P. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA HIDROLOGÍA El desarrollo histórico de la hidrología se encuentra ligado al desarrollo de obras hidráulicas para riego y control de inundaciones. • • • • Una presa sobre el río Nilo en Egipto, 3200 a.c. Los ríos Tigris y Eufrates en Mesopotamia, 3000 a.c. El río Yellow en China, 3000 a.c. El río Indus en la India, 2500 a.c. C.L.V.P. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA HIDROLOGÍA Por evidente que pueda parecer el ciclo hidrológico (concepto fundamental), hubo de transcurrir mucho tiempo para que se logrará comprender su mecanismo: • Ni siquiera los intelectos más brillantes del Renacimiento pudieron evitar algunas hipótesis falsas. C.L.V.P. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA HIDROLOGÍA Se reconocen diez períodos (después de Ven Te Chow, 1964) • • • • • • • • • • • Período de la especulación. Período de la observación. Período de las mediciones. Período de la experimentación. Período de la experimentación. Período de la modernización. Período del empirismo. Período de la racionalización. Período de la teorización. Período de la globalización. Período de la virtualización. C.L.V.P. Período de la especulación (hasta el año 1400) Polión (Roma) [explicó la teoría de la infiltración] C.L.V.P. PERÍODO DE LA ESPECULACIÓN (Hasta el año 1400) Hombre prehistórico. Primer proyecto hidráulico perdido quizá en la bruma de la prehistoria. Fuente: https://es.wikipedia. C.L.V.P. org/wiki/Prehistoria Fuente: Kazmann, R. G. (1969) Hidrología Moderna Probablemente algún hombre prehistórico descubrió que una pila de rocas colocadas a través de una corriente elevaba el nivel del agua lo suficiente como para inundar los terrenos que eran la fuente de su alimentación y de esta forma suministraba agua durante una sequía. PERÍODO DE LA ESPECULACIÓN (Hasta el año 1400) • Antiguos griegos romanos • Creían que el agua de los océanos se movían subterráneamente hasta la base de las montañas. Allí se desanilizaba en forma natural y ascendía en forma de vapor a través de conductos hasta la cumbre de las montañas donde se condensaba y escapaba en el nacimiento de las corrientes. o Homero (1000 a.c.), poeta; Tales de Mileto; Platón y Aristóteles (Grecia), filósofos; Lucrecio, Séneca y Plinio el viejo (Roma), filósofos: • Especularon acerca de la circulación del agua sin bases científicas. • Aceptaban que los océanos eran la fuente final de toda el agua pero no podían imaginar que la cantidad de precipitación es igual o mayor que la cantidad de escorrentía (creían lo contrario). C.L.V.P. Fuente: https://es.wikipedia. org/wiki/Homero Fuente: http://filosofia.laguia200 0.com/general/platon-yaristoteles-sintesissuperior Fuente: http://historiaybiogr afias.com/plinioviejo PERÍODO DE LA ESPECULACIÓN (Hasta el año 1400) • Anaxágoras de Clazomene (500 – 428 a.c.), filósofo griego presocrático: o Ideó una versión primitiva del ciclo hidrológico. o Creía que el sol evaporaba el agua del mar hacia la atmosfera, desde donde caía como lluvia, y formaba las reservas subterráneas, las cuales alimentaban los caudales de los ríos. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Anaxágoras C.L.V.P. PERÍODO DE LA ESPECULACIÓN (Hasta el año 1400) • Teofrasto (372 – 287 a.c.), filósofo griego: o Describió en forma correcta el ciclo hidrológico en la atmósfera. o Explicó lógicamente la formación de la precipitación por medio de la condensación y del congelamiento. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Teofrasto C.L.V.P. PERÍODO DE LA ESPECULACIÓN (Hasta el año 1400) • Marco Vitruvio Pollio ( ), arquitecto e ingeniero romano: o Estudió los trabajos de Teofrastos. o Precursor de la versión moderna del ciclo hidrológico. • Primero en reconocer el papel jugado por la precipitación tal como se acepta en la actualidad. o Extendió la explicación de Teofrasto al afirmar que el agua subterránea se deriva principalmente de la lluvia y la nieve infiltradas a través de la superficie del suelo. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Marco_Vitruvio C.L.V.P. PERÍODO DE LA ESPECULACIÓN (Hasta el año 1400) • Las civilizaciones asiáticas antiguas: C.L.V.P. Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Oracle_bone o Desarrollaron una línea de pensamiento independiente. o Sus ideas no trascendieron al pensamiento occidental. • China (1200 a.c.) o Registraron observaciones de lluvia, nevizca, nieve y viento en el oráculo de huesos de Anyang. o Probablemente usaron pluviómetros (1000 a.c.) ?. o Establecieron quizá una medición sistemática de la lluvia (200 a.c.) ? PERÍODO DE LA ESPECULACIÓN (Hasta el año 1400) • Concibieron el ciclo hidrológico como dinámico (900 a.c.): o “Pequeñas canciones tradicionales” volumen del Libro de o das (Shi Ching) (anónimo 900 – 500 a.c.), relata: • “La lluvia y la nieve son intercambiables y se vuelven nevisca a través de la primera [rápida] condensación”. C.L.V.P. • Fan Li (400 a.c.), en su libro Chi Ni tzu o el Libro del maestro Chi Ni, relata: o “…el viento [que contiene humedad] es ch’i [fuerza de movimiento o energía] en el cielo y la lluvia es ch’i del suelo. El viento sopla de acuerdo con la época del año y la lluvia cae debido al viento [por condensación]. Podemos decir que el ch’i en el cielo se mueve hacia abajo [por precipitación] mientras que el ch’i del suelo se mueve hacia arriba [a través de la evaporación]” PERÍODO DE LA ESPECULACIÓN (Hasta el año 1400) • India (segunda mitad del siglo IV a.c.). o Primeras mediciones cuantitativas de lluvia. o Ciclo hidrológico dinámico (400 a.c.): • Upanishads (400 a.c.), se relata: o “Los ríos en el este fluyen hacia el este, los ríos en el oeste fluyen hacia al oeste, y todos entran en el mar. De mar a mar pasan ellos, las nubes los levantan hacia el cielo como vapor y los envían hacia abajo como lluvia”. C.L.V.P. • Persia: o Ciclo hidrológico dinámico (siglo X): • Karaji (1016 d.c.), en su libro “Extracción del agua oculta” (libro más antiguo sobre hidrología ?) escribe: o “Los manantiales vienen de aguas ocultas dentro de la Tierra, mientras que las aguas en el superficie de la Tierra vienen de la lluvia y la nieve… y la lluvia y la nieve se filtran en la Tierra, mientras que sólo el exceso del agua corre hacia el mar…” PERÍODO DE LA ESPECULACIÓN (Hasta el año 1400) • Frontino (97 d.c.): o Estimó el flujo en áreas de secciones transversales sin considerar la velocidad de éste. C.L.V.P. Período de la observación (1400 - 1600) Leonardo Da Vinci (Roma) [concibió el ciclo hidrológico moderno] C.L.V.P. Período de la Observación (1400 - 1600) • El Renacimiento (siglos XV y XVI) o Cambio gradual desde los conceptos puramente filosóficos de la hidrología hacia una ciencia observacional. C.L.V.P. • Leonardo Da Vinci (1452 – 1519): o Segundo en sugerir un concepto moderno del ciclo hidrológico. o Sus notas contienen más referencias relacionadas con hidráulica que con cualquier otra materia (según Frazier, 1974 citado por Chow et al). Período de la Observación (1400 - 1600) o Realizó los primeros estudios sistemáticos de la distribución de velocidad en los ríos, utilizando una vara lastrada que se mantenía a flote por medio de una vejiga animal inflada: o La vara era liberada en un punto de la corriente, mientras él caminaba a lo largo de la orilla, medía su avance con un odómetro y calculaba la diferencia entre las velocidades de la superficie y el fondo por el ángulo que formaba la vara con la superficie del agua. • Luego colocaba la vara en diversos puntos de la sección transversal de la corriente y trazaba la distribución de velocidad a lo ancho del canal. Fuente: Chow, Maidment, Mays, 2000 C.L.V.P. Período de la Observación (1400 - 1600) o Conclusiones de su observación (según MacCurdy, 1939 citado por Chow et. al.): • “Del agua con peso, profundidad, ancho y declive (pendiente) uniformes aquella porción más rápida es la cercana a la superficie; esto ocurre porque el agua que está más arriba es contigua al aire, el cual ofrece una resistencia pequeña porque es más liviano que el agua; el agua que está debajo es contigua a la tierra, la cual presenta una gran resistencia por permanecer inamovible y ser más pesada que el agua”. C.L.V.P. o Antes de Leonardo Da Vinci se pensaba que el agua fluía más rápidamente en el fondo de un río puesto que si dos agujeros eran abiertos en la pared de un tanque que contenía agua, el flujo del agujero inferior era más rápido que el flujo del superior. Período de la Observación (1400 - 1600) • Bernard Palissy (1510 1589), cientifico hugonote francés: o Refutó una antigua teoría que sostenía que las corrientes eran alimentadas directamente por el mar. o Demostró que los ríos y manantiales que originan de la lluvia. C.L.V.P. • Finales del siglo XVI: o Existían casi todos los elementos necesarios para fundar la hidrología. • Falta de reconocimiento de la hidrología como una ciencia específica. • Reconocimiento obtenido a medida que fue evolucionando en el transcurso de los tres siglos siguientes. Período de las mediciones (1600 - 1700) Perrault y Mariotte [Demostraron que la lluvia es la fuente de abastecimiento de las fuentes superficiales ] C.L.V.P. Período de las Mediciones (1600 - 1700) • Siglo XVII: C.L.V.P. o Pierre Perrault (1608 - 1680), naturalista francés: • De’l origine des fontaines (1674): o Marca el principio de la hidrología científica: • Interpretación moderna del ciclo hidrológico. o Midió la escorrentía y encontró que solamente era una fracción de la lluvia, demostrando cuantitativamente que: • Caudal (Q) = 1/6 Precipitación (P) • La lluvia era una fuente para la escorrentía. • El resto de la precipitación se perdía por transpiración, evaporación y desviación . o Tricentenario celebrado en 1974. Período de la experimentación (1700 - 1800) Edmund Halley (1656 - 1742) [demostró que la evaporación del agua del mar es suficiente para explicar las fuentes y corrientes del mundo] Henry Darcy (1803 - 1858) [explicó el flujo del agua subterránea en medios porosos] C.L.V.P. PERÍODO DE LA EXPERIMENTACIÓN (1700 - 1800) • Siglo XVII: • Edmund Halley (1656 1742), astrónomo inglés: o Midió la precipitación con un pequeño recipiente y estimó la evaporación del mar Mediterráneo a partir de esos datos. o Estableció que la evaporación daba para alimentar el caudal de todos los ríos conocidos. o Encontró una relación entre la evaporación, la precipitación y el caudal Fuente: http://quotesgram.com/edmond-halley-quotes/ C.L.V.P. PERÍODO DE LA EXPERIMENTACIÓN (1700 - 1800) • Siglo XVIII: C.L.V.P. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Daniel_Bernoulli/ Fuente: http://www.datuopinion.com/antoinede-chezy o Incremento de la medición y experimentación en hidráulica. o Descubrimiento de nuevos principios hidráulicos: • Ecuación de Bernoulli. • Ecuación de Chezy. o Desarrollo de más y mejores instrumentos: • Pluviógrafo de cubeta basculante. • Correntímetro. Período de la modernización (1800 - 1900) Forchheimer (1886) [aplicó métodos modernos de estimación de las características de un acuífero] C.L.V.P. PERÍODO DE LA MODERNIZACIÓN (1800 - 1900) • Siglo XIX: o Rápido avance de la hidrología. o Reconocimiento definitivo de la hidrología como disciplina. o Dalton (1802): • Estableció un principio para la evaporación. C.L.V.P. o Cirujano general del ejército EE.UU. (1819) • Medidas organizadas de precipitación. o Encargadas a la: • Signal Corps (1870). • U.S. Weather Bureau (1891). • National Weather Service (1970) Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/John_Da lton/ PERÍODO DE LA MODERNIZACIÓN (1800 - 1900) • Hagen – Poiseuille (1839) o Describieron la teoría del flujo capilar. • EE.UU. (1846): o Medidas aisladas de escorrentía en el río Mississipi. • Encargadas a la: o U.S. Geological Survey (1888): programa sistemático de medición en este río. C.L.V.P. Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Jean_L% C3%A9onard_Marie_Poiseuille Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Gotthilf_ Heinrich_Ludwig_Hagen PERÍODO DE LA MODERNIZACIÓN (1800 - 1900) • Mulvaney (1850): o Propuso el método racional para determinar las crecientes máximas. • Darcy (1856): o Presentó un diagrama para determinar los requerimientos de almacenamiento. • Manning (1891): o Propuso una ecuación para el flujo en canales abiertos. Fuente: https://hidraulicahidrologia.files.wordpre ss.com/2010/05/mybz.jpg o Desarrolló la Ley de flujo en medios porosos. • Rippl (1883): C.L.V.P. Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki /Henry_Darcy Período del empirismo (1900 - 1930) Meinzer (1920 - 1940) [analizó, definió y unificó las diferentes facetas de la Hidrología] C.L.V.P. PERÍODO DEL EMPIRISMO (1900 - 1930) • Siglo XX: o Desarrollo cuantitativo de la Hidrología (1930 +). o Resolución de problemas hidrológicos prácticos: • Empleo de aproximaciones empíricas. • Reemplazamiento gradual del empirismo por el análisis racional de información observada. C.L.V.P. o Reconocimiento de la Hidrología como una disciplina aparte: • Consolidación debido a: o La publicación de una serie de Manuales de Hidrología. o El registro del progreso científico en revistas especializadas. o La creación de centros e institutos de investigación hidrológica. PERÍODO DEL EMPIRISMO (1900 - 1930) • Green y Ampt (1911): o Desarrollaron un modelo basado físicamente para infiltración. • Hazen (1914): o Introdujo el análisis de frecuencia para los máximos de creciente y los requerimientos de almacenamiento de agua. C.L.V.P. • Richards (1931): o Determinó la ecuación que gobierna el flujo no saturado. Período de la racionalización (1930 - 1950) Theis (1950) [elaboró la ecuación de no equilibrio en aguas subterráneas en régimen no permanente donde introduce el tiempo y el almacenamiento] [se establecen laboratorios de hidrología] [uso de la estadística para resolver problemas hidrológicos] C.L.V.P. PERÍODO DE LA RACIONALIZACIÓN (1930 - 1950) • Sherman (1932): o Ideó el método de diagrama unitario para transformar la precipitación efectiva en escorrentía directa. • Horton: o (1933) desarrolló una teoría de infiltración. o (1945) realizó una descripción de la forma de una cuenca de drenaje. C.L.V.P. Fuente: http://honors.agu.org/medalsawards/robert-e-horton-award/ PERÍODO DE LA RACIONALIZACIÓN (1930 - 1950) • Gumbel (1941): o Propuso la Ley del valor extremo para los estudios hidrológicos. C.L.V.P. Fuente: http://www.isse.ucar.edu/extremevalues/history.htm l PERÍODO DE LA RACIONALIZACIÓN (1930 - 1950) • Hurst (1951): o Demostró que las observaciones hidrológicas pueden exhibir secuencias para valores bajos o altos, que persisten a lo largo de muchos años. C.L.V.P. PERÍODO DE LA RACIONALIZACIÓN (1930 - 1950) • United States Civil Services (1965): o Reconocimiento del hidrólogo como una clasificación de trabajo. o Definió la serie de ocupaciones hidrológicas como la que: • “…incluye posiciones científicas profesionales que tienen como objetivo el estudio de la interrelación y reacción entre el agua y su medio ambiente en el ciclo hidrológico. Estas posiciones tienen las funciones de investigación, análisis e interpretación de los fenómenos de ocurrencia, circulación, distribución y calidad del agua en la atmósfera y en la superficie de la Tierra, así como en los estratos d suelo y roca. Tal trabajo requiere la aplicación de principios básicos tomados y complementados de campos tales como la meteorología, la geología, la ciencia del suelo, la fisiología vegetal, la hidráulica y las matemáticas avanzadas”. C.L.V.P. Período de la teorización (1950 - 1980) [uso del análisis matemático] [uso de las computadoras y de la internet] C.L.V.P. PERÍODO DE LA TEORIZACIÓN (1950 - 1980) • El advenimiento y uso de la computadoras hizo posible el análisis hidrológico a gran escala: o Hoy en día se utilizan simulaciones computarizadas para la resolución de teorías complejas que describen los procesos hidrológicos. o Se reducen grandes cantidades de observaciones a resúmenes estadísticos para un mejor entendimiento de los fenómenos hidrológicos y para establecer niveles de diseño. o Las PC han brindado inmensa capacidad computacional (por ejemplo discos con gran capacidad de almacenamiento). o Las hojas de cálculo electrónicas (por ejemplo excel) han dado nuevas ventajas. C.L.V.P. PERÍODO DE LA TEORIZACIÓN (1950 - 1980) • Avances en la electrónica y en la transmisión de datos: o Han hecho posible el envío instantáneo de información desde sensores remotos. o Desarrollo de programas en tiempo real para la prevención de inundaciones y otras operaciones de recursos hídricos. C.L.V.P. PERÍODO DE LA TEORIZACIÓN (1950 - 1980) • La evolución del conocimiento y los métodos hidrológicos: o Han mejorado el alcance y la exactitud de la solución a problemas hidrológicos. C.L.V.P. Período de la globalización (1980 - 2000) [datos en línea (tiempo real)] C.L.V.P. PERÍODO DE LA GLOBALIZACIÓN (1980 - 2000) • Los problemas hidrológicos afectan directamente la vida y las actividades de gran cantidad de personas: o Un factor de riesgo siempre está presente, un evento más extremo que cualquier otro históricamente conocido puede ocurrir en cualquier momento. o Es responsabilidad del hidrólogo proveer el mejor análisis que el conocimiento y la información disponible permitan. C.L.V.P. Período de virtualización (2000 - ) [Mundos virtuales -ciberespacio-] C.L.V.P. PERÍODO DE LA VIRTUALIZACIÓN (2000 +) • Comunidades virtuales. • Internet y web 2,0. • Su historia apenas comienza a escribirse. C.L.V.P. C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS DEFINICIÓN DE HIDROLOGÍA “La Hidrología es la ciencia natural que estudia al agua, su ocurrencia, circulación y distribución en la superficie terrestre, sus propiedades químicas y físicas y su relación con el medio ambiente, incluyendo a los seres vivos.” C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS ¿QUÉ ES LA HIDROLOGÍA? Trata la presencia del agua en la Tierra: • Su ocurrencia (existencia), circulación (movimiento) y distribución (en la atmosfera, en la superficie del terreno y en el subsuelo – suelo y rocas supra e infrayacentes). • Sus propiedades físicas y químicas. • Su interacción (influencia) con el medio ambiente. • Su relación con los seres vivos y en particular con el hombre. C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS ¿QUÉ ES LA HIDROLOGÍA? Es una ciencia amplia e interdisciplinaria: • Está lejos de tener un desarrollo completo. • Se apoya en otras ciencias auxiliares (ecléctica) o Requiere material de otras ciencias para interpretación y uso. o Aplica varios métodos analíticos y estadísticos. su • El conocimiento hidrológico se emplea para: o Uso y control de los recursos hídricos. o Diseño de obras de defensa. C.L.V.P. propia CONCEPTOS BÁSICOS CLASIFICACIÓN DE LA HIDROLOGÍA HIDROLOGÍA BÁSICA Aprendizaje y aplicación de conocimientos primarios. HIDROLOGÍA APLICADA Elaboración de proyectos hidrometereológicos e hidráulicos. HIDROLOGÍA SUBTERRANEA Estudio de la hidráulica de pozos, la hidroquímica y el modelaje de acuíferos. C.L.V.P. HIDROLOGÍA OPERATIVA Medición e interpretación del dato hidrométrico. HIDROLOGÍA AVANZADA Aplicación de modelos matemáticos y analógicos a la unidad de estudio hidrográfico conocida como cuenca. CONCEPTOS BÁSICOS CIENCIAS AUXILIARES DE LA HIDROLOGÍA Ciencias que tienen mayor grado de interrelación con la Hidrología: Hidrometereología: Estudia las fases atmosféricas y terrestres del ciclo hidrológico, y en especial las relaciones de influencia mutua que en ellas intervienen. Meteorología: Estudia los fenómenos atmosféricos y sus componentes en función del tiempo. Climatología: Estudia las propiedades estadísticas de la atmósfera a largo plazo. C.L.V.P. Geología: Estudia la constitución de la Tierra y los fenómenos que han ocurrido en ella desde que quedó completamente consolidada hasta nuestros días. Oceanografía: Estudia la profundidad y naturaleza del fondo de los mares y océanos, y las propiedades físicas y químicas de sus aguas. CONCEPTOS BÁSICOS IMPORTANCIA La hidrología proporciona métodos para resolver problemas que se presentan en el diseño, la planeación y la operación de estructuras hidráulicas. Entre estos problemas se pueden mencionar: 1. Determinar si el volumen aportado por una cierta corriente es suficiente. 2. Definir la capacidad de diseño de obras hidráulicas. C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS IMPORTANCIA 1. Volumen aportado por una cierta corriente El abastecimiento de agua potable a una población El abastecimiento de agua potable a una industria Satisfacer la demanda de un proyecto de irrigación Satisfacer la demanda de un proyecto de generación de energía eléctrica Permitir la navegación C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS IMPORTANCIA 2. Capacidad de diseño de obras C.L.V.P. Alcantarillas Puentes Estructuras para el control de avenidas Presas Vertedores Sistemas de drenaje Agrícola Poblaciones Carreteras Aeropuertos CONCEPTOS BÁSICOS Algunos ejemplos de obras en las que se aplicó Hidrología C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS Algunos ejemplos de obras en las que se aplicó Hidrología C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS Algunos ejemplos de obras en las que se aplicó Hidrología C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS Algunos ejemplos de obras en las que se aplicó Hidrología C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS Algunos ejemplos de obras en las que se aplicó Hidrología C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS Algunos ejemplos de obras en las que se aplicó Hidrología C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS Algunos ejemplos de obras en las que se aplicó Hidrología C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS Algunos ejemplos de obras en las que se aplicó Hidrología C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS EL CICLO HIDROLÓGICO Se denomina ciclo hidrológico, al conjunto de cambios que experimenta el agua en la naturaleza, tanto en su estado (sólido, líquido, gaseoso), como en su forma (agua superficial, agua subterránea, etc.). C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS EL CICLO HIDROLÓGICO C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS EL CICLO HIDROLÓGICO Suelo Agua subterránea C.L.V.P. Océano Superficie Almacenaje en ríos Atmósfera E Evaporación R Escurrimiento superficial I Infiltración P Precipitación Gs Escurrimiento subsuperficial D Descarga a los océanos T Transpiración G Escurrimiento subterráneo Re Recarga CONCEPTOS BÁSICOS TASAS DE MOVIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL DEL AGUA EN LA TIERRA C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS SISTEMAS: CONCEPTO. Un sistema es un conjunto de elementos y procesos relacionados entre sí, que actúan sobre una variable de entrada para convertirla en salida. El ciclo hidrológico puede tratarse como un sistema cuyos componentes son precipitación, evaporación, escorrentía y las demás fases que intervienen en el mismo. C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS SISTEMAS: REPRESENTACIÓN C.L.V.P. EL CICLO HIDROLÓGICO COMO SISTEMA CONCEPTOS BÁSICOS SISTEMAS: REPRESENTACIÓN Subsistema de agua atmosférica (A), que contiene los procesos de precipitación, evaporación, intercepción y transpiración. Subsistema de agua superficial (B), que contiene los procesos de flujo superficial, escorrentía superficial y, nacimientos de agua sub superficial y subterránea y escorrentía hacia ríos y océanos. Subsistema de agua sub superficial (C), que contiene los procesos de infiltración, recarga de acuíferos, flujo sub superficial y flujo de agua subterránea, el flujo sub superficial ocurre en la capa de suelo cercana a la superficie, mientras que el flujo de agua subterránea lo hace en estratos profundos de suelo y roca. C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS SISTEMAS: REPRESENTACIÓN Un sistema hidrológico se define como una estructura o volumen en el espacio rodeado por una frontera, que acepta agua y otras entradas, opera con ellas internamente y las produce como salidas. Esquemáticamente, la operación del sistema así concebido puede representarse de la siguiente manera: C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS SISTEMAS: REPRESENTACIÓN La cuenca como sistema hidrológico C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS MODELOS HIDROLÓGICOS: DEFINICIÓN. Se define un modelo de un sistema como la conceptualización de las interrelaciones y respuestas de un sistema real, a la que se incorpora la esencia del mismo, y que es capaz de predecir las interacciones principales y sus respuestas a un conjunto de condiciones propuesto, es decir es la representación artificial del sistema. C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS MODELOS HIDROLÓGICOS: CLASIFICACIÓN Los modelos hidrológicos pueden dividirse en dos categorías: Modelos físicos y modelos abstractos. C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS MODELOS HIDROLÓGICOS: CLASIFICACIÓN Modelos físicos: Son aquellos modelos en que se usa una representación material del sistema, este tipo de modelos comprende: a) Modelos a escala Son aquellos que representan el sistema en una escala reducida, tal como los modelos de una estructura de control de una obra hidráulica. b) Modelos Análogos Que usan otro sistema físico que posea propiedades similares a las del prototipo. C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS MODELOS HIDROLÓGICOS: CLASIFICACIÓN Modelos abstractos: Este tipo de modelos son los más extendidos en hidrología, representan el sistema en forma matemática, por lo general se los conoce como modelos matemáticos. Están constituidos por un conjunto de ecuaciones que describen y representan el sistema real, describiendo las variables de entrada y salida. Estas variables pueden ser funciones del espacio y del tiempo y también pueden ser variables probabilísticas o aleatorias. C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS MODELOS HIDROLÓGICOS: CLASIFICACIÓN Modelos abstractos: C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS ECUACIÓN DE BALANCE HÍDRICO En todo ciclo cerrado, el principio fundamental indica que la masa no se destruye ni se crea, tal es el caso en el ciclo hidrológico, de esto se tiene la ecuación de balance hídrico (Campos Aranda, 1988; Shaw, 1983) C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS ECUACION DE BALANCE HIDRICO REPRESENTACION DEL BALANCE HIDRICO DE UN REGION C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS ECUACION DEL BALANCE HIDRICO La ecuación de balance hídrico sobre el terreno será: La ecuación de balance hídrico bajo el terreno será: Donde se tiene que: P = precipitación, E = evaporación, T = transpiración, R = escurrimiento superficial, I = infiltración, G = escurrimiento subterráneo, S = término referido al almacenamiento. C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS ECUACION DEL BALANCE HIDRICO Finalmente, para toda la cuenca, el balance hídrico general sería: C.L.V.P. CONCEPTOS BÁSICOS ECUACION DEL BALANCE HIDRICO C.L.V.P. BALANCE ANUAL DEL AGUA "Cuanto más numerosas son las cosas que quedan para aprender, menos tiempo queda para hacerlas.“ Marcel Prévost C.L.V.P.
