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UNIVERSIDAD PERUANA UNIONE.A.P. DE INGENIERIA CIVIL
VI CICLO - INGENIERÍA CIVIL
HIDROLOGÍA
UNIDAD DIDÁCTICA I
LA HIDROLOGÍA Y LA ATMOSFERA
Núcleo 01: CONCEPTOS BÁSICOS
DOCENTE: Ing. Ecler Mamani Chambi.
1.1.1. INTRODUCCIÓN
Una de las definiciones y quizá la más concreta sobre la hidrología viene a
ser la siguiente; “La hidrología es la ciencia natural que estudia el agua, su
ocurrencia, circulación, distribución en la superficie terrestre, sus
propiedades físicas y químicas y su relación con el medio ambiente,
incluyendo a los seres vivos.
Esta ciencia en términos generales trata desde diversos ángulos
las diferentes cuestiones relacionadas con el agua.
Se dice que analiza la ocurrencia, distribución y circulación del agua
en la tierra en tres etapas; en la atmosfera donde se tiene la
humedad, evaporación y condensación; la precipitación en la
superficie terrestre donde se puede observar la escorrentía, los
depósitos lacustres, los ríos, entre otros; y en los estratos geológicos
donde se tiene las aguas subterráneas.
Comprende desde luego el estudio de la calidad del agua y los aspectos
relacionados con la polución.
Los análisis y estudios sobre las ocurrencias, distribución, circulación y
calidad del agua se dirigen a establecer la disponibilidad de los
recursos de éste elemento para establecer las exigencias humanas
de supervivencia y/o necesidades fundamentales. Se relaciona
sustancialmente con los campos agrícola, sanitario y económico.
El ingeniero que se ocupa de proyectar, construir y supervisar el
funcionamiento de obras hidráulicas, debe resolver numerosos problemas
muy prácticos de muy variado carácter, así por ejemplo, se encuentra con la
necesidad de diseñar puentes, estructuras para el control de avenidas,
presas, vertederos, sistemas de drenaje para poblaciones, carreteras y
aeropistas y sistemas de abastecimiento de agua sin excepción, estos
diseños requieren de análisis hidrológicos cuantitativos para la selección
del evento de diseño necesario.
El análisis hidrológico exhaustivo es el primer paso fundamental en la
planeación, diseño y operación de proyectos hidráulicos, en la fase de
planeación y diseño de análisis se dirige básicamente a fijar la capacidad
y seguridad de las estructuras hidráulicas.
La hidrología juega un papel importante en la operación efectiva de
estructuras hidráulicas, especialmente aquellas que se destinan a la
generación de energía y control de avenidas, donde se requiere con
frecuencia de pronósticos de avenidas y sequías.
1.1.1.1.1.2 GENERALIDADES
La hidrología versa sobre el agua en la tierra, su existencia y
distribución, sus propiedades físicas – químicas y su influencia sobre el
medio ambiente.
- El agua por ser materia pesa y ocupa un lugar en el espacio.
- Está conformado por dos elementos: hidrógeno y oxígeno.
- La fórmula química del agua es H2O.
- El agua se puede presentar en la naturaleza en tres estados
físicos: sólido, líquido y gaseoso.
- El agua pura no tiene olor, sabor ni color.
- No tiene forma y toma la forma del recipiente que lo contiene.
- El agua es buen disolvente de muchas sustancias.
- Es buen conductor de la electricidad.
Los proyectos hidráulicos son de dos tipos: los proyectos que se
refieren al uso del agua y los que se refieren a la defensa contra los daños
que ocasiona el agua.
El estudio de nuestros recursos hidrológicos corre por cuenta del
estado, siendo su objetivo proporcionar a los ingenieros los elementos
para el aprovechamiento y el control del recurso agua.
La hidrología se divide en dos grandes ramas:
Superficial: precipitación, escorrentía, evaporación, medida de caudales, etc.
Subterránea: galerías, drenes, pozos, acuíferos, etc.
El agua se encuentra en la naturaleza en tres estados:
- Estado Solido: Se presenta como
nieve, granizo, etc., formando los nevados y los
glaciares de la cordillera.
- Estado líquido: Se encuentra formando
los océanos, mares, lagos, lagunas, ríos y en
forma de lluvia.
- Estado gaseoso: Esta se encuentra en la atmósfera como vapor
del agua, en proporciones variables formando las nieblas y las
nubes.
1.1.1.1.1.3 IMPORTANCIA EN LA INGENIERÍA
Influye esencialmente en todos los aspectos de la vida humana y
también en el de los animales y vegetales, el agua influye e influirá
indefinidamente en el habitad humano, puesto que concreta procesos
físicos y fisiográficos en la corteza terrestre, esculpiendo y modificando el
relieve e interviniendo predominantemente en las características climáticas
del globo terrestre.
La hidrología proporciona al ingeniero o hidrólogo los métodos para
resolver los problemas prácticos que se presentan en el diseño, la
planeación y la operación de estructuras hidráulicas.
Entre estos problemas se pueden mencionar los siguientes:
- Primero: Determinar si el volumen aportado por una cierta
corriente es suficiente para:
El abastecimiento de agua potable a una población.
El abastecimiento de agua potable a una industria.
Satisfacer la demanda de un proyecto de irrigación.
Satisfacer la demanda de un proyecto de generación de energía eléctrica.
Permitir la navegación.
- Segundo: Definir la capacidad de diseño de obras como:
Alcantarillas.
Puentes.
Estructuras para el control de avenidas.
Presas.
Vertederos.
Sistemas de drenaje.
* Agrícola
* Poblacionales
* Carreteras
* Aeropuertos
Estos diseños requieren del análisis hidrológico cuantitativo para la
selección del evento de diseño necesario. El objetivo de la hidrología
aplicada es la determinación de estos eventos.
1.1.1.1.1.4 APLICACIONES DE LA HIDROLOGÍA
La investigación y el análisis hidrológico referidos a la ingeniería de
fenómenos como la precipitación, escorrentía y aguas subterráneas tiene
como propósito no solo el conocimiento de estos fenómenos, sino obtener
respuestas razonables y adecuadas sobre problemas esenciales o
importantes para la vida humana, como las siguientes:
- ¿Habrá en la fuente de agua investigada cantidad suficiente para
satisfacer las demandas para el consumo doméstico, industrial y
comercial previstas en un proyecto, hasta donde es posible
desarrollar una o todas esas demandas en función de los recurso
disponibles y aprovechables?
Aprovechamiento de los recursos hídricos
Abastecimiento de Agua
Doméstico Industrial Comercial Público
Agricultura, etc.
a)a). Drenaje.
- Estudio de características del nivel freático.
- Examen de las condiciones de alimentación y de escurrimiento
natural del nivel freático: precipitación, ya de contribución y nivel de
agua de las corrientes.
a)b). Irrigación.
- Escogencia de agua necesaria.
- Estudio de la evaporación e infiltración.
a)c). Regulación de los recursos de agua y control de inundaciones.
- Estudio de variaciones de caudal y previsión de crecientes máximas.
- Examen de las oscilaciones del nivel de agua y de las áreas de inundación.
a)d). Control de erosión.
- Análisis de la intensidad y frecuencia de precipitaciones
máximas, determinación de coeficientes de escorrentía
superficial.
- Estudio de la acción erosiva de las aguas y de la protección contra ésta por
medio de la vegetación y otros recursos.
a)e). Navegación.
- Obtención de datos y estudios sobre construcción y mantenimiento
de canales navegables.
a)f). Aprovechamiento hidroeléctrico.
- Caudales máximos, mínimos y promedio de los cursos de agua para
el estudio económico y el dimensionamiento de las instalaciones de
aprovechamiento.
- Estudio de sedimentos para la determinación del embalse muerto.
- Estudio de la evaporación e infiltración.
- Estudio del oleaje de embalses.
a)g). Control de polución (efusión , derramamiento de un líquido)
- Análisis de la capacidad de recepción de los cuerpos receptores de
efluentes de sistemas de agua de desecho: caudales mínimos,
capacidad de re aireación y velocidad de escurrimiento.
a)h). Estudio y construcción de obras hidráulicas.
- Fijación de las dimensiones hidráulicas de obras de ingeniería,
tales como puentes, alcantarillas, etc.
- Proyectos de presas.
- Métodos de construcción.
