Unidad 1-2

PRE-MAESTRÍA EN CIENCIAS AMBIENTALES

Curso: HIDROLOGÍA APLICADA Unidad 1: Introducción Unidad 2: Cuenca hidrográfica

Prof. : Lia Ramos Fernández 2016 II

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA – ESCUELA DE POST-GRADO UNALM

Unidad 1. Introducción Conoce, describe y representa ocurrencia del agua en naturaleza, interesándose y reconociendo importancia de HIDROLOGIA y su aplicación en Proyectos de Ingeniería. Ciclo hidrológico



Hidrología



Recursos hídricos



Estudio hidrológico



Curso: HIDROLOGÍA APLICADA

DRA. LIA RAMOS FERNÁNDEZ

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Unidad 2: Cuencas hidrográficas

Conoce y comprende conceptos relacionados con cuenca hidrográfica, observa en forma directa características de una cuenca y evalúa parámetros que la caracterizan, reconociendo y aceptando su importancia en cualquier análisis hidrológico.



Cuenca hidrográfica



Delimitación y caracterización de cuencas



Unidad 3: Análisis de precipitación Conoce, describe y analiza proceso de precipitación, apreciando y reconociendo su importancia en determinación de disponibilidad de agua de una cuenca hidrográfica y de aplicación del análisis de tormentas en diseño de obras hidráulicas. Precipitación: medición y evaluación; análisis y tratamiento de datos Análisis Análi sis de tormentas



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Unidad 4. Evaporación y Evapotranspiración

Analiza procesos de evaporación y evapotranspiración y aplica dichos conocimientos a determinación de capacidad de embalses y demanda de agua de cultivos, reconociendo su importancia. Concepto, medición y análisis de evaporación y evapotranspiración Demandas de agua de uso agrícola y otros usos.



Unidad 5. Escorrentía e infiltración Analiza procesos de escorrentía superficial e infiltración y su relación entre sí, reconociendo importancia de su aplicación en determinación de disponibilidad de agua de una cuenca o proyecto hidráulico específico 

Concepto, medición y análisis de escorrentía superficial



Hidrogramas. Hidrograma unitario.



Concepto, medición y análisis de infiltración



Relación precipitación –escorrentía –infiltración



Balance hidrológico



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Unidad 1: Introducción



Hidrología Hidrología es estudio del agua. Rama de ciencia que se ocupa del estudio del ciclo hidrológico, es decir, del “estudio del agua en naturaleza, su existencia y distribución, sus propiedades y su influencia sobre medio ambiente, incluyendo su relación con seres vivos”.



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Importancia del agua Recurso natural más importante 71% de superficie de Tierra está cubierta de agua Está presente en todos aspectos de la vida.  Actividades humanas están vinculadas con agua: usos agrícolas, poblacionales, pecuarios, industriales, mineros, generación de energía, transporte, actividades recreativas, etc. También relacionada a graves desastres naturales, como sequías e inundaciones, que causan grandes daños, pérdidas económicas y de vidas humanas. Curso: HIDROLOGÍA APLICADA


Cuánta agua hay?

En naturaleza existe 1350x10 6 km 3 de agua: pero 97% es agua salada, no utilizable directamente Curso: HIDROLOGÍA APLICADA


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Estimaciones de la Distribuci n del Agua en la Tierra



Ciclo hidrológico o Circulación del agua en cualquiera de sus estados físicos (líquido, sólido o gaseoso). o Conjunto de procesos que ocurren en forma continua, no tiene principio ni fin. o Sol es fuente de Ecuaci ón del ciclo hidrol ógico: energía. ón = Escurrimiento + Precipitaci o Ciclo funciona a Evaporación + Transpiraci ón + escala universal. Almacenaje



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Ciclo hidrológico

Nubes de lluvia Precipitación

Formación de nubes Evaporación

Océano



Ciclo del agua Evapotranspiración

Precipitación

Transpiración

Escorrentía y erosión

Evaporación

Infiltración

Percolación Ascenso capilar Lavado Tabla de agua Curso: HIDROLOGÍA APLICADA


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Río

Esquema de ciclo hidrológico (http://www.conicyt.cl/) Curso: HIDROLOGÍA APLICADA


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El r o Amazonas fluye a lo largo de unos 6275 km desde su nacimiento, en los Andes peruanos, hasta su desembocadura, en el oc éano Atlántico. Es el segundo r ío en longitud despu és del r ío Nilo, en Africa; tiene el mayor caudal de agua del mundo. Fuente: Encarta 98 Curso: HIDROLOGÍA APLICADA


Agua en el Perú Atlántico o 97.7% disp. de agua o 26% población o 292000 m3/hab

Pacífico o 1.8% disp. de agua o 70% población o 2027 m3/hab

Titicaca o Perú es un país extraordinariamente dotado. o Cuenta con 5% de aguas superficiales del mundo. Curso: HIDROLOGÍA APLICADA

o0,5% agua o4% población o9715 m3/hab DRA. LIA RAMOS FERNÁNDEZ

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Ciclo Hidrol gico mediante Diagrama de Bloques

Simplificación de la realidad: producción de escorrentía

Fuente: Guevara (1991) Curso: HIDROLOGÍA APLICADA


El balance hídrico en una cuenca hidrográfica puede ser representado por las siguientes ecuaciones matemáticas.

a)Balance hídrico en la superficie:

P  R  R s  E s  T s  I  S s b) Balance hídrico debajo de la superficie

I  G1  G2  R g  E g  T g  S g c) Balance hídrico en la cuenca hidrográfica (suma de a y b)

P  R  ( E s  E g )  (T s  T g )  (G2  G1 )  ( S s  S g ) P = precipitación T = transpiración G = flujo subterráneo S = almacenamiento E = evaporación R = escorrentía superficial I = infiltración s = “sobre” la superficie del suelo. g = ”debajo” de la superficie del suelo Curso: HIDROLOGÍA APLICADA


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 Principios teóricos (Ley de conservación de la masa y la Ley de conservación de la energía) se utilizan para

explicar procesos del ciclo hidrológico: ecuación de balance hidrológico Entradas – Salidas = Cambio de Almacenamiento Funciones matemáticas que simulan el sistema real: P  R  R  E  T  I  S a) En la superficie b) Debajo de la superficie I  G1  G2  R  E  T  S c) En la cuenca hidrográfica s

s

s

g

s

g

g

g

P  R  ( E s  E g )  (T s  T g )  (G2  G1 )  (S s  S g )

En forma simplificada: P = T = E = G = S = R = I = ET = s = g =

P  R  ET  G  S

precipitación transpiración evaporación flujo subterráneo almacenamiento escorrentía superficial infiltración evapotranspiración componente de la ecuación originado “sobre” la superficie del suelo. componente de la ecuación originado ”debajo” de la superficie del suelo Curso: HIDROLOGÍA APLICADA




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Unidad 2: Cuenca Hidrográfica



1. Sistema fluvial 

Cuenca vertiente: delimitada por una divisoria, por donde agua de lluvia discurre y es drenada a través de una red de cauces que fluyen hacia una corriente principal y por éste, hacia un único punto de salida. Cuerpo de agua divisoria

Corrientes tributarias

Area de cuenca

divisoria Area de la cuenca

Corriente principal

Mar

Punto de salida al mar

Corrientes concurrentes

B) CUENCA CERRADA O ENDORREICA

A) CUENCA ABIERTA O EXORREICA Curso: HIDROLOGÍA APLICADA


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2. Delimitación





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Microcuenca de Qda. Huaycoloro

Imagen de satélite que permite visualizar limites de cuencas





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EMBALSE TUNEL CUENCA HUMEDA

CUENCA SECA

EMBALSE

CENTRAL HIDROELECTRICA

CANAL AREAS INCORPORADAS AREAS MEJORADAS AREAS INTERVALLE Curso: HIDROLOGÍA APLICADA




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3. Geomorfología Cuantificar determinados rasgos propios de la superficie terrestre que condicionan el comportamiento del sistema fluvial.

3.1 Referidos a la forma Índice de compacidad o coeficiente de Gravelious (Cc) Relación entre perímetro de cuenca y perímetro de un círculo equivalente, cuya área es igual a cuenca en estudio. Indica regularidad de forma de cuenca y su influencia en máximas crecidas. Cc = Perímetro de cuenca / Perímetro del círculo equivalente

Cc = P/2 A = 0,282P/ A

Coeficiente de compacidad de una cuenca de drenaje: C c = 1 (cuenca circular), C c >1 (alargada o asimétrica)

Cc = Coeficiente de Compacidad P = Perímetro de cuenca, en km. A = Area de cuenca, en km 2



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Factor de Forma (F f ) :

Ff = Ancho medio/longitud mayor = Am/L = (A/L)/L = A/L2



3.2 Referidos a la Altitud Curva hipsométrica




Cuenca se divide en áreas parciales



Se determina cada área parcial



Se elaboran curvas hipsométricas


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Altitud mediana

Representan relación entre altitud y área acumulada por debajo o por encima de dicha altitud Curso: HIDROLOGÍA APLICADA


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Rectángulo equivalente

Rectángulo de igual área, mismo perímetro, igual coeficiente de compacidad e idéntica variación hipsométrica; relaciona perímetro y área de una cuenca tratando de reducirla a dimensiones de un rectángulo.

L

Kc A 1,12

{1

1 (1,12

)2 } Kc

Kc = Coeficiente de Compacidad A = Area de la cuenca L = Lado mayor del rectángulo

l

Kc A 1,12

{1

1 (1,12


2

Kc

) }

l = Lado menor del rectángulo


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Altitud sobre el nivel del mar (msnm) 2150 2400

2800

3200

3600

4000

4400

4800 5200

5550

-1,9- -- 3,1 -- ---- 4,4 ---- ---3,75 --- ---- 4,4 ---- ------- 6,2 -------- ----- 5,65 ------ --1,9- -------5,2 -----

Valores de C i (km). L =


ci =

36,5 km


3.3 Referidos a la Red de Drenaje

La combinación de los efectos del clima y la geología de la cuenca de drenaje, originan modelos de erosión los cuales son caracterizados por la red de drenaje que presenta la cuenca



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Ordenes de corriente

Rio ó corriente principal de cuarto orden



Densidad de drenaje



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Frecuencia de corriente F 

 N A

(Nro de ríos/km2 de cuenca)

Pendiente media del cauce principal (S) 4000 3500 3000

) m n 2500 s m2000 ( d u 1500 t i t l A 1000

500 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Longitud (km)



Obtener la curva hipsométrica de una cuenca que tiene un perímetro de 150 km 2 y las siguientes características topográficas

 Calcular la altitud promedio de la cuenca  Dibujar el rectángulo equivalente

En la figura siguiente, las cotas están cada 100 m. Considerar que el área de la cuenca es 100 km 2, perímetro 50 km.  Delimitar la cuenca  Dibujar la red de drenaje e indicar las órdenes de corriente  Calcular la densidad de drenaje y la frecuencia de ríos



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Unidad 1-2

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