UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAUNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFACULTAD DE AGRONOMÍAFACULTAD DE AGRONOMÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AGRÍCOLADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AGRÍCOLAHIDROLOGIA AGRICOLAHIDROLOGIA AGRICOLA

ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LA HIDROLOGÍA

ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LA HIDROLOGÍA

PONENTE:PONENTE:Prof. Argenis Izquiel Prof. Argenis Izquiel

Maracay, Marzo - 2010Maracay, Marzo - 2010

ContenidoContenido

1.-Nociones de cuenca.2.-Ecuación fundamental de la hidrología. 3.-Aplicaciones en el balance hidrológico

de una región. 4.-Balance hídrico del suelo. 5.-Aplicaciones.

¿Qué es una cuenca? ¿Qué es una cuenca?

Es una superficie tal que el agua de precipitación que cae sobre cualquier punto de la misma circula hacia un punto en el cauce considerado. Los límites son las divisorias de aguas y se representan porlíneas de cota

CARACATERISTICAS DE INTERÉSCARACATERISTICAS DE INTERÉSHIDROLÓGICO DE LA CUENCAHIDROLÓGICO DE LA CUENCA

1.AREA2.FORMA3.PENDIENTE4.COBERTURA5.SUELOS6.TIEMPO DE CONCENTRACIÓN

CARACATERISTICAS DE INTERÉSCARACATERISTICAS DE INTERÉSHIDROLÓGICO DE LA CUENCAHIDROLÓGICO DE LA CUENCA

1.AREA: Mediante el uso de mapas, fotografías aéreas e imágenes de satélite puede determinarse su contorno y por ende el área.

2.FORMA: Existe una correlación entre la forma de la cuenca y su comportamiento hidrológico. Uno de los índices de forma mas usado es:

if = L/w = L2/A

(Ejemplo)

CARACATERISTICAS DE INTERÉSCARACATERISTICAS DE INTERÉSHIDROLÓGICO DE LA CUENCAHIDROLÓGICO DE LA CUENCA

3.PENDIENTE: Se obtiene utilizando el desnivel de la cuenca y la longitud promedio de la misma.

4.COBERTURA: Por lo general se considera el tipo de vegetación y el % de cobertura.

5.SUELOS: Controla los procesos de intercepción, infiltración, movimientos de agua en superficie, otros.

  Tiempo de concentración:Tiempo de concentración: Tiempo que tarda el agua en Tiempo que tarda el agua en

escurrir desde el punto más escurrir desde el punto más alejado de la cuenca al punto alejado de la cuenca al punto de salida considerado. de salida considerado.

tc

D

qp

Desde el punto de vista hidrológico el sistema suelo-agua-planta se puede esquematizar:

P = precipitaciónET = evapotranspiraciónEI = escorrentía superficial inmediataI = infiltraciónH = humedad del suelo

Pf = percolación profundaES = escorrentía subterráneaIN = intercepciónZ = almacenamiento subterráneo

P + Qsa + Qza = E + ET + I + Qse+ Qze + DSL + DSS + DSZ + DSNP + Qsa + Qza = E + ET + I + Qse+ Qze + DSL + DSS + DSZ + DSN

Donde:

P = precipitación media.Qsa = gastos superficiales afluentes a la cuenca o área de interés.Qza = gastos subterráneos afluentes.E = evaporación media desde superficies de agua libre.ET = evapotranspiración media.I = retención por intercepción de la precipitación en vegetación.Qse = gastos superficiales efluentes de la cuenca.Qze = gastos subterráneos efluentes.DSL = variación en el período, de los volúmenes de agua almacenada superficialmente (lagos, embalses, lagunas, etc).DSS = variación del volumen de agua almacenada en los suelos no saturados (en forma de humedad del suelo).DSZ = variación del almacenamiento subterráneo en los acuíferos.DSN = variación del agua almacenada en nieves y glaciares.

Ecuación fundamental de la hidrología.

BALANCE HIDROLÓGICO DEL SUELOBALANCE HIDROLÓGICO DEL SUELO

P + EI1 + ES1 = IN + ET + EI2 + ES2 ± DH ± DZ

donde DH y DZ son los cambios en la humedad del suelo y las variaciones delalmacenamiento subterráneo, respectivamente.

GENERAL:GENERAL:P + Qsa + Qza = E + ET + I + Qse+ Qze + DSL + DSS + DSZ + DSNP + Qsa + Qza = E + ET + I + Qse+ Qze + DSL + DSS + DSZ + DSN

BALANCE HIDROLÓGICO DEL SUELOBALANCE HIDROLÓGICO DEL SUELO

I = P + EI1 - IN - ET - EI2I = P + EI1 - IN - ET - EI2

Si se limita el sistema a la zona radicular se tendrá que:

P + EI1 = IN + ET + EI2 + Pf ± DHP + EI1 = IN + ET + EI2 + Pf ± DH

Los aportes o entrada netas de agua al sistema radicular están constituídos por:

Por lo tanto la ecuación de balance, también puede escribirse como:

I = Pf ± DHI = Pf ± DH

BALANCE HIDROLÓGICO DEL SUELO

Análisis efectuados sobre la base de las ecuaciones anteriores permiten, por ejemplo, efectuar estimaciones de tasas de riego y de los niveles de humedad disponibles en el suelo.

BALANCE HIDROLOGICO DE UNA REGION

P = precipitación bruta menos intercepción.Q = gasto superficial del río.QZ = escorrentía subterráneaH = humedad de los suelos.Z = almacenamiento (de aguas) subterráneoET = evapotranspiración.R1 = recarga superficial del sector proveniente de quebradas del sector.R2 = descarga superficial del sector (canales etc.).DZ = descarga desde el almacenamiento subterráneo por pozos.RZ = recarga subterránea.

BALANCE HIDROLOGICO DE UNA REGION

La aplicación de la ecuación de balance a este sistema da el siguiente resultado:

P + Q1 + R1 + QZ1 = R2 + ET + Q2 + QZ2 ±DH ± DZP + Q1 + R1 + QZ1 = R2 + ET + Q2 + QZ2 ±DH ± DZ

Considerando como subsistema el embalse subterráneo se tiene que:

QZ1 + RZ = QZ2 ± DZ± DHQZ1 + RZ = QZ2 ± DZ± DH

Para un sector de una cuenca o un tramo de río, las ecuaciones anteriores permiten, por ejemplo, estimar las pérdidas y recuperaciones de agua, el monto de los consumos de agua y la magnitud de la interconexión entre el río y los acuíferos.

BALANCE HIDROLOGICO DE UNA REGION

En el país,

FUENTE CANTIDAD DISTRIBUCIÓN

Escurrimiento Superficial

se estima 1 billón (1012 )M3/año

16% al margen Izquierdo del Orinoco, el resto al margen derecho.

Reserva de Aguas Subterránea

8 billones de M3/año

8x1012m3/año margen izquierdo, margen derecho no se conoce?

Fuente: Coplanarh, 1973Fuente: Coplanarh, 1973

Importancia de las Agua Importancia de las Agua Subterránea.Subterránea.

Margen izq. del Orinoco: 8 10 12 m3

Margen derecha del Orinoco: ??

Escorrentía subterránea

BALANCE HIDROLÓGICO DE UN EMBALSEBALANCE HIDROLÓGICO DE UN EMBALSE

BALANCE HIDROLÓGICO DE UN EMBALSEBALANCE HIDROLÓGICO DE UN EMBALSE

Figura #.- Esquema de un EmbalseFigura #.- Esquema de un Embalse

BALANCE HIDROLÓGICO DE UN EMBALSEBALANCE HIDROLÓGICO DE UN EMBALSE

En que:Qa = caudales afluentes al embalse.P = precipitación sobre el embalse.E = evaporación desde el embalse.I = infiltración.Qv = gasto efluente por el vertedero del embalse.IM = infiltración a través del muro del embalse.QD = gasto efluente por las obras de entrega, para ser utilizado según los objetivos y usos del embalse.S = volumen de agua almacenada en el embalse.

Aplicando la ecuación general de continuidad, se tiene para un cierto período de tiempo Dt, que:

Qa + P = Qv + QD + I + IM + E + DSQa + P = Qv + QD + I + IM + E + DS

BALANCE HIDROLÓGICO DE UN EMBALSEBALANCE HIDROLÓGICO DE UN EMBALSE

Esta ecuación se utiliza en la práctica en estudios de operación de embalses para estimar su capacidad óptima, en el dimensionamiento de vertederos y en la reconstitución de la estadística de caudales de un río.

UNIDADES Y CONVERSIONES DE USO UNIDADES Y CONVERSIONES DE USO FRECUENTE EN HIDROLOGÍAFRECUENTE EN HIDROLOGÍA

BibliografíaBibliografía a consultar a consultar

COPLANARH. 1973. Evaluación de los sistemas de riego.COPLANARH. 1973. Evaluación de los sistemas de riego.

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ROJAS, R. 1980. ROJAS, R. 1980. Hidrología de tierras agrícolas. CIDIAT. Mérida, Venezuela. Hidrología de tierras agrícolas. CIDIAT. Mérida, Venezuela. 113 p.113 p.

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SERRANO S. 1997. Hydrology. Ediciones HydroScience, Kentucky U.S.A. 438 SERRANO S. 1997. Hydrology. Ediciones HydroScience, Kentucky U.S.A. 438 ..