HIDROLOGIA La hidrología es el estudio del movimiento, distribución y calidad del agua en todas las zonas de la ierra, y se dedica tanto al ciclo hidrológico como a los recursos de agua! La investigación hidrológica es "til en cuanto #ue nos $ermite entender me%or el mundo en el #ue vivimos, y tambi&n $ro$orciona conocimientos $ara la ingeniería ambiental, $olítica y $lani'icación!
Aplicaciones De La Hidrología ( Determinación del e#uilibrio de agua de una región! ( )arte del módulo de riesgo en modelado de cat*stro'es! ( Dise+o de $resas $ara abastecimiento de agua o generación de energía hidroel&ctrica! ( Dise+o de $uentes! ( Dise+o de alcantarillas y sistemas de drena%e urbano! ( An*lisis del im$acto de la humedad antecedente en sistemas de alcantarillado sanitarios! ( )redicción de cambios geomor'ológicos, como erosión o sedimentación!
ILO HIDROLOGIO -ovimiento del agua en la corteza terrestre! )roceso mediante mediante el cual se realiza en abastecimiento abastecimiento de aguas $ara las $lantas, los animales y el hombre!.l agua $uede cambiar su estado entre lí#uido, va$or y hielo en varias eta$as del ciclo, y los $rocesos $ueden ocurrir en cuestión de segundos o en millones de a+os!
Precipitación .s la caída de $artículas li#uidas o solidas del agua! .s la 'ase del ciclo hidrológico #ue da origen a todas las corrientes su$er'iciales y $ro'undas!La $reci$itación es un com$onente $rinci$al del ciclo hidrológico, y es res$onsable de de$ositar la mayor $arte del agua dulce en el $laneta
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)reci$itación iclónica/ est* asociada al $aso de una $erturbación ciclónica! )uede ser/ frontal/ cuando las masas de aire suben y tienden a rellenar las zonas de ba%a $resión0 no frontal: cuando las masas de aire 'rio suben $aralelamente a los 'rente calientes!
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)reci$itación onvectiva/ tienen su origen en la inestabilidad de una masa de aire m*s caliente #ue las circundantes! La masa de aire caliente sube y se condensa en 'ormas de nubes cumoli'ormes! Las $reci$itaciones son en chubascos o tormentas!
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)reci$itación Orogr*'ica/ tiene origen en el ascenso de las masas de aire 'orzadas $or una barrera monta+osa
Cómo se forma la precipitación? Tipos de nubes. Diferencia entre cuenca, rio lago. !ntensidad de precipitación: esta mide la cantidad de $reci$itación $or unidad de tiem$o e1$res*ndose en mm2h! en caso de $reci$itaciones muy intensas se $uede medir en mm2mint!
"edida de precipitación: .l movimiento del agua $or la ierra $uede ser medido de varias 'ormas! .sta in'ormación es im$ortante tanto $ara la evaluación de los recursos de agua como $ara el entendimiento de los $rocesos im$licados! Algunos de los dis$ositivos utilizados son/ Disdrómetro/ características de $reci$itación0
#lla de e$aporación de %mon / eva$oración0 !nfiltrómetro/ in'iltración0 Pie&ómetro/ $resión de agua subterr*nea y, $or in'erencia, $ro'undidad del agua subterr*nea0 'adar / $ro$iedades de las nubes, estimación de la tasa de lluvia, y detección de nieve y granizo0 Plu$iómetro/ lluvia y nevada0 %at(lite/ identi'icación de *reas lluviosas, estimación de la tasa de lluvia, uso y cobertura de la tierra, humedad del suelo0 Higrómetro / humedad0 Corrientómetro/ 'lu%o de corriente0 Tensiómetro/ humedad de suelo0 'eflectómetro de dominio tem$oral/ humedad de suelo0 %onda de capacitancia/ humedad del suelo!
)stación Plu$iom(trica: *rea #ue contiene los im$lementos adecuados $ara medir la intensidad de lluvias! Calculo de precipitación media de un *rea: se basa en mediciones hechas en las estaciones $luviom&tricas de un *rea!
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uenca Hidrogr*'ica/ *rea donde se encuentran los a'luentes de los cuer$os de agua! iem$o de concentración 34/ tiem$o #ue tarda una $artícula de agua en llegar a la cuenca! urva de nivel/ línea imaginaria #ue une $untos con una misma cota!
"(todo aritm(tico:suma los di'erentes datos de las estaciones $luviom&tricas y $romedia estas dividiendo la cantidad total entre la cantidad de estaciones! 5olo es aconse%able cuando la distribución de las estaciones sea uni'orme en la zona ba%a y convenientemente elegidas en zonas de monta+as! La $reci$itación media de
la cuenca es/
P=
ΣPn , donde )/ $reci$itación media6 )n/ $reci$itación $or estación y n/ n"mero de n
estaciones!.%/
P=
)stación
Precipitación
7 ; 8 ? >
789: 79<=!> 78<7 :;9!? 78@:
p 1 + p 2 + … p 5 5
ΣPn n
=
"(todo de los polígonos de T+iessen: .ste m&todo se $uede utilizar $ara una distribución no uni'orme de estaciones $luviom&tricas, $rovee resultados m*s correctos con un *rea de cuenca a$ro1imadamente $lana, $ues no considera in'luencias orogr*'icas!
P=
ΣPn∗ Apoligono ΣAtotal
)stación
Precipitación media de cada polígono
rea
-olumen
7 ; 8 ? >
789: 79<=!> 78<7 :;9!? 78@:
8:?< 77 ?=!:?
>??7>!8? ;@<;7; 8;;?<7 >:8@9
P=
ΣPn∗ Apoligono Σvolumen = ΣAtotal ΣA
"(todo de las !soetas:.s el m&todo m*s $reciso, $ues $ermite la consideración de los e'ectos orogr*'icos en el c*lculo de la lluvia media sobre la cuenca en estudio! 5e basa en el trazado de curvas de igual $reci$itación de la misma 'orma #ue se hace $ara estimar las curvas de nivel de un levantamiento to$ogr*'ico! 5e calcula sumando los $roductos de las *reas com$rendidas entre cada dos isoyetas $or corres$ondiente $reci$itación y dividiendo la suma entre el are total de la cuenca!
!nsoecta mm/
Precipitación media de cada polígono
rea 0m1/
-olumen
7;@@7?@@ 7?@@7<@@ 7<@@7<@@ 7<@@7?@@ 7?@@7;@@ 7;@@7@@@ 7@@@=@@
78@@ 7>@@ 7<@@ 7>@@ 78@@ 77@@ :@@
;;!>@ 87!?8 9!7@ 7@!7=
;:>@@@@@ ?97?>@@@ 7;;@=@@@@ 7<;@@@ 897:=;@@@ 8=<7@@@@ :7<;@@@
234.45
354534444
3
ΣPn∗ An 780870000 m P= = =1369.76 mm 2 ΣA 570080000 m
)$aporación La eva$oración es el $roceso $or el cual las mol&culas en estado lí#uido 3$or e%em$lo, el agua4 se hacen gaseosas es$ont*neamente 3e%!/ va$or de agua4! .s lo o$uesto a la condensación! Generalmente, la eva$oración $uede verse $or la desa$arición gradual del lí#uido cuando se e1$one a un volumen signi'icativo de gas!
6actores 7ue influen en la tasa de e$aporación ( oncentración de otras sustancias en el aire! 5i el aire ya est* saturado con otras sustancias, $uede tener una ca$acidad in'erior $ara la sustancia #ue se eva$ora! ( oncentración de otras sustancias en el lí#uido 3im$urezas4! 5i el lí#uido contiene otras sustancias, tendr* una ca$acidad in'erior $ara la eva$oración! ( em$eratura de la sustancia! 5i la sustancia est* m*s caliente, la eva$oración ser* m*s r*$ida! ( Buerzas intermoleculares! uanto mayores son las 'uerzas #ue mantienen las mol&culas %untas en el lí#uido, m*s energía ser* necesaria $ara eva$orarlas! ( 5alinidad del Agua! -ientras m*s salada sea el agua menos se eva$ora!
"edida del poder e$aporante .s di'ícil $recisar debido a los cambios #ue $resenta de$endiendo del sitio donde se mida, es di'erentes en bos#ues #ue en terrenos secos! Los instrumentos em$leados son/ tan#ues de eva$oración, reci$ientes de eva$oración, recientes de $orcelana $orosa, eva$orímetros de disco de $a$el!
Tipos de e$aporación -
.va$oración hidrológica/ es la eva$oración #ue se $resenta realmente y de$ende de la cantidad de
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agua #ue hay en el ambiente! .va$oración meteorológica/ es la cantidad de va$or #ue es ca$az de absorber la atmos'era, los
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valores de la eva$oración hidrológica son menores a los de la atmos'&rica! .va$oración desde su$er'icies li#uidas/ estas $ueden ser/ )8tensión/ tienen gran im$ortancia $or los vientos #ue la recorren y #ue al $asar $or el mar $roducen una gran eva$oración! Profundidad: in'luye ya #ue las masas de aguas $oco $ro'undas siguen r*$idamente las variaciones de tem$eratura
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del aire! .va$oraciones del suelo/ se $roduce solo de la su$er'icie e1terna, salvo en caso de terrenos $orosos en los cuales se $uede $roducir la eva$oración desde $ro'undidades mayores de >@cm! La eva$oración resta contenido a la humedad en la $arte su$erior del suelo y $rovoca el ascenso del agua, desde las ca$as m*s $ro'undas $udiendo ocasionar #ue se llegue a un suelo seco!
Transpiración )roceso mediante el cual el agua sube a la su$er'icie $or medio de las $lantas! ambi&n de$ende del $oder eva$orante de la atmos'era, la tem$eratura, la humedad y la velocidad del viento! .ste $ar*metro alcanza un $to m*1imo de día y un $to mínimo de noche de$endiendo del suelo y del ti$o de $lantas!
%ublimación .s una transición de la 'ase gas a la 'ase sólida sin $asar $or una eta$a lí#uida intermedia! La sublimación es una transición de 'ase #ue ocurre a tem$eraturas y $resiones $or deba%o del $unto tri$le!
!nfiltración .s el $roceso $or el cual el agua en la su$er'icie de la tierra entra en el suelo!La tasa de in'iltración, en la ciencia del suelo, es una medida de la tasa a la cual el suelo es ca$az de absorber la $reci$itación o la irrigación! 5e mide en $ulgadas $or hora o milímetros $or hora! Las disminuciones de tasa hacen #ue el suelo se sature! 5i la tasa de $reci$itación e1cede la tasa de in'iltración, se $roducir* escorrentía a menos #ue haya alguna barrera 'ísica! .st* relacionada con la conductividad hidr*ulica saturada del suelo cercano a la su$er'icie! La tasa de in'iltración $uede medirse usando un in'iltrómetro!
Proceso de infiltración !nfiltración en la recogida de aguas residuales Los sistemas de recogida de aguas residuales consisten de un %uego de líneas, uniones y estaciones elevadoras $ara comunicar las aguas residuales con una $lanta de tratamiento de agua! uando estas líneas se ven com$rometidas $or ru$tura, ra%as o invasión de la raíz de un *rbol, $uede $roducirse in'iltración de aguas $luviales! .sta circunstancia a menudo conduce a un desbordamiento de alcantarillas, o la descarga de aguas residuales no tratadas al entorno!
Capacidad de infiltración: es la cantidad de agua #ue $uede absorber un suelo en determinadas condiciones y es variable en 'unción del tiem$o, humedad del suelo y com$actación del mismo!
6actores 7ue afectan la C!: -
.ntrada su$er'icial/ la su$er'icie del suele $uede estar cerrada $or la acumulación de $artículas #ue
-
im$idan o retrasen la entrada del agua al suelo! ransmisión a trav&s del suelo/ el agua $uede continuar entrando en el suelo con mayor ra$idez #ue su transmisión hacia aba%o, de$endiendo de los estratos!
- Acumulación en la ca$acidad de almacenamiento/ .l almacenamiento dis$oniblede$ende de la -
$orosidad, es$esor del horizonte y cantidad de humedad e1istente! aracterísticas del medio $ermeable/ La ca$acidad de in'iltración est* relacionada conel tama+o del $oro y su distribución, el ti$o de suelo Carenoso, arcilloso, la vegetación, laestructura y ca$as de
-
suelos! aracterísticas del 'luido/ La contaminación del agua in'iltrada $or $artículas 'inas ocoloides, la tem$eratura y viscosidad del 'luido, y la cantidad de sales #ue lleva!
6ases del proceso de infiltración a4 Intercambio! 5e $resenta en la $arte su$erior del suelo, donde el agua $uede retornar a la atmós'era $or medio de la eva$oración debido al movimiento ca$ilar o $or medio de la trans$iración de las $lantas! b4 ransmisión! Ocurre cuando la acción de la gravedad su$era a la de la ca$ilaridad y obliga al agua a deslizarse verticalmente hasta encontrar una ca$a im$ermeable! c4 irculación! 5e $resenta cuando el agua se acumula en el subsuelo debido a la $resencia de una ca$a im$ermeable y em$ieza a circular $or la acción de la gravedad, obedeciendo las leyes del escurrimiento subterr*neo!
H-.DAD D.L 5.LO La ca$acidad de retener el agua #ue tiene el suelo de$ende de/ 7! e1tura del 5uelo/ es la com$osición 'ísica del suelo, se re'iere al E con el #ue se $resentan los diversos materiales constitutivos del mismo! lasi'icación/ a! )redregososFFFFFFF!!di*metro ;@mm b! GravososFFFFFFFF!!di*metro entre ; y ;@mm c! Arenas GruesasFFFFF!! di*metro entre @!; y ;mm d! Arenas BinasFFFFFFF di*metro entre @!@; y @!;mm e! LimosFFFFFFFFFF di*metro entre @!@@; y @!@;mm '! ArcillasFFFFFFFFF!! di*metro @!@@;mm ;! .structura del suelo/ se re'iere al arreglo de las $artículas en su 'orma de unión! La estructura del suelo $uede ser granular, nuci'orme, 'ili'orme o laminar! 8! Densidad real o $eso es$eci'ico/ es el $eso o densidad de las $artículas #ue 'orman un suelo
?! Densidad a$arente/ es la ralacion entre un volumen de tierra tomado en el suelo seco y el $eso del mismo volumen con agua! .%em$lo/ 5uelos Arenoso entre 7!?7!<0 5uelos Limosos entre 7!87!?0 5uelos Arcillosos 7!77!8! >! )orosidad/ es el E en volumen #ue ocu$an los huecos o es$acios vacios del suelo 3llenos de aire o de agua4 en relación al volumen total!
@ a 7@@mm2hr
c! 5uelos -edios 7@ a >@mm2hr d! 5uelos )esados > a 7@mm2hr e! 5uelos muy )esados 7 a >mm2hr 9! Lio'ilización/ cuando las arcillas son laminares y en $resencia de agua se se$aran!
)stados del agua en el suelo - Agua libre o de gravedad/ cuando el agua circula libremente entre los es$acios y desciende en $ro'undidad debido a la 'uerza de gravedad!
- Agua ca$ilar/ es en agua retenida en los es$acios ca$ilares y se acumulan $or las 'uerzas ca$ilares $roducidas $or el contacto aireagua
-
)otencial ca$ilar/ es el traba%o #ue e%erce el suelo $ara des$lazar el agua en contra de las 'uerzas ca$ilares
Capilaridad uando un lí#uido sube $or un tubo ca$ilar, es debido a #ue la 'uerza intermolecular o $otencial ca$ilar entre sus mol&culas es menor #ue la adhesión del lí#uido con el material del tubo0 es decir, es un lí#uido #ue mo%a!
Capacidad de retención o capacidad de campo .s la cantidad de agua #ue se mantiene en el suelo, des$u&s #ue en agua $or gravedad drena totalmente!
-
)unto de -archites/ es el estado en #ue el agua es mantenida $or el suelo con 'uerza su$erior a la succión de las $lantas
Permeabilidad del suelo La $ermeabilidad es la ca$acidad #ue tiene el suelo de $ermitirle al agua #ue lo atraviese sin alterar su estructura interna! La velocidad con la #ue el 'luido atraviesa el material de$ende de tres 'actores b*sicos/ la $orosidad del material0 la densidad del 'luido considerado, a'ectada $or su tem$eratura0 la $resión a #ue est* sometido el 'luido! La determinación de la $ermeabilidad del suelo tiene una im$ortante incidencia en los estudios hidr*ulicos $ortante del sustrato 3$or e%em$lo $revio a la construcción de edi'icios u obras civiles4, $ara estudios de erosión y $ara mineralogía, entre otras a$licaciones! La $ermeabilidad del suelo suele aumentar $or la e1istencia de 'allas, grietas, %untas u otros de'ectos estructurales!
Tabla de permeabilidad intrínseca de algunos tipos de suelos )ermeabilidad relativa
Permeabilidad
%emi9Permeable
"u poco permeable
Arena o gravano consolidada
Grava continua 3o
Arena continua o
redondeada4
mi1ta
Arcilla no consolidada y
urba
materia org*nica
Roca consolidada
Rocas muy 'racturadas
Arena 'ina
.strato arcillos o
Arcilla e1$ansiva
Roca Roca $etrolí'era
)iedra arenisca
sedimentaria,
Granito
dolomita
)scurrimiento .s la $arte de la $reci$itación #ue a$arece en las corrientes 'luviales su$er'iciales $erennes, intermitentes o e'ímeras y #ue regresa al mar o a los cuer$os de agua interiores!
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.scurrimiento su$er'icial/ se re'iere al agua #ue escurre $or el suelo y luego $asa a los causes de los
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ríos .scurrimiento subsu$er'icial/ es el agua #ue se desliza a trav&s de los estratos su$er'iciales del suelo hacia las corrientes!
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.scurrimiento subterr*neo/ es a#uel #ue se debe a una $ro'undidad de $ercolación del agua in'iltrada en los suelos! 5e lleva a cabo en los mantos subterr*neos y $osteriormente se dirige a las corrientes
-
'luviales! .scurrimiento base/ se con'orma $or el escurrimiento subterr*neo y el subsu$er'icial .scurrimiento directo/ es el escurrimiento #ue entra directamente en el cauce de las corrientes y corres$onde al escurrimiento subsu$er'icial m*s la $reci$itación #ue cae directamente en los cauces!
6actores 7ue afectan el escurrimiento -
Bactores clim*ticos/ son a#uellos #ue determinan la cantidad de agua $reci$itada destinada al escurrimiento $or la intensidad, duración, distribución en el es$acio, dirección de los movimientos y la
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$reci$itación antecedente m*s la humedad del suelo! Bactores 'isiogr*'icos/ relacionados con la 'orma y características 'ísicas del terreno con los canales
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'luviales Bactores mor'om&tricos/ son las 'ormas terrestres #ue in'luyen en el agua de lluvia al caer a la su$er'icie, $or la velocidad #ue ad#uiere, $or los e'ectos #ue $roduce, y $or el tiem$o #ue tardan en llegar al $unto de desage!
sos cubierta del suelo Tipos de suelo ;eología Topografía R.D D. DR.JAK. 5e re'iere a las características de los canales #ue com$renden el sistema 'luvial de las cuencas! Densidad hidrogr*'ica, densidad del drena%e y la ca$acidad de almacenamiento!
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-edidas de escurrimiento/ .l coe'iciente de escurrimiento es la relación entre la cantidad de agua escurrida y la cantidad de agua $reci$itada!
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Jivel de agua/ .s la altura de agua de los ríos en la sección #ue se mide!
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elocidad/ es la relación del es$acio recorrido $or el agua de las corrientes en un tiem$o determinado
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Gasto o caudal/ es el volumen del agua #ue $asa determinada sección del rio en un intervalo de tiem$o
- A$ortación/ es el volumen total escurrido en un $eriodo determinado, un día, un mes o un a+o AGA5 5M.RRAJ.A5 .s la #ue se encuentra dentro de la litos'era! La mayor $arte de ella se debe a la in'iltración del agua de lluvia, aun#ue tambi&n hay aguas subterr*neas debido a 'enómenos como el volcanismo y las #ue #uedan atra$adas en las rocas sedimentarias!
- Agua higroscó$ica/ es la #ue el suelo absorbe y $asa a 'ormar $elículas 'inas, la m*1ima $ro$orción de agua #ue retiene un suelo en 'orma higroscó$ica es igual a HE #ue un suelo es ca$az de absorber a $artir de una atmos'era con 7@@E de humedad!
- Agua ca$ilar/ es la #ue e1iste $or 'enómenos de ca$ilaridad del suelo - Agua libre/ se mueve ba%o la in'luencia de la gravedad una vez satis'echa la humedad del suelo!
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Bran%a intermedia/ comunica el suelo con la 'ran%a ca$ilar, el es$esor varia hasta varios metros
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Bran%a ca$ilar/ es la ca$a humedecida $or el agua #ue asciende desde la zona de saturación debido a 'enómenos ca$ilares!
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Nona de saturación/ en esta el movimiento del agua es lento debido a #ue todos los $oros se encentran ocu$ados y es de a#uí de donde se e1trae el agua $ara el consumo!
6ormaciones geológicas seg
Acuí'ero/ son 'ormaciones #ue $ermiten al agua moverse a trav&s de ella y son ca$aces de suministrarla $or gravedad o bombeo
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-
!.
Acuicierras/ contienen el agua $ero son inca$aces de transmitirla en cantidades su'icientes $ara su ca$tación o 'ormación de manantiales! Acui'ugos/ son 'ormaciones im$ermeables #ue no absorben ni transmiten agua
=ona de aireación
7! Bran%a agua del suelo/ aguas higroscó$icas, ca$ilares y libres! ;! Bran%a intermedia 8! Bran%a ca$ilar
!!.
=ona de saturación
Clasificación de los acuíferos -
Libres/ se $resentan cuando el manto 're*tico no est* limitado en la $arte su$erior $or un estrato
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im$ermeable! Los con'inados/ son a#uellos donde el agua subterr*nea est* limitada en su $arte su$erior $or un estrato im$ermeable
6actores 7ue condicionan el agua subterr*nea: 7! )reci$itación/ las zonas lluviosas constituyen *reas de alimentación de agua subterr*nea, $or lo #ue en las zonas secas el agua $roviene de regiones le%anas donde la lluvia se in'iltra y llega lentamente hasta ella!
;! Borma del terreno/ es 'undamental $ues en general las $artes altas constituyen zonas $otenciales de recarga y las ba%as de descarga del 'lu%o de agua subterr*nea 8! Geología/ la velocidad del movimiento de$ende de la estructura y com$osición de las 'ormaciones $ara #ue el agua $ueda transitar $or el subsuelo ?! egetación/ las raíces de las $lantas y los animales $ro$ios del suelo lo hacen m*s $oroso $ermitiendo la circulación del agua $or el mismo!
)rosión formas resultantes
.s un $roceso natural $roducto de acción de los agentes atmos'&ricos #ue se $otencian con las actividades humanas! Los agentes e1teriores causantes de la erosión y modelación de la corteza terrestre son esencialmente el viento, aguas su$er'iciales, aguas subterr*neas, glaciares y organismos litó'agos!
)rosión eólica 5e lleva a cabo $or el viento y est* condicionado $or la ausencia de vegetación y la $resencia de $artículas sueltas en la su$er'icie! )uede e%ercerse mediante dos $rocesos/ la prefación/ consiste en el trans$orte de las $artículas del suelo $or el viento6 y la abrasión re#uiere el trans$orte de elementos cortantes $or el viento, estos restos de 'ragmentos chocan con las su$er'icies de las rocas y las desgasta! Los $rinci$ales 'actores #ue act"an en la abrasión son el clima, la rugosidad de la su$er'icie y la vegetación!
)rosión flu$ial 5e lleva a cabo en los ríos y se $roduce $or la energía de arrastre del agua
)rosión laminar 5e $roduce $or las $reci$itaciones, ya #ue a medida #ue las gotas de lluvia gol$ean el suelo se des$renden $artículas de tierra #ue llegan al agua convirti&ndose en aguas $antanosas!
)rosión marina .s $rovocada $or las corrientes marinas #ue arrastran el material de la costa hasta el mar y lo de$ositan 'ormando acantilados y $layas!
