CURSO : HIDROLOGIA FIDEL GERMAN SAGASTEGUI PLASENCIA

INGENIERO CIVIL COLEGIADO MAGISTER EN GESTION AMBIENTAL

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGOFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

HIDROLOGIAOGIA• 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.

• Aceptando, esta definición ,es necesario limitar la parte de la Hidrología que se estudia en la Ingeniería a una rama que comunmente se denomina Hidrología Aplicada, que incluye el diseño y operación de proyectos de Ingeniería para el control y aprovechamiento del agua.

• EL INGENIERO CIVIL QUE SE OCUPA DE PROYECTAR, CONSTRUIR O SUPERVISAR EL FUNCIONAMIENTO DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS DEBE RESOLVER PROBLEMAS COMO DISEÑAR PUENTES, ESTRUCTURAS PARA EL CONTROL DE AVENIDAS, PRESAS, VERTEDEROS, SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA.

• Las ciencias, en que se apoya la Investigación Hidrológica son básicamente la geografía física, la meteorología, la geología, la hidráulica, las matemáticas y la estadística, aunque también es fácil encontrar relaciones de la hidrología con disciplinas como la física, química, biología, investigación de operaciones y otras.

CICLO HIDROLOGICO Es el conjunto de cambios que

experimenta el agua en la naturaleza, tanto en su estado ( sólido, liquido y gaseoso) como en su forma (agua superficial, agua subterránea, etc).

Es frecuente definir la Hidrología como la ciencia que se ocupa del Estudio del Ciclo Hidrológico.

• Como todo ciclo, el Hidrológico no tiene ni principio ni fin, y su descripción puede comenzar en cualquier punto. El agua que se encuentra sobre la superficie terrestre o muy cerca de ella se evapora bajo el efecto de la radiación solar y el viento. El vapor de agua que así se forma, se eleva y se transporta por la atmósfera en forma de nubes hasta que se condensa y cae hacia la tierra en forma de precipitación.

LA ATMOSFERA• El Interés de su estudio en Hidrología,

radica en que ella, tiene lugar parte del Ciclo Hidrológico. Se define como aquella capa de aire que rodea a la tierra y donde se realiza parte del Ciclo Hidrológico. Su composición Nitrógeno (78%); Oxigeno(21%); Argón (0.94%) ; Otros gases ( 0.06). ( hasta 20Km).

CAPAS DE LA ATMOSFERA• TROPOSFERA: Capa inferior desde nivel del

mar hasta unos 6 Km.( Polos ) y hasta 17 Km ( en el Ecuador). La temperatura disminuye a razón de 0.6 ºC por cada 100 mts de ascenso. Zona de perturbaciones atmosféricas. En ella se forman las nubes, tiene lugar los vientos, las lluvias.

• ESTRATOSFERA: se extiende por encima de la troposfera hasta 30 á 40 km.la temperatura permanece constante en todo su espesor.

• La superficie que separa la tropósfera de la estratósfera es la TROPOPAUSA . Marca el Limite de la Atmosfera meteorológica.

• IONOSFERA : Se ubica encima de la estratosfera y se desvanece gradualmente en el espacio .La temperatura aumenta con la altura.

LA TEMPERATURA• Es un factor importante del ciclo

hidrológico, pues interviene en todas sus etapas. Desde el punto de vista practico, la temperatura interviene como parámetro en las formulas para calcular la evaporación y en las formulas para calcular las necesidades de agua de riego de las plantas.

GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA

• La temperatura disminuye en la tropósfera,en una cantidad que varía, según las condiciones locales, pero que en promedio es de alrededor de 0.6 ºC por cada 100 mts. De ascenso. Esto es lo que constituye el gradiente vertical de temperatura.

INVERSION DE TEMPERATURA• Se llama así al fenómeno que se presenta

bajo ciertas condiciones locales y que consiste en lo siguiente. En las primeras horas del dia, la tierra se encuentra a baja temperatura debido a que en la noche ha perdido gran cantidad de calor; en ausencia de vientos y con el cielo despejado, las capas inferiores de la tropósfera son mas frías que las inmediatas superiores.

RADIACION SOLAR• Es la fuente de energía del ciclo

hidrológico. Es el factor mas importante del ciclo Hidrológico. produce variaciones de calor que se traducen en una mayor o menor evaporación.

• La tendencia actual en Hidrología es que la radiación solar vaya sustituyendo a la temperatura como parámetro en el cálculo de la evaporación y de la transpiración.

HUMEDAD ATMOSFERICA• Expresa el contenido de vapor de agua de

la atmósfera, vapor de agua que proviene de la evaporación que tiene lugar en los espejos de agua, en los suelos húmedos o a través de las plantas.

• La humedad Atmosférica, interesa a la Hidrología por dos motivos: Precipitación y por que determina la velocidad de la Evaporación.

TENSION DE VAPOR• Es la Presión parcial que ejerce el vapor de

agua, Su formula :• ea = p – p’ • Donde : ea = Tensión de vapor

p = Presión de aire húmedo.p’ = Presión de aire seco

TENSION DE VAPOR DE SATURACION (es)Es la Tensión de vapor en un volumen de aire

saturado.Es decir que, a una temperatura t del aire

corresponde un par de valores ea , es. El primero es la tensión de valor actual y el segundo es la tensión de vapor de saturación.

Los valores de la tensión de vapor de saturación dependen pues de la temperatura.

• En Meteorología la unidad elemental de presión es la baria, que equivale a una dina por centímetro cuadrado. El milibar es igual a mil barias y el bar es igual a mil milibares.• 1 bar = 1,000 milibares.• 1 milibar = 1,000 barias• 1 baria = 1 dina / cm2

CONDENSACION• Es el proceso mediante el cual el

vapor de agua pasa al estado líquido. Por enfriamiento, una masa de aire disminuye su capacidad para contener vapor de agua. Todo exceso de vapor de agua se condensa en pequeñas gotitas (neblinas y nubes ).

HUMEDAD ABSOLUTA Y HUMEDAD RELATIVA

• Humedad absoluta es la masa de vapor de agua medida en gramos, contenida en 1m3 de aire.

La humedad relativa es la relación entre la tensión de valor actual y la tensión de vapor de saturación a la misma temperatura.

Se expresa en porcentaje.

LOS VIENTOS• Es el aire en movimiento. Es un factor

importante del ciclo hidrológico porque influye en el transporte del calor y de la humedad y en el proceso de la evaporación.

• El viento es muy susceptible a la influencia del relieve y de la vegetación.(1 nudo =0.514 m/seg = 1.85 Km/h)

VELOCIDAD DE LOS VIENTOS• Escala de Beaufort (consta de 13 grados)

EL CLIMALa palabra Clima deriva de una voz griega

que significa inclinación, aludiendo seguramente a la inclinación del eje terrestre. como se sabe las estaciones tienen lugar debido al movimiento de traslación de la tierra alrededor del sol, con su eje de rotación inclinado con respecto al plano de traslación.

ELEMENTOS

• Los elementos que permiten distinguir un clima de otro son: la temperatura, la precipitación, la presión, el viento y la radiación solar. Los dos primeros son los principales.

FACTORES QUE CONDICIONAN AL CLIMA

• Los factores que condicionan el clima son: la latitud, la altitud, y la continentalidad. La latitud determina la intensidad de radiación solár, la altitud determina la temperatura. La continentalidad se refiere a la mayor o menor proximidad de un lugar a los mares.

CLASIFICACION DE LOS CLIMAS•

c Tomando en cuenta sólo la precipitación:• a) Climas cálidos de clima intertropical• 1. Régimen ecuatorial. Llueve todo el año, presentando dos máximos al

año.• 2. Régimen sub-ecuatorial. Presenta dos períodos secos al año.• 3. Régimen tropical. Presenta un solo período de lluvia.• b) Climas templados• 1. Régimen de climas templados. Presenta lluvia todo el año, casi

uniformemente repartida.• 2. Régimen mediterráneo. Presenta un período fríó y otro caluroso y seco.• c) Clima frío y polar. Corresponde a las altas latitudes.• d) Régimen de zonas desérticas. Las zonas desérticas se encuentran re

partidas en casi todas las latitudes y su presencia se explica generalmente por causas locales que determinan la ausencia de lluvias.-

LOS CLIMAS EN EL PERU• El Perú, por su posición geográfica, debió tener

en toda su amplitud un clima cálido, extremadamente lluvioso. Sin embargo esta característica climática corresponde sólo a nuestra Amazonía. En el resto del país hay una gran diversidad de climas, cuyo origen está en :

• La Cordillera de los Andes• La Corriente Marina de Humboldt• El Anticiclón del Pacífico Sur

REGION DE LA COSTA• Abarca hasta los 500 m. s. n. m. Está

conformada por desiertos, tablazos, lomas y valles. Los desiertos ocupan la porción más extensa, son de una aridez completa y se hallan interrumpidos por las pampas (relleno aluviónico sobre el cual se deslizan las arenas, pero que con agua de riego se convierten en terrenos fértiles).

REGION DE LA SIERRA• Presenta, en general, un clima de régimen

tropical, es decir un solo periodo de lluvia al año. Pero no es tan simple. Según Javier Pulgar Vidal, se pueden distinguir hasta cinco zonas a1titudinales.

• Entre los 500 y los 2,500 m.s.n.m• La zona entre los 2,500 y los 3,500 m.s.n.m.• La zona entre los 3,500 y los 4,100 m.s.n.m.• La zona entre los 4,100 y los 4,800 m.s.n.m.• La quinta zona, la Cordillera

REGION DE LA SELVA• Es la región más lluviosa del país.

Presenta un régimen ecuatorial con dos períodos de máxima precipitación al año: Febrero y Noviembre. Es importante todavía distinguir dos regiones selváticas: selva alta y selva baja.

• La región de la selva alta se extiende entre los 500 y los 1,500 ó 2,000 m.s.n.m. en la vertiente oriental de los Andes.

LA PRECIPITACION• Se define precipitación a toda forma de

humedad, que, originándose en las nubes, llega hasta la superficie terrestre. De acuerdo a esta definición, las lluvias, las granizadas, las garúas y las nevadas son formas distintas del mismo fenómeno de la precipitación. En Estados Unidos, la lluvia se identifica según su intensidad, en:

- Ligera, para tasas de caída de hasta 2.5 mm/h- Moderada, desde 2.5 hasta 7.6 mm/h - Fuerte, por encima de 7.6 mm/h

TIPOS DE PRECIPITACIONES1.-CONVECTIVAS: Son causadas por el ascenso

de aire cálido mas liviano que el aire frio de los alrededores.

2.-OROGRAFICOS: Resultan del ascenso del aire cálido hacia una cadena de montañas.

3.-CICLONICAS: Se producen cuando hay un encuentro de nubes de diferentes temperaturas: Las mas calientes son impulsadas a las partes mas altas donde precipitan.

MEDICION DE LA PRECIPITACION1.- Pluviómetros simples.2.- Pluviómetros registradores (Fluviógrafo)3.- Pluviómetros totalizadores

CURVA MASA DE PRECIPITACION EN UNA ESTACION

La curva masa es la representación de la precipitación acumulada Vs el tiempo.

Se extrae directamente del pluviograma.

ANALISIS DE LOS DATOS PLUVIOMÉTRICOS

Las precipitaciones en altura de agua medidas con pluviómetros varían de un lugar a otro y en un mismo lugar, de un tiempo a otro. Se recurre por ello a la estadística, escogiendo un modelo matemático que represente el comportamiento de la lluvia en el lugar de estudio.

VALOR CENTRAL DOMINANTE• Es la precipitacion anual media o módulo

pluviométrico anual, que es 571.7 mm.• Este valor da una idea de la magnitud de

las lluvias en Sibayo.RANGO

Es la diferencia entre los valores extremos de las precipitaciones anuales .Ejem:

795.7 – 248.5 = 547.2 mm

DESVIACION ESTANDAR DE LAS PRECIPITACIONES ANUALES

Sx = 159 mm

COEFIC IENTE DE VARIABILIDAD

ESTIMACION DE DATOS FALTANTES1.- Método del U.S. Weather Bureau

METODO DE LOS PROMEDIOS

METODO DE LA RECTA DE REGRESION

ANALISIS DE CONSISTENCIACualquier cambio en la ubicación como en la

exposición de un pluviómetro puede conllevar un cambio relativo en la cantidad de lluvia captada por el pluviómetro. El registro completo publicado representará condiciones inexistentes. Un registro de este tipo se dice que es inconsistente. Una forma de detectar las inconsistencias es mediante las curvas doble másicas.

ESTUDIO DE LA CUENCA