I CONTENIDO: -
Introduccion
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La cuenca hidroloqica
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Escurrirniento
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Evaporacion y transpiracion
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~Imacenamiento y transite en vasos y cauces
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Precipitacion
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Infi ltracion
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Relaciones Iluvia-escurrimiento
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Probabilidad
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Apendices
FUNDAMENTOS DE HIDROLOGIA DE SUPERFICIE Francisco Javier Aparicio Mijares
y estadtstica en hidroloqfa
L!MUSA
GRUPO NORIEGA EDITORES Mexico • Espana •Venezuela • Argentina olo!"ia • Puerto Rico
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A CARMEN" ANDREA # JULIO
La pro La pros sentec i ion o n y disposici6n en conjunto d e
#$%&'(E%)*+ &E ,I&R*L*i' &E +$P ER#IIE son propiedad del editor. N i in gu gun na parte de es e st a ob obr r e pued e ser r eproduci eproduci da da 0 transmit ida, ida, mediant e ningun sist sist ema e l ec ec tr tr 6 6nico n ico0 mecemco IN LU"#N LU"#N $% #L o metodo, el &%%%(I)$% &% %%(I)$%,, la grabaci6n 0 cua* +uiersistema +uiersistema d e recuperaci6 - almacenam almacena mi ento ento de inf inf orma ormaci6n, sin con co nsentim entimien ient t o por es escrito d e! editor . &erechos r eservados rvados// © 0112 0112!! E&I E&I) )*R *RII 'LLl($+'! 'LLl($+'! SA de .3.
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Pr$%o&o
El presente texto es resultado de la imparticion, durante cinco afios! del curso de hidroloia en la niversidad "acional Autonoma de #exico. $esponde ala necesidad existente de un texto a nivel %asico so%re hi.~r&l_&'~_~~~tlper(i) hi.~r&l_&'~_~~~tlper(i) ~ie escrito en espa(iol y adaptado a las particulares condiciones de #exico e *ispanoamerica. El texto esta escrito a nivel %asico, de manera +ue sea accesi%le tanto a estudiantes como a pro(esionales interesados en la hidroloia. Por ello, se han evitado deli%eradamente los planteamientos teoricos y compleos y se ha pro curado no perder de vista los aspectos lo%ales de los pro%lemas hidroloicos practices. practices. El contenido de la o%ra es iual al +ue se imparte en el curso se mestral a nivel pro(esional en carreras tales como ineniero civil, ineniero aronomo 0 ineniero hidroloo. Es util como introduccion a cursos de pos rado y como o%ra de consulta para pro(esionales de inenieria y eora(ia. A pesar del caracter (undamental delli%ro, se han incluido incluido ciertos temas +ue usualmente no se imparten a nivel pro(esional, como el de nociones de hidrometeoroloia apartado ./ y elementos de una teoria de la in(iltracion apartado 1.2, +ue es necesario impulsar en nuestro medio. Elli%ro supone un un conocimiento previo en matematicas elementales A (un damentos de estad(stica. En este ultimo aspecto, sin em%aro, es cormin +ue los cursos %asicos de estad(stica en inenieria tenan un en(o+ue lieramente di(erente al de la hidroloia3 en este sentido, la o%ra incluye los conceptos (undamentales (undamentales de pro%a%ilidad y estad(stica orientados a la hidrolo(a, en el apartado 4./, y los de reresion y correlacion, en el apendice 5. El orden de los temas acaso pare6ca extra(io a los pro(esores de hidrolo (a +ue acostum%ran impartir su curso descri%iendo en primer luar cada uno de los componentes del ciclo hidroloico por separado, y posteriormente sus relaciones y aplicaciones a pro%lemas practices. #i experiencia docente me indica +ue esa manera de impartir el curso resulta tediosa para los estudilll/!es
! 7
Prologo
acosturn%rados a imainar o%ras y %uscar aplicaciones casi inmediatas de los cursos teoricos. Por ello se ha ela%orado la o%ra tomando el capitulo cinco al macenamiento y transite en vasos y cauces, +ue es el de mayor interes practice, como centro de atencion y rodeandolo del resto de los temas. Elor den adoptado, ademas, permite +ue los estudiantes desarrollen todo un pro yecto hidrol oico a /0 laro del curso) Ela%orar un li%ra como el presente es, en mi opinion, una de las tareas mas arada%les a las +ue puede someterse cual+uier pro(esor, no solo por el valor intr(nseco +ue pueda tener, sino tam%ien por la satis(accion de encon trar ente dispuesta a cola%orar desinteresadamente. 8omo es cormin en estos casos, resulta imposi%le mencionar a cada una de las personas +ue de aluna aluna manera participaron participaron en la ela%oracion ela%oracion del tra%ao3 no o%stante, merecen espe cial reconocimiento el maestro en inenier(a $amn 9ominue6 #ora, +uien hi6o varias revisiones cr(ticas de los manuscritos y valiosos valiosos comentarios +ue meoraron meoraron el texto3 el :n. Pa%lo *ernande6 *ernande6 9eladillo, +ue di%uo todas las las (iuras3 el :n. A%raham 5ernal ;rti6, +ue cola%oro en la mayor parte del capitulo uno3 el 9r. Polioptro #artine6, +ue revise parte del oriinal3 las Sri tas. Euenia Aparicio y #a. de
Con'eni(o
PROLOGO
/2 % INTRODUCCION
/./ /.? /.2
9e(inicion > o%etivo de la hidrolo(a 5reve rese(ia historica El ciclo hidroloico 5i%liora(ia
? @A 8E"8A HIDROLOGICA =rancisco
1
?. / ?.?
8oncepto de cuenca 8aracteristicas de la cuenca y los cauces 5i%liora(ia
2 ESCURRIMIENTO 2./ 2.? 2.2
=uentes de los di(erentes tipos de escurrimiento *idroramas y su analisis A(oro 2.2./ Seccin de control 2.2.? $elacin seccin-pendiente 2.2.2 $elacin seccion-velocidad 2.2. ;tros metodos
/2 07 /1 /7
/4 /4 /4
26 21 ?1
29
B/A
35 21
24 ?
tra(ico en carreteras, por eem plo. El analisis hidroloico exhaustivo es, pues, el primer paso (undamental /2
%)
Contenido
7.2
*idrorama unitario 7.2./ *idrorama unitario tradicional 7.2.? 8urva S 7.2.2 #etodos matriciales. *idrorama unitario instaritaneo
7.2. *idroramas unitarios sinteticos 5i%liora((a
+ PRO,A,ILIDAD # ESTADISTICA EN HIDROLOGIA
4./
8onceptos (undamentales de pro%a%ilidad y estad(stica 4. /. / Pro%a%ilidad y sus axiomas 4./.? =unciones de pro%a%ilidad 4./.2 Periodo de retorno
4.?
=unciones de distri%ucion de pro%a%ilidad usadas en hi drolo(a 4.?./ 9istri%ucion normal 4.?.? 9istri%ucion lonormal 4.?.2 9istri%ucion Pearson ::: 0 Hamma de tres parametres 4.?. 9istri%ucion Hum%el 4.?.C =unciones de distri%ucion para dos po%laciones @(mites de aplica%ilidad y seleccion de la (uncion de distri %ucion de pro%a%ilidad 4.2./ AnIilisisra(ico 4.2.? #etodo del error cuadratico m(nimo 4.2.2 Prue%as de %ondad del auste 4.2. Seleccion de la (uncion de distri%ucion 4.2.C @(rnites de aplica%ilidad 5i%liora((a
4.2
APENDICE A APENDICE ,
?04 ?/2 ?/
0
In'ro(*cci$n
??? ??7 ?21
?24 ?0 ?0 ?2 ?4 ?C? ?C2 ?C7 ?0 ?2 ?C ?10 ?10 2B2 ?1C ?7/ ?7/ ?7?
?72 ?4/
%-% DEFINICION # O,JETI.O DE LA HIDROLOGIA
Existen varias de(iniciones de hidrolo(a, pero la mas completa es +ui6as la siuiente)
"ffCDr>tD>iFles la ciencia natural +ue estudia al aua, su ocurrencia, circulacion y distri%ucion en la super(icie terrestre, sus propiedades +u(micas y ((sicas y su relacion con el medio am%iente, incluyendo a los seres vivos. J $e(erencia /./ Aceptando esta de(inicion, es necesario limitar la parte de la hidrolo(a +ue se estudia en la inenier(a a una rama +ue corminmente se llama inene riil~~istr)~:&!~~_?.hid/J&l&i_l!_I+lu
tra(ico en carreteras, por eem plo. El analisis hidroloico exhaustivo es, pues, el primer paso (undamental /2
