Introduccion Hidrologia 2016 UNP

8/18/2019 Introduccion Hidrologia 2016 UNP

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HIDROLOGÍINTRODUCCIÓN

IC 4425FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

WALTER LA [email protected]


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Datos Generales

•

Curso : Hidrología• Semestre : 2016 – I• Departamento : Ingeniería Civil• Créditos : 04 créditos• Condición : Obligatorio• Docente : MSc. Ing. Walter La Madrid

resentación


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Objetivo Principal de Curso

• Conocimiento de técnicas de Hidrologíapara la determinación de caudales dediseño que permita el manejo optimo ysostenible de los recursos hídricos enProyectos de Ingeniería.


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Objetivos Específicos

Los participantes:• Al término del curso el alumno será capaz de

explicar los conceptos básicos relativos al agua en la

superficie de la Tierra como subterránea,conceptualizando los procesos a los que esterecurso queda sometido y las interrelaciones delagua con el medio.

• Será capaz de cuantificar la disponibilidad delrecurso y variables asociadas, con el fin de definirlos parámetros de diseño de obras de ingeniería.


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Ciclo hidrológico Cuenca hidrográfica Balance hídrico Precipitación Escurrimiento superficial

Caudales médios, mínimos y máximos Capacidad de infiltración de suelos Nociones de águas subterrâneas Evapotranspiraçión Curva de permanência de caudales

Técnicas de medición de variábles hidrológicas Regularización de caudales Laminación de reservorios Impactos de la urbanización en una cuenca hidrográfica

ProgramaFIC


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Metodología

Exposiciones

Desarrollo de trabajos de investigación grupales

Desarrollo de trabajos de investigación individuales

Exposiciones para presentación de trabajos deinvestigación individuales

Exposiciones y plenaria para presentación de trabajosde investigación grupales

Evaluación permanente del curso


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Prácticas y Exámenes

PC 1

PC 2

PC 3

PC 5

Examen parcial(25%)

Examen Final(40%)

PC 4

* No se permite apuntes físicos, ni digitales


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Evaluación

La evaluación se hará en base a los siguientes aspectos:

• Prácticas Calificadas 20%

• Trabajos y Exposición 15%

• Examen Parcial 25%

• Examen Final 40%


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•

La cantidad total de agua en la tierra seestima en 1386 M km 3 – 1337.5 M km 3 de agua está contenida en

los océanos como agua salina. – El resto del agua 48.5 M km 3 esta en los

continentes.•

13.8 M km3

es agua salina• 34.7 M km 3 es agua dulce

– 10.6 M km 3 es liquido y dulce – 24.1 M km 3 es hielo y glaciares en las regiones

polares y en las cimas de las montañas

Cantidad de Agua en la Tierra


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Estimated World Water Quantitites

96%

1%

1%

2% Ocean-salineLand - salineFresh - Liquid

Fresh - Frozen


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Balance hídrico anual GlobalSN Item Oceano Tierra1 Area (km 2) 361.3 148.82 Precipitacion (km 3 /año)

(mm/año)458,000

1270119,000

8003 Evaporacion (km 3 /año)

(mm/año)505,000

140072,000

4844 Esc orrentia hacia el oceano

Rios (km 3 /año)Subterraneo (km 3 /año)

44,7002,200

Total Escorrent. (km 3 /año)

(mm/año)

47,000

316


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Balance Hídrico de ContinentesArea (M km^2)

30.3

8.7 9.8

20.717.8

45

0

10

20

30

40

50

Africa Asia Australia Europe N.Am erica S.America

Precipitation (mm/yr)

686 736 734 670726

1648

0

500

1000

1500

2000

Africa Asia Australia Europe N.America S.America


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Precipitation (mm/yr)

686 736 734 670726

1648

0

500

1000

1500

2000


Evaporation (mm/yr)

547 510415 383

1065

433

0

200

400

600

800

1000

1200


Total Runoff (mm/yr)

139226

319 287293

583

0

100

200

300

400

500

600

700



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Balance Hídrico en los Oceanos

10712 75

167

780

240

1010

12101040

120

1380

1140

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Atlantic Arctic Indian Pacific

Area M km^2

Precp (mm/yr)

Evap. (m m/yr)

Water flow in Ocean

200 230

70 60

350

-300

130

-60

-400

-200

0

200

400

Atlantic Arctic Indian Pacific

Continental Inflow (mm/yr)

water exch. with ocean(mm/yr)


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Aplicación en Ingeniería• La Hidrología encuentra su mayor aplicación

en el diseño y operación de proyectos deingeniería de recursos hídricos.

• Estructuras de almacenamiento tales comoreservorios.

• Calculo de la magnitud de los flujos deinundación para permitir la eliminaciónsegura del exceso de flujos.

•

El caudal mínimo y la cantidad de flujodisponible en distintas estaciones.• La interacción de las estructuras hidráulicas

con olas de inundación, tales como diques,embalses, presas y puentes.


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Algunos titulares con algo en común • ¡Conga vá. Si o Si!

• ¿Habrá suficiente agua para Espinar, que ya viveescasez de este recurso vital, si Majes-Siguas IIse ejecuta?

• Sequía australiana agrava crisis global deproducción de maíz

• Fundación investiga mortandad de peces enLago

• Algarrobos: árboles con sed

FIC Introducción


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PROYECTO ESPECIAL MAJES SIGUAS II

PROYECTO TIA MARIA


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LUNES 20 DE ENERO DEL 2014 | 07:08 Sullana: colapso delsistema de desagüe afecta a más de 200.000Municipio gestiona construcción de planta de tratamiento de aguas residuales.

Desechos en el río Chira producen olores fétidos


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Ciclo HidrológicoFIC


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• De manera sencilla se puede decir que la hidrologíatrata de responder a la pregunta :

Qué pasa con el agua de lluvia ?

• Es una “ciencia de la Tierra” .

Qué es la Hidrología ?FIC

Hidrologia es una ciencia que estudia el agua sobre la Tierra;sus cantidades, distribucion, circulacion, características químicasy físicas, y su relacion con el medio ambiente y con los seresvivos.

Ven Te Chow


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Hidrologia

EIngenieria Hidrológica

FIC


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Qué es la Ingeniería Hidrológica ?

CONCEPTO:

• Utiliza princípios hidrológicos para solucionarproblemas de Ingenieria relacionados a exploracion derecursos hídricos.

• Es una ciencia aplicada.

• Subdivisiones: Hidrogeologia, Hidrologia de Superfície,Hidrologia Estadística etc.

FIC


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Ingenieria Hidrológica

• Abastecimiento• Navegación• Irrigación• Dilución de contaminantes•

Mantenimiento de los ecosistemas• Pesca• Turismo• Recreación• Generación de energia eléctrica

• Relacionada a los usos del agua

FIC


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Usos del agua en el mundo

• En el 2012 el mundo utiliza cinco vecesmás agua que en 1960 .• El volumen de agua dulce en la

superficie de la tierra es relativamentefija. En cierto modo, mientras lapoblación crece y las aspiraciones de los

individuos aumenta, hay una mayorposibilidad de escasez de agua en elmundo .• Perú es uno de los países más ricos enagua? .

FIC


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Abastecimiento de agua

Se estima en 200 litros por habitante pordía de consumo de agua en Perú.

FIC

CaptaciónSuperficial

Subterránea

TransporteConducciónImpulsión

Tratamiento deagua cruda

TransporteConducción

Impulsión

Almacenamiento Redes dedistribución

PrimariasSecundarias

Usuarios

http://prevencion-de-salud.com/wp-content/agua.jpg


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Irrigación

Irrigación:

Un mayor uso en todo el mundo.Mejora de la productividad.Mayores riesgos climáticos.

Irrigacion: algunas dificultades

El uso del agua en las regionessecas.De transferencia de agua.Conflictos con otros usos.

FIC


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Balance Comercial Hídrico

EL AGUA VIRTUAL EN EL MUNDO DEL SIGLOXXI

Dr.- Ing. Arturo Rocha Felices

AGUA UTILIZADA = AGUAPRODUCIDA + AGUA VIRTUAL IMPORTADA - AGUA VIRTUAL EXPORTADA

IMPLICANCIAS DEL AGUA VIRTUAL

Es muy grave que un país tenga una fuertedependencia de la importación de Agua Virtual. Estono es social ni políticamente aceptable; cada país

debería tener “autonomía hídrica” (“independencia hidrológica“) y “soberanía alimentaria” (“autosuficiencia alimentaria”) .


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Irrigacion – agua en la agricultura

Estimativos de consumo de aguapara diferentes productos.

FIC


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Generación de energíaFIC

Irrigacion: transporte de agua en sistemas de canales -


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Ejemplos

Irrigação (métodos):

inundação (arroz)aspersão (pivôs centrais)gotejamento

Irrigacion: transporte de agua en sistemas de canales transposición FIC


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Uso industrial

RefrigeraciónVaporProcesosProductoLimpieza

FIC


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emisiones y tratamiento de aguasresiduales

FIC


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Pesca

turismorecreacionPesca deportiva

FIC

Pesca subsistencia Artesanal comunidadesnativas


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Navegación

Navegación: ventajasmayor capacidad de carga

mas económico para determinadas cargas ($ por Kg relativamente bajo)como minería, granos, madera

FIC


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RecreacionFIC


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SE CAEN, SE CAEN...


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Control de inundaciones

Diques de protección contra inundaciones

FIC


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Control de Inundaciones

Diques de proteção contra cheias

FIC


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Ingenieria Hidrológica

• Control de lluvias• Protección contra las inundaciones• Drenage urbano• Protección / restauración de recursos biológicos• Erosión y sedimentación•

Tratamiento de aguas residuales• Gestión del Agua

• Relacionada al manejo del agua

FIC


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SedimentosFIC


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Mantenimiento de los ecosistemas FIC


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Algunas preguntas típicas:

1) Cuál es el caudal máximo probable en un sitio propuesto parauna presa ?2) Cuál es la disponibilidad de agua de un río y cómo puedenvariar entre las estaciones y de un año a otro ?

3) Cuál es el caudal mínimo de un río que es igualado o superadoel 90% del tiempo ?4) Cuál es el volumen de un reservorio necesario para garantizarun cierto caudal aguas abajo ?

5) Cuál es el tamaño adecuado de un vaso de almacenamientopara limitar las inundaciones aguas abajo a un nivel fijo ?

6) Cuál debe ser la capacidad de un canal o una alcantarilla paraevitar inundaciones en determinadas zonas ?

FIC


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7) Cual es el flujo necesario para mantener una determinadaespecie o ecosistema en un río ?8) Como los cambios en el régimen hidrológico como resultado delas actividades humanas pueden afectar a las variables físicas que

dependen de los ecosistemas ?9) Cuál será la disponibilidad de agua para la generación deenergía durante la próxima temporada seca ?10) Considerando que no habrá suficiente agua para generarenergía durante el próximo año, cuando deberían estar vinculadoslas plantas de energía ?11) Cuál debe ser el generador de energía y de la turbina que seinstalará en una nueva hidroeléctrica ?

Algunas preguntas nuevas:FIC


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Algunas preguntas másFIC

12) Considerando que la cantidad de agua en una cuenca es muybaja, cual debería ser la prioridad de los usos ?

13) Cómo el cambio climático podría afectar a la hidrología ?

14) Como la urbanización afecta a los caudales máximos ?

15) Cuál es el efecto de la deforestación sobre el flujo de los ríos ?

16) Cuál es el efecto de las plantaciones de orilleros en el caucede un río ?


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Uso consuntivo• Abastecimiento urbano• Abastecimiento industrial• Irrigacion• Abrevaderos para animales

Uso no consuntivo• Geracion de energia eléctrica• Navegacion• Recreacion

Manejo ambiental• Recojo, eliminación y transformación de contaminantes • Gestión de la Calidad Ambiental • Protección / restauración de recursos biológicos

Usos consuntivos y no consuntivosFIC


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Variabilidad de caudales:FIC


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• DINGMAN, S. L. 2002Physical Hydrology. Prentice Hall, Upper Saddle River, 646pp.• HORNBERGER, G. M.; Raffensperger, J. P.; Wiberg, P. L.; Eshleman, K. N. 1998

Elements of Physical Hydrology . Johns Hopkins University Press. Baltimore.• LINSLEY, R. K.; KOHLER, M. A.; PAULHUS, J. L. H. 1975Hydrology for Engineers .McGraw-Hill.

• MAIDMENT, D. 1993 Handbook of hydrology. McGraw-Hill New York• MANNING, J. C. 1997 Apllied principles of hydrology . Prentice Hall. New Jersey.• McCUEN, R. H. 1989 Hydrologic analysis and Design . Prentice Hall, New Jersey. 867pp.• PONCE, V. M. 1989 Engineering Hydrology: Principles and practices. Prentice Hall. New

Jersey.• WARD, A. D.; TRIMBLE, S. W. 2003Environmental Hydrology . Lewis, Boca Raton.

475pp.• WISLER, C. O. e BRATTER, E.F. Hidrologia. Ao Livro Técnico. Rio de Janeiro, 1964.

484p.• WURBS, R. A.; JAMES, W. P. 2001 Water Resources Engineering. Prentice Hall, Upper

Saddle River. 828pp.• BRUTSAERT, W. 2005 Hydrology: An Introduction . Cambridge, New York, 605pp.•

DAVIE, T. 2003 Fundamentals of Hydrology . Routledge, New York, 169pp.

BibliografiaFIC

• Chow, V. T., D. R. Maidment, and L. W. Mays, 1988. Applied Hydrology, McGraw-Hill.• Viessman, W. and G. L. Lewis, 2012. Introduction to Hydrology, Prentice Hall.• Brutsaert, W. H., 2005. Hydrology: An Introduction, Cambridge University Press.• Bedient, P. B. and W.C. Huber, 2012. Hydrology and Floodplain Analysis, Prentice Hall.


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Walter W. La Madridl d id@ h

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