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UNIDAD 1.0 DEFINICIÓN Y CONCEPTOS BASICOS

RESEÑAS HISTORICAS La hidrológica como ciencia moderna se inicia en el siglo XIX, con el desarrollo de la física, la aceptación del concepto del ciclo HIDROLOGICO y la medición de precipitación y caudales. En la segunda mitad del siglo XIX se generaliza la medida de precipitación y caudales. La formula de Darcy para el movimiento del agua en medios porosos impulsa el desarrollo de la hidrogeología y de la hidrología. 08/03/2021

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RESEÑAS HISTORICAS En el Siglo XX se inicia con el deseo que la hidrología genere datos para la predicción de aportaciones. Pero a partir de los años treinta cuando se desarrollan teorías cuantitativas basadas en métodos estadísticos. Teoría del hidrograma unitario de Sherman (1932). La idea de Horton sobre la infiltración (1940). Gumbel distribución de máxima Av. (1958). En El Salvador la hidrología se inicia en los años de 1940 con la idea de aprovechamiento de recursos hídricos del río Lempa. La UES incorpora la materia hasta 1967 parte del plan de la carrera. 08/03/2021

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DEFINICIONES Y CONCEPTOS LA HIDROLOGIA: es la ciencia de la naturaleza que estudia el agua dentro del planeta tierra, tanto en los aspectos de precipitación como acumulación y circulación, desde el punto de vista cualitativo, cuantitativo y estadístico. HIDROLOGIA: es la ciencia del agua que determina la calidad y la cantidad de los recursos hídricos y su relación en un sistema llamado “cuenca”. Por ultimo es importante destacar que junto a la presencia de agua puede existir otros elementos, a veces negativos para la naturaleza y en general procedentes de la actividad humana, por ello y sobre todo en los últimos años se están estudiando junto a las cuestiones clásicas de la hidrología los aspectos de la calidad de agua.

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CICLO HIDROLOGICO ▪ El ciclo hidrológico es un fenómeno global de circulación del agua entre la superficie terrestre y la atmósfera, provocado fundamentalmente por la energía solar y la energía gravitacional. ▪ El ciclo hidrológico es el conjunto de cambios que experimenta el agua en la naturaleza, tanto en su estado (sólido, líquido y gaseoso), como en su forma (agua superficial, agua subterránea, etc.). ▪ El ciclo hidrológico no es nada regular. Una muestra de ello son los periodos de sequías y de inundaciones, que ocurren. 08/03/2021

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Ciclo Hidrológico

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Se puede suponer que el ciclo hidrológico se inicia con la evaporación del agua en los océanos, el vapor de agua es transportado por el viento hacia los continentes. Bajo condiciones meteorológicas adecuadas, el vapor de agua se condensa para formar nubes, las cuales dan origen a las precipitaciones.

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CICLO HIDROLOGICO

▪

El ciclo hidrológico, es un modelo conceptual que describe el almacenamiento y movimiento del agua entre la Biosfera, Atmósfera, Litosfera, Hidrosfera, lo que se denomina Sistema Climático una capa gaseosa de aproximadamente 10.000 km de espesor que rodea la litosfera e hidrosfera.

donde el agua se encuentra en estado sólido, como el hielo de mares, ríos y lagos, glaciares, etc

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incluye los océanos, mares, ríos, lagos, agua subterránea, el hielo y la nieve

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CICLO HIDROLOGICO ▪ El ciclo hidrológico involucra un proceso de transporte re circulatorio e indefinido o permanente, este movimiento permanente del ciclo se debe fundamentalmente a dos causas: la primera, el sol que proporciona la energía para elevar el agua (evaporación); la segunda, la gravedad terrestre, que hace que el agua condensada descienda (precipitación y escurrimiento). 08/03/2021

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▪ CICLO HIDROLOGICO ▪ El agua dulce es muy escasa y la más importante para el ser humano, en el Cuadro, se muestra la cantidad de agua estimada en el mundo y su distribución porcentual tanto de agua dulce como de agua salada. ▪

Tasas de Movimiento y Distribución Porcentual del agua en la Tierra

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Concepto de sistema ▪ Un sistema es un conjunto de elementos y procesos relacionados entre sí, que actúan sobre una variable de entrada para convertirla en salida. ▪

El ciclo hidrológico puede tratarse como un sistema cuyos componentes son precipitación, evaporación, escorrentía y las demás fases que intervienen en el mismo.

▪ Estos componentes pueden agruparse como subsistemas del ciclo total, con lo cual, para analizar el sistema integralmente considerado, estos subsistemas más simples pueden evaluarse separadamente, combinando luego los resultados de acuerdo con las interacciones entre los subsistemas. 08/03/2021

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El ciclo Hidrológico Como un Sistema Dividida en tres Subsistemas.

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RELACION CON OTRAS CIENCIAS La Hidrología contiene además de una parte cualitativa próxima a la geografía, una parte cuantitativa relacionada con otras ciencias como: ▪ FISICA DE LA ATMOSFERA Y LA METEOROLOGÍA: que intervienen en la formación de nubes y en precipitación. ▪ LA GEOLOGÍA Y MEJOR LA HIGROGEOLOGÍA: se utiliza al estudiar las aguas subterráneas. ▪ LA HIDRAULICA: es necesaria para el estudio del movimiento del agua. ▪ LA QUIMICA: se utiliza en lo relacionado con la composición y calidad del agua. ▪ LA AGRONOMÍA Y LA EDAFOLOGIA: permite el conocimiento de las relaciones entre las capas vegetales y el agua. ▪ LA ESTADISTICA: le proporciona el soporte matemático que permite el estudio de la distribución de los fenómenos hidrológicos que son esencialmente estocásticos. 24

La Geofísica como se relaciona ▪ El geofísico se relaciona con un gran número de profesionales que se encuentran vinculados, con mayor o menor intensidad, al terreno. Así, desde los paleontólogos y prehistoriadores hasta los arquitectos pasando por ingenieros de caminos y de minas, todos encuentran un lugar común en la geofísica. ▪ Para un geólogo estructural, por ejemplo, es muy importante conocer la estructura de una cuenca y de un macizo rocoso, el plegamiento y disposición de las capas, así como la presencia y orientación de fracturas. Pues bien, todos estos aspectos son, con mayor o menor precisión, detectables e interpretables por el geofísico a partir de los perfiles y mapas que puede generar con los datos geofísicos.

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La Geologia y los ingenieros como se relaciona ▪ Del mismo modo que el conocimiento de la estructura de una cuenca es fundamental para el estructuralista, llegar a saber cómo es el relleno de esa cuenca. ▪ Del mismo modo, es cada vez más frecuente el reconocimiento de la ayuda que puede aportar el geofísico tanto a los ingenieros de caminos, canales y puertos como a los ingenieros técnicos de obras públicas. La caracterización de apoyos de frentes de presas, la predicción de los terrenos y fracturas a atravesar por un túnel, el diseño de la excavacion en una obra lineal y la resolución de problemas en puertos marítimos son incógnitas abordables por los geofísicos.

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Aplicación de la hidrología ▪ La Hidrología es aplicada con mucha frecuencia para conocimientos de en las evaluaciones de impactos ambientales ,el diseño de obras civiles etc. ▪ El profesional que se ocupa de aplicar la hidrología en diferentes proyectos, construir o supervisar el funcionamiento de instalaciones hidráulicas, sanitarias y otras obras civiles debe resolver numerosos problemas prácticos. 08/03/2021

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Aplicación de la hidrología ▪ La aplicación de la hidrología en los diferentes tipos de proyectos tanto a nivel ambiental como de ingeniería civil y típicos de explotación y uso de los recursos hídricos (agua) son: ▪ Abastecimiento de agua potable,( ubicación de fuentes tanto superficiales como subterraneas) ▪ Irrigación (riego tecnificado y riego por inundación) ▪ Aprovechamiento hidroeléctrico(centrales hidroeléctricas) ▪ Suministro de agua para múltiples usos ▪ Navegación ▪ Recreación entre otros. 08/03/2021

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Los proyectos de ingeniería típicos para la protección contra los daños que ocasiona el agua son: ▪ Drenaje urbano (drenajes fluviales, evacuación de desechos) ▪ Drenaje vial (dimensionamiento de puentes, alcantarillas en carreteras) ▪ Drenaje agrícola (drenaje superficial, para la eliminación de aguas superficiales, innecesarias y perjudiciales a la agricultura y a los asentamientos humanos; drenaje subsuperficial, para la eliminación de aguas perjudiciales para la agricultura y para las instalaciones técnicas) ▪ Encauzamientos de ríos ; Defensa contra inundaciones ▪ Determinación de llanuras de inundación ▪ Control de la erosión en cuencas ▪ Dimensionamiento y operación de embalses 08/03/2021

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Se muestra algunos ejemplos de obras civiles donde se aplico el conocimient o de la hidrología. 08/03/2021

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Obras civiles donde se utilizo el conocimiento de hidrología

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HIDROLOGIA CIENTIFICA O MECANIZADA. ▪ ECUACIONES MAS UTILIZADAS Y DEPURADAS. ▪ MODELOS MATEMATICOS Y ANALOGOS (Da una idea del fenómeno) ▪ En cuanto a las materias básicas de la carrera: ❖ Mecánica de fluido ❖ Hidráulica ❖ Geología ❖ Hidrogeología ❖ Ing. Económica ❖ Ecología ❖ Ingeniería de proyección (carreteras, etc.). 08/03/2021

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LA HIDROLOGIA SE DIVIDE SEGÚN TRES CRITERIOS A. SEGÚN ESPACIO FISICO DONDE EL AGUA ESTA CONFINADA

B. POR LA SECUENCIA DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS C. POR LOS DIFERENTES SUJETOS INVESTIGADOS 08/03/2021

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A.

SEGÚN ESPACIO FISICO DONDE EL AGUA ESTA CONFINADA

▪ HIDROMETEOROLOGIA: Estudia los fenómenos meteorológicos y su relación directa con la hidrología. POTAMOLOGIA: Estudia las aguas superficiales (fluviales, ríos, torrentes y riachuelos).

▪ LIMNOLOGIA: Estudia los lagos ▪ OCEANOGRAFIA: Estudia los océanos ▪ GEOHIDROLOGIA: Estudia las aguas freáticas en el primer horizonte del suelo. ▪ HIDROGEOLOGIA: Estudia las aguas subterráneas. 08/03/2021

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B.

POR LA SECUENCIA DE INVESTIGACION CIENTIFICA

▪ HIDROMETRIA: Es la que estudia las observaciones y las medidas del agua y de sus características. ▪ HIDROGRAFIA: Descripción geográfica regional o monográfica de los fenómenos hidrológicos. ▪ HIDROLOGIA CIENTIFICA: Investiga las causas, las secuencias de los fenómenos hídricos y sus relaciones funcionales. 08/03/2021

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Sin embargo, desde el punto de vista operativo tanto la hidrología como sus ramas de estudio, se dividen en tres aspectos: a) LA HIDROLOGIA FISIC : Como su nombre lo indica, se ocupa de los procesos físicos que se relacionan con el estudio del agua y fundamentalmente, con el ciclo hidrológico y sus causas. b) LA HIDROLOGIA PARAMETRICA O DETERMINISTA: Esta analiza esencialmente y en forma ordenada, el conjunto de parámetros que concurren a un procesos hidrológico básico y mas específicamente, aquellos factores que condicionan el funcionamiento de un sistema hidrológico como “LA CUENCA”. Los parámetros de dicho sistema puede ser: “LA PRECIPITACION, EVAPORACION, EVAPOTRANSPIRACION 08/03/2021

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La hidrología como sus ramas de estudio ▪ C. LA HIDROLOGIA ESTOCASTICA O PROBABILISTICA: Estudia y analiza su forma más precisa, tanto los parámetros mencionados en la hidrología paramétrica como los factores incidentes que intervienen con su grado de probabilidad, es decir en función de su incidencia estadística. Incluye el análisis de series históricas de diferentes tipos, análisis de duración de frecuencia, procedimientos estadísticos definidos, aplicado al recurso.

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COMO SE RELACIONA LA HIDROLOGIA CON LA INGENIERIA ▪ Aguas: Hay una relación

OBRAS

Directa entre el

1- Abastecimiento de Agua

Agua y las Obras

2- Alcantarillado y Drenajes 3- Riegos (producción de aumento) 4- Hidroelectricidad 5- Viales

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EN CUANTO A LAS MATERIAS BASICAS DE LA CARRERA SE RELACIONA ▪

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- Mecánica de fluido - Hidráulica - Geología HIDROLOGIA - Mecánica de los suelos - Ingeniería Económica - Ecología - Ingeniería de Proyectos - Hidrogeología 39

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EL AGUA ▪ ▪

Siendo el agua el elemento central de la hidrología es preciso estudiar ciertas propiedades, así como las Leyes que la rigen: El agua se puede considerar desde dos puntos de vista:

1. COMO RECURSO NATURAL ▪ ▪ ▪

No es mas que un Compuesto Químico formado de oxigeno a hidrogeno. Grado de enlace que mantiene unida las moléculas Lo que mantiene unidas las moléculas depende: la temperatura y presión. 08/03/2021

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1. CONTENIDO INTERNO

▪ LIQUIDA: Agua pura o contaminada.

DE ENERGIA,

▪ SÓLIDA: Nieve o Hielo

EL AGUA SE PRESENTA

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▪ GASEOSA: Vapor o diferentes grados de presión o de saturación.

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2. EL AGUA

COMO UN

▪ Se considera como un elemento que es sometido a diversos movimientos o a transformaciones constantes o periódicas y que puede ser afectado por el desarrollo.

AGENTE DINAMICO

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▪ FACTORES QUE CAUSAN EL MOVIMIENTO DEL AGUA EN LA NATURALEZA

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▪ Energía térmica solar (produce la circulación del aire en la atmósfera) ▪ La Gravedad ▪ La atracción solar y lunar ▪ Presión atmosférica ▪ Las fuerzas intermoleculares ▪ Las reacciones químicas, nucleares, actividades biológicas. ▪ Las actividades humanas 43

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:

ENERGIA TERMICA SOLA produce una circulación del aire en la atmósfera, debido a que la superficie terrestre es recalentada de forma desigual. Esta es la causa de la formación de centros de altas y bajas presiones que son las que originan los diversos fenómenos meteorológicos. ▪ LA FUERZA DE LA GRAVEDAD: es responsable de los fenómenos de precipitación, escorrentía, infiltración y de corrientes convectivas. ▪ LA PRESION ATMOSFERICA: es la causa de vientos, siendo los vientos las causas de los desplazamientos de masa de aire entre centro de presiones diferentes. ▪

LA FUERZA INTER MOLECULARE : son las causas de fenómenos con la capilaridad, la viscosidad y por consiguiente de la velocidad del escurrimiento.

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ATMOSFERA ▪ ▪ ❑ 1.

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Es un conjunto de gases que transmiten y almacena calor. El agua contenida en la atmósfera es muy variable. Varia con la temperatura y la latitud, etc. La atmósfera para la hidrología e : Un enorme reservorio de vapor de agua que define en gran medida las condiciones meteorológicas en cualquier lugar. Como un vasto sistema de transporte y repartición del agua atmosférica entre la tierra y los océanos. Como un gran colector de calor, que absorbe selectivamente una pequeña parte de la radiación solar directa (la capa de ozono). 45

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La composición volumétrica de la atmósfera es de acuerdo al esquema siguiente: ▪ ▪ ▪ ▪

Ozono …......…..................... 78.09% Oxigeno ……………….......... 20.95% Argon ................................... 0.93% Anhidríco Carbónico ............ 0.03%

En si la función de la atmósfera es: 1. Transmitir y almacenar calor 2. Distribuir el calor para propiciar las condiciones climáticas en todo el globo terrestre. – – –

Zona Polar: transmisión de calor Cte = 0 Templado: cuatro estaciones Tropical: dos estaciones.

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CLIMA ▪ ▪ 1. 2. 3. 4. 5. 08/03/2021

Se llama clima, al conjunto de fluctuaciones de las condiciones atmosféricas. Los siguientes parámetros atmosféricos son. Radiación solar Temperatura Insolación (efecto al estar frente al sol) Viento (produce uniformidad de masa) Presión. 47

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CIRCULACION ATMOSFERICA a. Circulación General (GLOBO) ∆tº Repentino. b. Circulación Local (vientos de N a S y S a N) c.

CIRCULACION GENERAL

Es a nivel del globo terrestre tomando en consideración todas las condiciones existentes dentro de la atmósfera.

▪ Si se consideran las fuerzas originadas por la rotación de la tierra es decir las fuerzas de coriolis, el patrón real de circulación atmosférica tiene tres celdas. 08/03/2021

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Celda tropical: El aire asciende en el ecuador, se mueve hacia los polos y desciende a los 30° de latitud para volver al ecuador por superficie. 08/03/2021

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▪ Celda polar: el aire asciende 60°, de latitud y se mueve hacia los polos, donde desciende y vuelve por la superficie a los 60°. ▪ Celda centra : se mueve por fricción de las masas de aire de las dos celdas adyacentes.

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▪ Sistema migratorios: ▪ Las características semi-permanentes de la circulación general en cualquier instante pueden ser distorsionados o desplazados por el sistema migratorio.Los sistemas semipermanentes se clasifican en: CICLONES Y ANTICICLONES 08/03/2021

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▪ ANTICICLON: ▪ Área de presión relativamente alta, en la cual los vientos soplan en sentido contrario a las manecillas del reloj. En el hemisferio norte.

▪ Precipitación ciclónica: Se producen cuando hay un encuentro de dos masas de aire, una caliente y otra fría y converge en zonas de bajas presiones (ciclones); las nubes más calientes son violentamente impulsadas a las partes más altas, donde pueden producirse la condensación y precipitación.

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Precipitación ciclónica ▪ CICLON TROPICAL: Sistema de baja presión atmosférica que se forma en los "trópicos" de ahí su nombre "tropical" es aquí donde se conjugarán todos los factores necesarios para la aparición de esta clase de fenómeno como lo son: ▪ baja presión atmosférica, la temperatura del Océano, entre otros , ▪ se trata de un "sistema" organizado con patrones definidos aun que pudiera no ser muy evidente desde algunas perspectivas, ▪ para denominar que existe un Ciclón Tropical, es necesario que el fenómeno tenga como mínimo la categoría de Depresión Tropical. ▪ CICLONES EXTR TROPICALES: ▪ Se forman normalmente en la frontera entre masas de aire caliente y frío. Estos ciclones suelen ser más grandes que los ciclones tropicales y produce precipitaciones en áreas más grandes. 08/03/2021

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El proceso de formación de un ciclón ▪ El proceso a través del cual un disturbio atmosférico se forma y fortalece, formándose en un Ciclón Tropical, depende al menos de tres condiciones: ▪

▪

El agua del océano tiene que ser de más de 26.6 grados Celsius (80°F) y producirse gran humedad como consecuencia de la temperatura evaporación del agua del mar. La tercera condición tiene que ver con un patrón de viento cerca de la superficie del océano que hace ascender el aire en forma de espiral hacia adentro.

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LA SEMANA DEL 17 AL 25 DE FEBRERO DE 2021 SE DIERON TORMENTAS POLARES EN UNA ¾ PARTE DEL AREA DE LOS ESTADOS UNIDOS

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CICLON TROPICAL

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COMO OPEREA UN AVION CAZA HURACA N

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VIDEO DEL HURACAN STAN

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Definición de Hu...