Primer Cuestionario De Hidrología. 21 De Febrero De 2019.docx

MECANICA DE MATERIALES TAREA 1 UNIDAD 1

08 DE MARZO DE 2019 IVER EDUARDO CRUZ BARRADAS 15520222

Iver Eduardo cruz barradas 15520222 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHILPANCINGO PRIMER CUESTIONARIO DE HIDROLOGÍA, CORRESPONDIENTE AL SEXTO SEMESTRE DE LA CARRERA DE INGENIERO CIVIL. TEMAS: CICLO HIDROLÓGICO Y CUENCA HIDROLÓGICA. 1.- DEFINA EL CONCEPTO DE HIDROLOGÍA, ASÍ COMO LA RAZÓN DEL ESTUDIO DE LA MISMA Y, Y ADEMÁS, DESCRIBA CON DETALLE, QUÉ ES EL CICLO HIDROLÓGICO Y SUS PRINCIPALES COMPONENTES.

R = podemos entender que la hidrología es una rama de las ciencias de la tierra que estudia el agua, su ocurrencia, su circulación distribución en la superficie terrestre, sus propiedades químicas, físicas, mecánicas, como también se encarga de estudiar las su relación con el medio ambiente, incluyendo los seres vivos. El ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico, describe el movimiento continuo y cíclico del agua en el planeta Tierra. El agua puede cambiar su estado entre líquido, vapor y hielo en varias etapas del ciclo, se sabe que en la Tierra permanece relativamente constante con el tiempo, las moléculas de agua individuales pueden circular muy rápido. El sol dirige el ciclo calentando el agua de los océanos. Parte de esta agua se evapora. El hielo y la nieve se pueden sublimar directamente en vapor de agua. Las corrientes de aire ascendentes toman el vapor de la atmósfera, junto con el agua de evapotranspiración, que es el agua procedente de las plantas y la evaporación del suelo. El vapor se eleva en el aire, donde las temperaturas más frías hacen que se condense formando las nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes alrededor del globo. Las partículas de las nubes chocan, crecen y caen del cielo como precipitación. Algunas caen como precipitación en forma de nieve y pueden acumularse en los casquetes polares y glaciares, que almacenan el agua congelada durante miles de años. En climas más cálidos, los bloques de nieve que se llegan a acumular en algunas zonas elevadas, a menudo se descongelan y se derriten cuando llega la primavera, y el agua derretida fluye por la tierra. La mayor parte de la precipitación cae sobre los océanos o la tierra, donde, debido a la gravedad, fluye sobre la superficie. Una parte de ese agua llega a los ríos a través de valles, y la corriente mueve el agua hacia los océanos. El agua filtrada pasa a las aguas subterráneas, que se acumulan y son almacenadas como agua dulce en lagos. No toda el agua fluye por los ríos. La mayor parte de ella empapa la tierra como infiltración. Un poco de agua se infiltra profundamente en la tierra y rellena acuíferos (roca su superficial saturada), que almacenan cantidades enormes de agua dulce durante períodos largos del tiempo. Algunas infiltraciones permanecen cerca de la superficie de la tierra y pueden emerger, acabando como agua superficial (y oceánica). Algunas aguas subterráneas encuentran grietas en la tierra y emergen. Con el tiempo, el agua sigue fluyendo, para entrar de nuevo en el océano, donde el ciclo se renueva. Concluimos que el ciclo hidrológico sucede de la siguiente manera 1 Evaporación: paso de agua a gas 2 Condensación: formación de nubes 3 Precipitación: paso de gas a agua o nieve 4 Infiltración: el agua de la superficie penetra en el subsuelo 5 Escorrentía: movimiento del agua a través de la superficie 6 Circulación subterránea: ciclo del agua del subsuelo

Iver Eduardo cruz barradas 15520222 2.- ¿CUÁL ES EL VOLUMEN DE AGUA QUE SE ESTIMA EN LA HIDROSFERA TERRESTRE, Y CÓMO SE DISTRIBUYE EN PORCENTAJES APROXIMADOS (AGUA SALADA Y AGUA DULCE)?

Se calcula que la cantidad de agua que hay en la hidrosfera es de unos 1500 millones de kilómetros cúbicos, de los cuales, el 95% es agua salada y el 5% restante, agua dulce Del agua dulce, el 80% se encuentra en forma de hielo o nieve y el 20% en forma líquida. Por lo anterior, sólo el 1% del agua total de la hidrosfera es económicamente aprovechable por el hombre. De esta agua disponible, el 80% corresponde a aguas subterráneas, y de éstas, el 50% se localizan abajo de los mil metros de profundidad 3.- ¿POR QUÉ EL AGUA DE MAR ES SALADA?

La razón por que el agua del mar es salada es porque durante millones de años los ríos han ido depositando en el océano diferentes sales minerales procedentes de la erosión de las rocas, por el arrastre de las mismas. 4.- ¿CUÁL ES LA PRECIPITACIÓN MEDIA ANUAL EN EL PAÍS (MÉXICO), Y QUÉ PORCENTAJE DE ELLA ESCURRE SUPERFICIALMENTE, EN PROMEDIO?

en la República Mexicana se precipita un volumen medio anual de 1.53 billones de metros cúbicos de agua, equivalente a una lámina de 780 mm, en todo el territorio. Aproximadamente, un poco más de la cuarta parte del agua llovida, unos 410,000 millones de metros cúbicos constituyen el escurrimiento superficial del país. 5.- ¿CÓMO SE DISTRIBUYE ESPACIAL Y TEMPORALMENTE EL AGUA EN MÉXICO?; Y DIGA ¿CUÁLES CREE QUE SON LOS PRINCIPALES USOS DEL AGUA EN EL PAÍS?

En el país la esta distribuidos en forma tan irregular que prácticamente impide su aprovechamiento en forma raciona Específicamente, más del 65% de su superficie es árida o semiárida, y en esa porción del territorio, apenas existe el 20% del escurrimiento en ríos. No obstante, en esta parte se desarrolla gran actividad productiva que conlleva una demanda importante de agua, al localizarse las dos terceras partes de la población, más del 70% de la industria manufacturera y el 90% de la superficie de agricultura de riego. En cambio en las zonas lluviosas litoral y sureste, de clima húmedo y subhúmedo, que representa sólo el 35% del país, el escurrimiento aportado por los ríos es del 80% y en ella vive sólo el 24% de la población y la industria manufacturera es incipiente, por lo cual la demanda del líquido es mucho menor Las presas son un medio ideal para almacenar temporalmente el agua y así poder aprovecharla en forma eficiente. Gracias a que el agua se controla y regula para servir a una amplia variedad de propósitos. El principal uso del agua en nuestro país es para abastecer el campo de la agricultura, abastecimiento público, se llega a utilizar para generadores termoeléctricos o para la industria autoabastecida entre otros consumos. 6.- MENCIONE AL MENOS CINCO OBJETIVOS POR LOS QUE SE CONSTRUYEN LA OBRAS HIDRÁULICAS, Y MENCIONE AL MENOS UNOS 5 TIPOS DE OBRAS HIDRÁULICAS.

Abasteciendo de agua, trasporte de agua, almacenamiento de agua, generar energía eléctrica, drenar aguas pluviales, ayudar con los sistemas de riego. Canales, presas, drenaje, estación de bombeo, red de abastecimiento de agua potable, sistema de riego

Iver Eduardo cruz barradas 15520222 8.- MENCIONE CUÁLES SON LAS OBRAS QUE CONSTITUYEN UNA PRESA PARA RIEGO Y UNA PARA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA?

Sus componentes hidráulicos para una presa de riego son:         

Aspersores; Bocatoma; Canales de riego con todos sus componentes; Canales de drenaje; Dispositivos móviles de riego por aspersión; Embalse; Estación de bombeo; Pozos; Tuberías;

En una presa que este diseñada para generar energía

        

Tubería forzada Presa Turbina hidráulica Generador eléctrico Transformador Líneas eléctricas Compuertas y válvulas hidráulicas Rejas y limpia rejas Embalse



Río

9.- DEFINA LO QUE ES UNA CUENCA HIDROLÓGICA, CÓMO SE CLASIFICAN ÉSTAS Y QUÉ ENTIENDE POR CONCEPTO DE PARTEAGUAS.

La cuenca es un concepto geográfico e hidrológico que se define como el área de la superficie terrestre por donde el agua de lluvia, nieve o deshielo escurre y transita o drena a través de una red de corrientes que fluyen hacia una corriente principal, y por ésta hacia un punto común de salida. Éste puede ser un almacenamiento de agua interior, como un lago, una laguna o el embalse de una presa, en cuyo caso se llama cuenca endorreica. Cuando las descargas llegan hasta el mar se le denomina cuenca exorreica. Normalmente la corriente principal es la que define el nombre de la cuenca. De acuerdo al criterio de Rolando Springall se pueden clasificar en función de su área. Área de la cuenca (Km2) Menos de 25 25 – 250 250 – 500 500 – 2500 2500 – 5000 >5000

Tamaño de la cuenca Muy pequeña Pequeña Intermedia – Pequeña Intermedia – Grande Grande Muy grande

Iver Eduardo cruz barradas 15520222 Y el parte agua es una línea imaginaria que nos ayuda a delimitar el área de la cuenca, que pasa por las partes mas elevadas de las montañas, existen 2 tipos parte aguas angosto y parte aguas plano.

10.- MENCIONE LAS CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES QUE DEFINEN UNA CUENCA HIDROLÓGICA Y MENCIONE AL MENOS 10 NOMBRES DE LOS RÍOS MÁS IMPORTANTES DEL PAÍS, INCLUYENDO ÁREA, ESCURRIMIENTO MEDIO ANUAL Y A QUÉ LITORAL DESEMBOCAN.

Las principales características de una cuenca son:   

La curva de las cotas superficiales: es una indicación del potencial hidroeléctrico de la cuenca. El coeficiente de forma: da indicaciones preliminares de la onda de avenida que es capaz de generar. El coeficiente de ramificación: también da indicaciones preliminares respecto al tipo de onda de avenida.

11.- DEFINA, QUÉ ENTIENDE POR DENSIDAD DE DRENAJE EN UNA CUENCA.

El Sistema de Drenaje de una Cuenca Hidrográfica es el que constituyen el cauce principal y sus tributarios o afluentes. La forma en que estén conectados estos cauces en una cuenca determinada, influye en la respuesta de ésta a un evento de precipitación. La densidad del drenaje Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua dentro de la cuenca y el área total de ésta:

Donde ΣLci, es la longitud total de los cauces de agua en Km. Generalmente la Densidad de Drenaje es expresada en Km/Km2, tomando valores que van desde 0,5 Km/Km2 (cuencas con drenaje pobre) hasta 3,5 Km/Km2 (cuencas excepcionalmente bien drenadas).

Iver Eduardo cruz barradas 15520222 Finalmente hay que destacar que, en la medida que los parámetros asociados al Sistema de Drenaje de la Cuenca Hidrográfica son de mayor magnitud, es de esperarse que el Tiempo de Concentración tienda a ser menor con la consiguiente mayor capacidad de producción de caudal superficial por parte de la Cuenca. De esta forma conoces ahora unos cuantos factores que te permitirán inferir cómo es la respuesta de diferentes cuencas en función de su forma así como su relación con el respectivo Tiempo de Concentración.

12.- DIGA POR QUÉ CREE QUE ES IMPORTANTE MEDIR EL COMPORTAMIENTO DE LA LLUVIA Y LA EVAPORACIÓN?

Para lograr tener un conocimiento de las cantidades de agua que han caído en el predio, la regularidad y como han venido transcurriendo las precipitaciones en la zona, para poder asi aprovechar al máximo la lluvia. Como por ejemplo Hacer la medición resulta de gran relevancia si se quiere conocer el balance hídrico para algún cultivo, obtenido datos de cuánta agua esta cayendo y cuanto nos va hacer falta sobrar.

13.- MENCIONE LA CLASIFICACIÓN DEL TIPO DE CORRIENTES, DE ACUERDO AL COMPORTAMIENTO DE SU ESCURRIMIENTO EN EL TIEMPO?



Dependiendo del tipo de escurrimiento, el cual está relacionado con las características físicas y condiciones climáticas de la cuenca, todas las corrientes se dividen en tres clases:



CORRIENTE PERENNE: Es aquella que contiene agua todo el tiempo, ya que aún en tiempo de sequía es abastecida continuamente, pues el nivel freático permanece siempre por arriba del fondo del cauce.



CORRIENTE INTERMITENTE: Es aquella que lleva agua la mayor parte del tiempo, pero principalmente en época de lluvias; su aportación cesa cuando el nivel freático desciende por debajo del fondo del cauce.



CORRIENTE EFIMERA: Es aquella que sólo lleva agua cuando llueve e inmediatamente después.

Iver Eduardo cruz barradas 15520222 14.- ¿CÓMO DEFINIRÍA LA PENDIENTE DE UNA CUENCA, Y CUÁLES SON LOS MÉTODOS PARA OBTENERLA? Se puede definir como la representación de uno de los factores físicos que explican la relación del tiempo del flujo sobre el terreno y su influencia directa sobre la magnitud de las avenidas o crecidas. Resume una compleja relación entre el escurrimiento superficial, la infiltración, la humedad del suelo y la contribución del agua

CRITERIO DE ALVORD Analiza la pendiente existente entre curvas de nivel, trabajando con la faja definida por las líneas medias que pasan entre las curvas de nivel

cálculo de la pendiente según Alvord

Siendo: Si = pendiente de la faja analizada i D = desnivel entre líneas medias, aceptado como desnivel entre curvas (equidistancia) Wi = ancho de la faja analizada i ai = área de la faja analizada i li = longitud de la curva de nivel correspondiente a la faja analizada i Así la pendiente media de la cuenca será el promedio pesado de la pendiente de cada faja en relación con su área:

Iver Eduardo cruz barradas 15520222

Siendo: S pendiente media de la cuenca L longitud total de las curvas de nivel dentro de la cuenca (Tabla 1) A área de la cuenca

CRITERIO DE HORTON Consiste en trazar una malla de cuadrados sobre la proyección planimétrica de la cuenca orientándola según la dirección de la corriente principal. Si se trata de una cuenca pequeña, la malla llevará al menos cuatro (4) cuadros por lado, pero si se trata de una superficie mayor, deberá aumentarse el número de cuadros por lado, ya que la precisión del cálculo depende de ello. Una vez construida la malla, se miden las longitudes de las líneas de la malla dentro de la cuenca y se cuentan las intersecciones y tangencias de cada línea con las curvas de nivel.

Siendo: Sx = pendiente en el sentido x Sy = pendiente en el sentido y Nx = número total de intersecciones y tangencias de líneas de la malla con curvas de nivel, en el sentido x Ny = número total de intersecciones y tangencias de líneas de la malla con curvas de nivel, en el sentido y D = equidistancia entre curvas de nivel Lx = longitud total de líneas de la malla en sentido x, dentro de la cuenca Ly = longitud total de líneas de la malla en sentido y, dentro de la cuenca Horton considera que la pendiente media de la cuenca puede determiarse como:

Iver Eduardo cruz barradas 15520222 Siendo: S pendiente media de la cuenca N Nx + Ny L ángulo dominante entre las líneas de malla y las curvas de nivel L Lx + Ly Como resulta laborioso determinar la sec(L) de cada intersección, en la práctica y para propósitos de comparación es igualmente eficaz aceptar al término sec(L) igual a 1, o bien considerar el promedio aritmético o geométrico de las pendientes Sx y Sy como pendiente media de la cuenca promedio aritmético

promedio geométrico

Criterio de NASH

Actuando en forma similar al criterio de Horton, se traza una cuadrícula en el sentido del cauce principal que debe cumplir la condición de tener aproximadamente 100 intersecciones ubicadas dentro de la cuenca. En cada una de ellas se mide la distancia mínima (d) entre curvas de nivel, la cual se define como el segmento de recta de menor longitud posible que pasando por el punto de intersección, corta a las curvas de nivel más cercanas en forma aproximadamente perpendicular. La pendiente en ese punto es:

cálculo de la pendiente de la cuenca según Nash

Siendo: Si = pendiente en un punto intersección de la malla D = equidistancia entre curvas de nivel di = distancia mínima de un punto intersección de la malla entre curvas de nivel

Iver Eduardo cruz barradas 15520222

Siendo: S = pendiente media de la cuenca n = número total de intersecciones y tangencias detectadas

15.- MENCIONE ALGUNOS MÉTODOS PARA OBTENER LA PENDIENTE DEL CAUCE DE UNA CORRIENTE. •

El perfil del cauce se representa llevando en una gráfica los valores de sus distancias horizontales, medidas sobre el cauce, contra sus cambios de elevaciones respectivas, los perfiles típicos de los cauces naturales son cóncavos hacia arriba.

•

En general la pendiente de un tramo de río se considera como el desnivel de los extremos del tramo dividido entre la longitud horizontal de dicho tramo.

S H

H L

S Donde

L

H L

H = Desnivel entre los extremos del tramo del cauce, en m. L = Longitud horizontal del tramo de cauce, en m. S = Pendiente del tramo de cauce. Conforme disminuya la longitud del tramo por analizar, la definición anterior se aproxima más a la pendiente real del cauce. Otra forma de evaluar la pendiente de un cauce, es compensando el perfil con una recta que parta del extremo inferior del cauce y que contenga la misma área abajo y arriba respecto al perfil del cauce.

CHILPANCINGO, GRO, A 26 DE FEBRERO DE 2019.