HIDROLOGHIDROLOGÍÍAAHablaremos de Hidrología como la parte de la geofísicaque estudia la ocurrencia de las aguas en la superficie terrestre dicho así, podemos establecer tres partes importantes que son:

• Hidrometría: se encarga de obtener su información mediante la medición de los elementos constitutivos de los regímenes del agua.

• Hidrología Aplicada: obtiene beneficios a partir de la Hidrometría. Por ejemplo; la creación de Hidroeléctricas, puentes.

• Hidrografía: representa en gráficos y mapas toda la información recopilada por la Hidrometría. Por ejemplo; datos de temperatura, presión, precipitación, entre otras.

Beneficiarios y Beneficios de la informaciBeneficiarios y Beneficios de la informacióón n meteorolmeteorolóógicagica

Beneficiarios de la información:• Sector Transporte Aéreo.• Sector Agrícola, Forestal y Pecuario.• Sector De Servicios Esenciales.• Sector Transporte Marítimo y Pesca.• Sector Construcción.• Sector de Energía Eléctrica.

Beneficios de la información:• Toma de decisiones para realizar o no ciertas actividades cotidianas,

incluyendo el aprovechamiento del tiempo libre para esparcimiento y otras no generadoras de ingresos monetarios.

• Los productores lo utilizan para tomar decisiones mas informadas, en un marco de incertidumbre, e incrementando su productividad.

CronologCronologíía de las primeras mediciones a de las primeras mediciones meteorolmeteorolóógicas en Panamgicas en Panamáá

Cronologías de las primeras mediciones meteorológicas en Panamá.

Estaciones HidromEstaciones Hidroméétricas y Meteoroltricas y Meteorolóógicas gicas en Panamen Panamáá

En Panamá existen 155 estaciones meteorológicas.

• Estaciones Automáticas (22)• Estación Automática Telemétrica

(8)• Estaciones Tipo A (6)• Estaciones Tipo B (23)• PGD (26)• PG (3)• PV (67)

En Panamá existen 60 estaciones hidrométricas.

• Estación Hidrométrica Automática (6)

• Estación Hidrométrica Automática

Telemétrica (8).

• Estación Hidrométrica Limnigráfica (44).

• Estación Hidrométrica Limnimétrica (2).

ESTACIONES METEOROLÓGICAS POR CUENCAS

ESTACIONES HIDROLÓGICAS POR CUENCAS

Pluviómetros PV =66

Pluviógrafos PG = 3 OBSERVADORESMETEOROLÓGICOS = 194

Tipo A = 5

22Tipo B =

Precipitación

Precipitación

Precipitación Precipitación Evaporación Tanque Viento a 10 metros

Temperatura y Humedad Relativa

Horas de Sol

Desplazamientode Viento

Estaciones Meteorológicas Convencionales

1 milímetro de lluvia medido en el Pluviómetro

Equivale al volumen de un litro de agua (lluvia) que cae sobre una superficie impermeable de un metro cuadrado

Clases de EstacionesClases de Estaciones

• Estaciones de Primer Orden: se encargan de medir y registrar el nivel del agua, caudal, tiempo, sedimentos y temperatura de¡ río. Se instalan en ríos principales y cuenta con instrumentos especializados para una mejor recopilación de la información.

• Estaciones de Segundo Orden: se encargan de registrar nivel de agua y caudal. Por lo general son establecidas en las orillas de afluentes.

• Estaciones en Estudios: debido a la importancia de alguna obra a construir, se instalan para registrar niveles bajos o altos de caudal y agua, además de sedimentos y temperatura.

• Estaciones Especiales o Temporales: se instalan para un fin especifico y tienen una unidad temporal para recoger información para un determinado proyecto. Al finalizar el mismo, la estación es desmantelada y abandonada.

Estación del río Caldera, Jaramillo

Estación del río Parita, La Valdesa

Cable vía del Río Calobevora

Estación hidrológica y meteorológicadel río Hornitos, en Hornitos

ESTACIONESLIMNIGRAFICAS = 35

Limnígrafo Stevens Water MSmodelo A-71

Estaciones Hidrológicas Convencionales

Estación del río Chiriquí Paja de Sombrero Estación del río Aguas Claras, afluente del Lago Bayano

Estación del río Grande en Río Grande

Estaciones Hidrológicas Convencionales

TTéérminos ampliamente utilizados en rminos ampliamente utilizados en hidrologhidrologííaa

• Caudal: volumen de agua que pasa por una sección transversal normal al flujo por unidad de tiempo.

• Caudal máximo o mínimo: el caudal más alto o más bajo registrado en cierto periodo.

• Aforo: es la medida del caudal, el cual se obtiene de manera indirecta como se verá posteriormente.

• Estación de aforo: sinónimo de estación hidrométrica, estación medidora de caudal,

• Caudal medio: puede ser diario (volumen de agua en un día entre el número de segundos de un día), mensual (volumen de agua en un mes entre el número de segundos de un mes), anual (volumen de agua en un año entre el número de días del año).

• Cuenca de captación: extensión de terreno de limitada por la divisoria de aguas; recoge las aguas de lluvia o manantiales, formando así los ríos o corrientes.

• Escorrentía: flujo de agua proveniente de las aguas de lluvia que van a dar a los cauces naturales de los ríos. La escorrentía puede ser superficial o sub-superficial, la primera es la que nos interesa en este curso.

TTéérminos ampliamente utilizados rminos ampliamente utilizados en hidrologen hidrologííaa

• Pluviómetro: instrumento usado para medir la cantidad de lluvia que cae pormedio de una probeta o una regla graduada en milímetros.

• Pluviógrafo: registra las precipitaciones (lluvia) en forma continua sobre una grafica de papel. De su análisis se obtiene datos como la cantidad de lluvia caída, la hora de comienzo, terminación y la intensidad de un aguacero.

• Tanque de evaporación: es un tanque cilíndrico de 120.7 cm de diámetro y 25.5 cm altura. Consta de tanque tranquilizador y tornillos micrométricos. Para los diferentes cálculos y aplicaciones de la evaporación es necesario conocer la precipitación. Por diferencia de lecturas del tornillo micrométrico se obtiene la cantidad de agua evaporada en mm en un tiempo determinado. (evaporación es la transferencia de agua desde la superficie terrestre a la atmósfera).

• Heliógrafo: registra el numero de horas de sol ocurridas un día mediante una esfera de vidrio que actúa como una lente convergente en cualquier dirección que reciba los rayos solares. Los rayos solares queman una gráfica que se encuentra en un semi-anillo situada a una distancia focal de la esfera.

TTéérminos ampliamente utilizados rminos ampliamente utilizados en hidrologen hidrologííaa

• Psicrómetro: consta de dos termómetros de mercurio, seco y húmedo, utilizados para medir la temperatura del aire, la diferencia en temperatura entre los dos termómetros permite computar el contenido de humedad relativa. Generalmente se adicionan dos termómetros de extremas para medir temperaturas máximas y mínimas. El termómetro seco indica la temperatura real del aire en el momento de observación. El termómetro húmedo, es un termómetro similar al seco pero cuyo depósito se envuelve en una muselina que se mantiene humedecida, ya que su extremidad esta sumergida en un recipiente con aguas pura.

• Termohidrógrafo: registra en forma continua en una grafica la variación de la temperatura del aire en grados centígrados y la humedad relativa en porcentaje. Tiene como elementos sensibles un anillo bimetal y un haz de cabellos humanos. Va dentro de la casera meteorológicas.

• Veleta: sirve para medir la velocidad y dirección del viento en forma instantánea. La dirección es señalada por la flecha de la veleta y la velocidad por una lámina que se mueve en un arco graduado.

• Anemómetro: Se utiliza para medir el recorrido horizontal del viento en kilómetros por día.

• Anemógrafo: es el instrumento que mide en forma continua la dirección y la velocidad del viento, registrando sobre una grafica movida por una mecanismo de relojería.

Tipos de CorrientesTipos de Corrientes• Corriente efímera: proveniente del agua que cae en el momento de la

precipitación.

• Corriente intermitente: proveniente del agua que fluye en los tiempos de invierno (quebradas en el interior del país).

• Corriente permanente: el agua que fluye durante todo del año.

Tipos de Tipos de LimnLimníímetrosmetros• En forma escalonada o escalonado: es cuando la orilla tiene poca pendiente, este consta de

varios trozos usados a medida que el nivel de agua sube. Similar a varias reglas verticales en el piso sobre la pendiente de la orilla.

• De un sólo tramo: es el que se usa cuando la orilla es abrupta. Es similar a una regla muy larga.

• Miras indirectas o limnicontactos: Del B.M. a la superficie del agua, se resta la altura del B.M. y hallamos el nivel del río.

• Inclinados o acostados: también llamados sesgados, estos están inclinados en el fondo del río y sus divisiones son graduadas de tal forma que cada unidad sobre este represente una unidad en la vertical, este tipo es usado cuando el río lleva mucha corriente.

• De cinta (pozos).• De aguja: consta de una aguja en forma de garfio y un brazo o nonio el cual se lee cuando la

aguja rompe la tensión superficial del agua; se usa para registrar cambios de nivel de agua muy pequeños en laboratorios o en estaciones hidrometeorológicas.

• Eléctrico o electrónico.• Maxímetros o Limnímetros de Máxima: están en capacidad de proporcionar a un costo muy

bajo, registros suplementarios de los niveles máximos en las localizaciones donde los registradores no justifican y en los casos donde las minas limnimétricas son inadecuadas. Son útiles para medir cambios de nivel de agua grandes y niveles máximos de mareas, etc.

Tipos de Tipos de LimnLimníígrafosgrafos• Por flotadores: inscriben un gráfico sobre papel, mediante una aguja que se mueve a

medida que aumenta o disminuye el nivel del agua y registra este de manera continua en el papel; además el registro no se ve limitado, ya que cuando el nivel de agua exceda la capacidad del papel de registro (gráfico) en una crecida, la aguja se invierte de manera que se pueda determinar el nivel del agua.

• A presión: el sistema NEYRPIC usa un sistema sensor basado en la presión que viene del río y un mecanismo de aire comprimido. Sus inconvenientes para implementarlo se centran en que la salida del tanque con aire comprimido que usaba tenia que ser calibrado, y este duraba sólo mes y medio; además la longitud del registro era sólo de 3 meses. El gráfico que tiene es de 6 metros solamente y si la crecida era superior a esto, el mercurio se derrama y no registra nada.

• Digitales: trabajan con telemetría, el cual no trajo muy buenos resultados, este daba niveles de agua a períodos de tiempo de 5 minutos o más. Sus inconvenientes vienen de que perforaba grandes cantidades de papel que luego podrían atascar los engranajes.

CaracterCaracteríísticas de la Seccisticas de la Seccióón de Aforon de Aforo

• Que esté en un tramo recto y que la sección de aforo sea 6 veces el ancho del río en este tramo.

• Que las líneas de flujo sean paralelas a las orillas.• Que el cauce del río esté confinado en una sección definida.• Que el fondo del cauce sea lo más estable posible, evitando

que haya dunas (arena), vegetación o lodo en el fondo.• No debe haber remansos, ni aguas muertas (bases de

puentes).• Que el observador viva lo más cerca de la estación si esta es

limnimétrica.• Que la estación sea accesible en toda época del año.

Tipos de AforosTipos de Aforos• Radio Isótopo: se usa en países industrializados donde se va a

medir el caudal, por medio de radio sondas, instalados en la orilla del río, por las cuales se obtiene velocidad, caudal y profundidad.

• Vertedero: se usa en ríos de poca velocidad en donde se hace el vertedero, esto se hace de una a otra orilla; es costoso, cada vertedero tiene su fórmula y debe ser calibrado aguas arriba, se usa el molinete pigmeo.

• Volumétrico: se usa para medir caudales pequeños, consiste en usar un recipiente de volumen conocido, luego se registra el tiempo en que se llena el volumen, y luego se usa la relación sencilla de Q = Volumen/ tiempo.

Tipos de AforosTipos de Aforos• Químico: este método se hace en lugares montañosos o en corrientes demasiado

pequeñas, este aforo consiste en dispersar una sustancia como sal común, agentes fluorescentes, materiales radioactivos o cualquier otro material que se pueda medir fácilmente.

• Área Pendiente o Método Indirecto: consta de dos etapas, el trabajo de campo y el trabajo de escritorio. Trabajo de Campo: se escogen tres secciones de¡ río, separadas a 100 metros cada una, para luego obtener el perfil de cada sección cuando el río tiene menos agua, se toman fotos a cada lado de las secciones para establecer el coeficiente de rugosidad de Manning, luego se gráfica cada una y se obtiene un rectángulo equivalente de igual área a la sección del río.

• Flotadores: este método es muy simple y sencillo, requiere de equipo muy asequible, su porcentaje de error está en el rango de¡ 30%, pero considerando lo poco que se requiere para efectuar un aforo por este método, podemos valorar su importancia.

Tipos de AforosTipos de Aforos• Hidrométrico: La medición de caudal por medio de este método se efectúa

por medio del uso de correntómetros o molinetes, estos aparatos se basan en la rotación de una hélice o de una copa, las cuales miden la velocidad puntual de la corriente. Básicamente existen dos tipos de aforo hidrométrico:

x. Aforo por vadeo.x. Aforo por suspensión o cable-vía: se realiza desde un puente o cable-vía.

SedimentosSedimentos• El origen de los sedimentos los encontramos en la erosión

producida principalmente por la lluvia, al caer sobre la superficie de la tierra sin proteger.

• Los tres agentes transportadores más importantes son la lluvia, el viento y los

• Movimientos sísmicos (deslizamientos).

• Los sedimentos se encuentran en el agua suspendidos, en el fondo, y saltando.

SedimentosSedimentosSuspensión: se encuentran en el agua mezclados, se miden en tres formas: muestreo, turbidímetro y por sondeo o levantamientos topográficos.

• Para muestreo se utilizan diversos dispositivos, como por ejemplo el USD-48 y el USD-49 en aquellos lugares donde se pueda vadear. Estos dispositivos constan de botellas con boquillas de diámetros diferentes dependiendo de la velocidad de la corriente, por ejemplo 1/8 de pulgada para velocidades menores, 1/4 de pulgada para velocidades mayores y 3/16 pulgadas para velocidades intermedias

• El turbidímetro se utiliza para agua potable, se debe calibrar con un USD-48 o USD-49 y mide la turbidez del agua.

• Para sedimentos en el fondo se utilizan ecosondas que obtiene el perfil del fondo por ejemplo en embalses.

• Finalmente es importante señalar que los sedimentos determinan la vida útil de una estructura hidráulica porque pueden provocar desgastes en las turbinas, además de contribuir con la disminución de la vida animal.