Hidrologia

UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

CURSO: HIDROLOGIA GENERAL

VERANO 2019

1.- La Hidrología.- Definición, Historia, Importancia, ámbito de aplicación, El Agua, Clases de aguas, sus derivados, formas y cantidades de agua en el mundo.

CLASE I SEMANA

DEFINICIONES 

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Concepto.- La hidrología es la ciencia que estudia la circulación del agua en la naturaleza (ciclo hidrológico) cualitativa y cuantitativamente. Específicamente, estudia el agua sobre la superficie de la tierra, en el subsuelo y en la atmósfera, con referencia a la evaporación y la precipitación. Hidrología.- (Hidro=Agua. Logos=Estudio), Es la ciencia que trata sobre las aguas de la tierra, su existencia, distribución y circulación, sus propiedades físicas y químicas y su interacción con el medio ambiente y con los seres vivos, en particular con los seres humanos. La hidrología puede definirse como la disciplina que trata de las propiedades, existencia, distribución y movimiento del agua sobre y debajo de la superficie de la tierra, sus conocimientos se aplican al uso y control de los recursos hídricos en los continentes del planeta.

HISTORIA DE LA HIDROLOGIA 

1) El período de la especulación (antigüedad – 1400)

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El hombre comenzó a distinguir su entorno natural y sus características, descubrió la importancia del agua, su utilización, las graves consecuencias de sus faltas y de sus excesos.

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5.000 años atrás, existieron culturas que desarrollaron importantes obras hidráulicas, a lo largo de los grandes ríos del Asia Menor y del Nilo Inferior. Irrigación y drenaje, protección frente a crecidas y de agua, su concepción indica conocimiento básico de hidrología.

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4.000 años atrás, medía los niveles del río Nilo y sólo era accesible a los sacerdotes, los que, de acuerdo a los valores observados, fijaban el monto de los impuestos.

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400 a.C., relativos a temas de política y administración, se cita que las mediciones de precipitación eran tomadas como base para la fijación del impuesto a las tierras.

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Las civilizaciones asiáticas antiguas: Los chinos registraron observaciones de lluvias, nevisca, nieve y viento en el oráculo de huesos de Anyang hacia el año 1.200a.C. Probablemente usaron pluviómetros alrededor del año 1.000a.C. y establecieron una medición a.C. En la India, las primeras mediciones cuantitativas de lluvia datan de la segunda parte del siglo IV a.C. El concepto de ciclo hidrológico dinámico pudo haber surgido en China hacia el año 900 a.C., en la India hacia el año 400 a.C. y en Persia alrededor del siglo X, pero estas ideas tuvieron muy poco impacto sobre el pensamiento occidental.

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Los filósofos griegos desarrollaron hipótesis del ciclo hidrológico, el caso del río Nilo y las zonas karsticas de Grecia, con sus oquedades y aguas subterráneas. Los egipcios no imaginaron la escasez de precipitaciones en su propio territorio.

HISTORIA DE LA HIDROLOGIA 

Tres hipótesis relativas:

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a) La hipótesis del ascenso del agua en el interior de la tierra firme. De acuerdo a esta teoría de Mileto (-639 a -545) y Platón (-428 a -347), el agua (“origen de todas las cosas”) se infiltraba desde el mar hacia la tierra, donde percolaba hacia el interior y ascendía, aflorando en las nacientes de ríos y arroyos.

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b) La hipótesis meteorológica (Ciclo atmosférico). Esta teoría reconoce diversos elementos del ciclo hidrológico. Según Anaximandro de Mileto (-610 a -547), “la lluvia proviene de la humedad, que el sol le quitó a la tierra”. Xenófanes estableció alrededor de 500 a.C., que la evaporación del agua del mar constituía la fuente principal de la humedad atmosférica y que los ríos eran alimentados por las lluvias. Teofrasto (-372 a -287), describió en forma correcta el ciclo hidrológico en la atmósfera.

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c) La hipótesis de la transformación del aire en agua en el interior de la corteza terrestre, según Aristóteles (-384 a -322) en su obra Meteorológica, en la tierra se va formando en forma permanente el aire atmosférico que penetra los poros y grietas de la capa superficial.

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Arquitecto e ingeniero romano Marco Vitruvio, concibió que el agua subterránea se deriva principalmente de la lluvia y la nieve infiltradas a través de la superficie del suelo.

QUE ES EL AGUA?

POR QUE ES IMPORTANTE EL AGUA?

DE DONDE PROVIENE EL AGUA?

QUE ES EL CALENTAMIENTO GLOBAL?

PARA QUE USAMOS EL AGUA?

EL AGUA Y EL TIEMPO

El agua de nuestro planeta se conoce con el nombre de hidrosfera, término que alude a este elemento en sus tres estados: gaseoso (vapor), sólido (hielo) y líquido (agua). El tiempo medio que una molécula de agua permanece en los distintos tramos del ciclo es: Fases En la Atmósfera En los ríos

Tiempo 9 -

10 días

12 -

20 días

En los Lagos

1 - 100 años

En Acuíferos

300 años

En Océanos

3 000 años

DISPONIBILIDAD DE AGUA EN EL PERU Vertiente del Pacífico 53 cuencas hidrográficas 37,363 MMC La mayoría son de régimen hídrico estacional

Vertiente del Atlántico 44 cuencas hidrográficas 1´998,752 MMC Ocupa la mayor parte del territorio nacional

Vertiente del lago Titicaca 09 cuencas hidrográficas 10,172 MMC Sus aguas en el Lago Titicaca

DISPONIBILIDAD DE AGUA EN EL PERU PACÍFICO 1.8% disp.de agua 70 % población 2,027 m3/hab

ATLÁNTICO 97.7% disp. agua 26% población 292,000 m3/hab

TITICACA 0,5% disp. agua 4% población 9,715 m3/hab

COSECHA DE AGUA EN LA REGION En las zonas altas de Moquegua y Arequipa la precipitación pluvial es 600 mm promedio al año, y significa 600 litros/m2 de tierra al año, equivalente a 600,000 m3 por Km2 al año; lo que podría ser suficiente para asegurar cualquier cosecha de granos o tubérculos.

Para ello, debemos recoger el agua en las formas o sistemas más convenientes, agua que no sólo cubriría nuestras necesidades, si no generarían manantiales, arroyos y ríos permanentes, para abastecer no sólo a la sierra sino también a la costa.

SEQUIA Se producen frecuentemente en la sierra de nuestro país, tiene la particularidad de dos períodos definidos: El lluvioso que se inicia en el mes de setiembre a abril donde y el período seco (mayo – agosto). Las regiones más propensas de ocurrencia de sequías es: Ayacucho, Huancavelica, Apurímac, Puno, Cuzco, Tacna, Moquegua y Arequipa.

El 70% de la población económicamente activa de estas zonas, se dedica a la agricultura y ganadería. Los cultivos están supeditados al riego de lluvia. El pastoreo y la vegetación depende de las precipitaciones.

AGRICULTURA DOMINA USO DEL AGUA, PERO SU PARTE DISMINUIRÁ

RANKING MUNDIAL DE DISPONIBILIDAD ANUAL DE AGUA PERCAPITA

EXCESO DE AGUA

ESCASES DE AGUA

AMBITO DE APLICACIÓN, EN: 

CONSUMO DOMÉSTICO. Comprende el consumo de agua en nuestra alimentación, en la limpieza de nuestras viviendas, en el lavado de ropa, la higiene y el aseo personal...

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CONSUMO PÚBLICO. En la limpieza de las calles de ciudades y pueblos, en las fuentes públicas, ornamentación, riego de parques y jardines, otros usos de interés comunitario, etc..

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USO EN AGRICULTURA Y GANADERÍA. En agricultura, para el riego de los campos. En ganadería, como parte de la alimentación de los animales y en la limpieza de los establos y otras instalaciones dedicadas a la cría de ganado.

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EL AGUA EN LA INDUSTRIA. En las fábricas, en el proceso de fabricación de productos, en los talleres, en la construcción…

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EL AGUA, FUENTE DE ENERGÍA. Aprovechamos el agua para producir energía eléctrica (en centrales hidroeléctricas situadas en los embalses de agua). En algunos lugares se aprovecha la fuerza de la corriente de agua de los ríos para mover máquinas (molinos de agua, aserraderos…)

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EL AGUA, VÍA DE COMUNICACIÓN. Desde muy antiguo, el hombre usó en embarcaciones que permiten navegar por mares, ríos y lagos, utilizando enormes barcos para transportar las cargas pesada que no transportan otros medios.

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DEPORTES. En los ríos, mar, piscinas, lagos, montañas, gran número de deportes: vela, submarinismo, natación, esquí acuático, waterpolo, esquí, patinaje sobre hielo, en los ríos: las cascadas, los arroyos, las olas del mar, las montañas nevadas…

EL AGUA 

El agua (del latín aqua) es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). El término agua generalmente se refiere a la sustancia en su estado líquido, aunque la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo y en su forma gaseosa denominada vapor. Es una sustancia bastante común en el universo y el sistema solar, donde se encuentra principalmente en forma de vapor o de hielo. Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida.

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El agua cubre el 71 % de la superficie de la corteza terrestre.

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Se localiza principalmente en los océanos, donde se concentra el 96.5 % del agua total. A los glaciares y casquetes polares les corresponde el 1,74 %, mientras que los depósitos subterráneos (acuíferos), los glaciares continentales concentran el 1,72 %. El restante 0,04 % se reparte en orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos.

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El agua circula constante un ciclo de evaporación o transpiración (evapotranspiración), precipitación y desplazamiento hacia el mar.

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Los vientos transportan en las nubes como vapor de agua desde el mar y en sentido inverso tanta agua como la que se vierte desde los ríos en los mares, en una cantidad aproximada de 45 000 km³ al año. En tierra firme, la evaporación y transpiración contribuyen con 74 000 km³ anuales, por lo que las precipitaciones totales son de 119 000 km³ cada año.

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El 70 % aproximado, del agua dulce se destina a la agricultura.

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El 20 % aproximado absorve la industria.

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El consumo doméstico absorbe el 10 % restante. El agua potable se incrementa últimamente. La FAO estima uno de cada cinco países en vías de desarrollo tendrá problemas de escasez de agua antes de 2030.

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CLASES DE AGUA 

AGUAS PERMANENTES:

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RIOS:

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Los ríos son aguas superficiales donde discurren las precipitaciones del ciclo hidrológico y son permanentes durante el año, dichas aguas captan las aguas de la cuenca y/o sub cuenca y/o microcuencas.

CLASES DE AGUA     

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AGUAS NO PERMANENTES: AGUAS DE MANANTIALES: Un manantial, naciente o vertiente es una fuente natural de agua que brota del suelo. Puede ser permanente o temporal. AGUAS SUBTERRANEAS: Es el agua que se aloja en los acuíferos bajo la superficie de la Tierra. El volumen del agua subterránea es mucho más importante que la masa de agua retenida en lagos o circulante, y aunque menor al de los mayores glaciares, las masas más extensas pueden alcanzar un millón o más de kilómetros cuadrados. El agua del subsuelo es un recurso importante y de este se abastece a una tercera parte de la población mundial, pero de difícil gestión, por su sensibilidad a la contaminación y a la sobreexplotación. AGUAS SERVIDAS: Es el tipo de agua que está contaminada con sustancias fecales y orina, procedentes de desechos orgánicos humanos o animales. Su importancia es tal que requiere sistemas de canalización, tratamiento y desalojo. Su tratamiento nulo o indebido genera graves problemas de contaminación.

CLASES DE AGUA   

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AGUAS NO PERMANENTES: AGUAS EXCEDENTES DE RIEGO: Estas aguas son el recurso hídrico que no ha sido bien usado, lo cual también se le considera como excedente del agua irrigada en diferentes áreas de riego. Dichas aguas al salir de la zona de riego son consideradas excedentes de riego, esto sucede en sistemas de riego no presurizado y en el sistema de riego por aspersión. AGUAS DE SUPERAVIT (AVENIDAS) Una avenida (conocida en algunos lugares también como crecida —de un río, arroyo, etc. creciente, riada o aguas altas) es la elevación del nivel de un curso de agua significativamente mayor que el flujo medio de éste. Durante la crecida, el caudal de un curso de agua aumenta en tales proporciones que el lecho del río puede resultar insuficiente para contenerlo. Entonces el agua lo desborda e invade el lecho mayor, también llamado llanura aluvial. Son aguas de avenidas de las épocas de lluvias (precipitaciones) que discurren por sobre el nivel de los promedios normales establecidos de los cálculos hidrológicos planteados.

CLASES DE AGUA   

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AGUAS NO PERMANENTES: AGUAS DE NEBLINA (ATRAPANIEBLAS) Los atrapanieblas o captanieblas son un sistema para atrapar las gotas de agua microscópicas que contiene la neblina. Se usan en regiones desérticas con presencia de niebla. Atrapanieblas es el nombre de un proceso conocido como condensación, el vapor de agua atmosférico en el aire se condensa naturalmente en las superficies frías en gotitas de agua líquida conocido como rocío. El fenómeno es más observable en objetos, delgados y planos expuestas incluyendo las hojas de las plantas y hojas de hierba. Como la superficie expuesta se enfría mediante la radiación de su calor hacia el cielo, la humedad atmosférica se condensa a una velocidad mayor que la que se puede evaporar, lo que resulta en la formación de gotitas de agua. AGUAS DESALINIZADAS (DE MAR) El agua de mar es una solución basada en agua que compone los océanos y mares de la Tierra.

TIPOS DE AGUA: SEGÚN SU PROCEDENCIA Y USO: 

Agua potable: es agua que puede ser consumida por personas y animales sin riesgo de contraer enfermedades.

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Agua salada: agua en la que la concentración de sales es relativamente alta (más de 10 000 mg/l).

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Agua salobre: agua que contiene sal en una proporción significativamente menor que el agua marina.

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Agua dulce: agua natural con baja concentración de sales, considerada adecuada, previo tratamiento, para producir agua potable.

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Agua dura. Por el número de átomos de calcio y magnesio presentes.

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Agua blanda. Sin dureza significativa.

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Aguas negras. Después de haber sido contaminada por diversos usos.

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Aguas grises: aguas domésticas.

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Aguas residuales: fluidos residuales en un sistema de alcantarillado.

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Agua bruta: agua que no ha recibido tratamiento de ningún tipo.

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Aguas muertas: agua en estado de escasa o nula circulación.

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Agua alcalina: agua cuyo pH es superior a 7.

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Agua capilar: agua que se mantiene por encima del nivel freático.

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Agua de gravedad: agua en la zona no saturada que se mueve por la fuerza de gravedad.

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Agua de suelo: agua que se encuentra en la zona superior del suelo cedida para la evapotranspiración.

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Agua estancada: agua inmóvil en determinadas zonas de un río, lago, estanque o acuífero.

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Agua freática: Agua subterránea que se presenta en la zona de saturación.

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Agua subterránea: agua que puede ser encontrada en la zona saturada del suelo.

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Agua superficial: toda agua natural abierta a la atmósfera: ríos, lagos, reservorios, océanos, mares.

SEGÚN SUS PROPIEDADES PARA EL CONSUMO 

NO POTABLES: Son aquellas aguas que no son aptas para el consumo humano.

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POTABLES: Sola las aguas que son aptas para el consumo humano. Se consideran aptas aquellas aguas que no tienen materias disueltas perjudiciales para la salud (sustancias en suspensión o microorganismos.)

TIPOS DE AGUAS EMBOTELLADAS:

CANTIDADES ESTIMADAS DE AGUA EN EL MUNDO. CONCEPTO

AREA (106 km²)

VOLUMEN (km³)

% AGUA TOTAL

% AGUA DULCE

OCEANOS

361.3

1,338,000,000

96.5

AGUA SUBTERRANEA DULCE

134.8

10,530,000

0.76

AGUA SUBTERRANEA SALADA

134.8

12,870,000

0.93

HUMEDAD DEL SUELO

82.0

16,500

0.0012

0.05

HIELO POLAR

16.0

24,023,500

1.7

68.6

HIELO NO POLAR Y NIEVE

0.3

340,600

0.025

1.0

LAGOS DULCES

1.2

91,000

0.007

0.26

LAGOS SALINOS

0.8

85,400

0.006

PANTANOS

2.7

11.470

0.0008

0.03

RIOS

148.8

2,120

0.0002

0.006

AGUA BIOLOGICA

510.0

1,120

0.0001

0.003

AGUA ATMOSFERICA

510.0

12,900

0.001

0.04

AGUA TOTAL

510.0

1’385’984,610

100

AGUA DULCE

148.8

35,029,210

2.5

30.1

100

FORMAS DE PRESENTACION DEL AGUA

•Fase sólida: Las partículas en un sólido se encuentran fuertemente ligadas entre ellas. Los cubos de hielo mantienen su forma independientemente del recipiente que los contenga. •Fase líquida: Las partículas ya no están ordenadas. ... •Fase gaseosa: La agitación y el desorden son máximos.

MUCHAS GRACIAS