UNIDAD 1Hidrologa: Conceptos y

definiciones del ciclo hidrolgico

Hidrologa 2014 UNIDAD 1 Profesor: Enrique Snchez Cuadros

HIDROLOGA Definicin de la UNESCO (1964):

La Hidrologa es la ciencia que estudiael agua sobre las zonas terrestres, suocurrencia, circulacin y distribucin ennuestro planeta, las propiedadesfsicas y qumicas y la interaccin conlos ambientes biolgicos y fsicos,incluyendo los efectos sobre aquellosproducidos por la actividad humana.

Hidrologa

Conceptos y campos de accin de la Hidrologa

Hidrologa y obras hidrulicas

Componentes del ciclo hidrolgicoConceptos estndares (Enfoque fsico)

Precipitacin Evaporacin/Evapotranspiracin Escurrimiento superficial Agua subterrnea

Concepcin de la hidrologa

EL CICLO HIDROLGICO ES EL FOCO CENTRAL DE LA HIDROLOGA.

EN LA ACTUALIDAD SE ENFOCA EL ESTUDIO DE LA HIDROLOGA CON SU RELACIN CON EL AMBIENTE Y LA SOCIEDAD. AS, SE TIENEN RAMAS APLICADAS COMO LA ECOHIDROLOGA , Y LA INGENIERA ECOLGICA .

TAMBIN SE TIENE DIVISIONES POR CAMPO DE ESTUDIO, TALES COMO: HIDROLOGA SUPERFICIAL, HIDROLOGA DE AGUAS SUBTERR`NEAS, HIDROLOGA ESTOC`STICA, HIDROBIOLOGA.

Ciencias con las que se relaciona la Hidrologa

Ecohidrologa

Uno se pregunta: Dnde empieza el ciclo del agua?

Ocano

EvaporacinEvapotranspiracin (ET)

escurrimiento

Precipitacin

Acufero

Infiltracin

Evaporacin

EL CICLO HIDROLOGICO

Flujos y almacenamientos a nivel global (Fuente: Uhlenbrook S. UNESCO-IHE , 2013)

Ntese que, a pesar de que el contenido de agua en los sistemas superficiales yatmosfricos es relativamente pequeo, inmensas cantidades de agua pasananualmente a travs de ellos, como lo muestran las tablas 1.1y 1.2.

Demanda mundial de agua

La demanda actual de agua supera los 5.000 Km3/ao y es creciente en el orden de 150 Km3/ao, debido al aumento de la poblacin, as como al crecimiento de la demanda por el desarrollo de regados e industrias y el incremento del bienestar social.

Este aumento de la demanda ha de ser satisfecho bien con el aum entode la utilizacin de recursos superficiales o subterrneos, o bien conla reutilizacin del agua.

El incremento en la utilizacin de las aguas superficiales ob liga a laconstruccin de ms embalses.

Con relacin al desarrollo de la utilizacin de los recursossubterrneos, ste es distinto segn la climatologa de la zo na. As, enzonas templadas con niveles medios de escorrenta, la relaci n entreaguas superficiales y subterrneas es muy alta afectndosemutuamente en su aprovechamiento, por ello se est tendiend o a unaplanificacin conjunta de embalses superficiales y subter rneos parala regulacin de caudales a utilizar.

Comprese con la disponibilidad de las fuentes de Agua Dulce de las Tablas 1.1 y 1.2

.demanda de agua

En zonas ridas las aguas subterrneas son muchoms importantes ya que al no existir escorrenta,prcticamente toda la precipitacin se evapora orecarga los acuferos.

En Espaa, por ejemplo, la demanda urbana de agua esaproximadamente de 3.972 Hm 3/ao y para usosagrcolas de 31.198 Hm 3/ao.

Ntese que el total de escorrenta, tanto superficialcomo de agua subterrnea es de 47.000 km 3 al ao.

Parte de este flujo total es usado para riego y usosdomsticos.

EL CICLO HIDROLOGICO

RELACIONES ENTRE SUS COMPONENTES

0 - 58~ 2960 - 150~ 30165 - 495~ 33Escorrenta superficial

0 - 2~ 140 - 100~ 20165 - 495~ 33Recarga de acufero

0 - 140~ 70100 - 250~ 50150 - 500~ 33Evapotranspiracin real

0 - 200100200 - 500100500 - 1500100Precipitacin total

mm%mm%mm%

Clima ridoClima semiaridoClima templado

EL CICLO HIDROLOGICO

RELACIONES ENTRE SUS COMPONENTES

PrecipitacinEvaporacin

Pozo de bombeo

Zona riberea

Curso de agua

Agua subterrnea

Pluma de contaminante

Acufero confinado

Nivel fretico

EL CICLO HIDROLGICO

Relacin agua superficial - agua subterrnea

A. Seccin transversal tpica de una corriente de agua en una regin hmeda, donde el agua

subterrnea recarga al escurrimento en el cauce

B. Seccin tpica de una corriente de agua en una regin rida, donde la corriente superficial

recarga al acufero

EL CICLO HIDROLOGICO

OTRAS COMPONENTES

Ocano

Evaporacin Evapo-transpiracin

Escorrenta

Provisn de agua

Descargas de aguas tratadas

Intrusin de agua salinaAcufero

InfiltracinRecarga

Evaporacin

Extraccin

Precipitacin

Hmedad del suelo

Hmedad del suelo

Tiempo de residencia medio (TRM)El tiempo de residencia Tresidencia es el tiempo promedio que necesita unamolcula de agua para pasar a travs de un subsistema del ciclohidrolgico. Se calcula dividiendo el volumen de agua S enalmacenamiento por la tasa de flujo (caudal) Q.

Tresidencia = S / Q

Ejemplo: Calcular el tiempo de residencia de la humedad atmosfricaglobal.Vol. De humedad atmosfrica: 12.900 km3 (de tabla 1.1)Tasa de flujo de humedad desde la atmsfera como precipitaci n es:

458.000 + 119.000 = 577.000 km3 / ao (ver tabla 1.2)Tiemplo de residencia promedio para la humedad de la atmsfe ra:

Tresidencia = 12900 / 577000 = 0.022 aos= 8.2 das

Este tiempo tan corto de residencia de la humedad en la atmsf era es una de lasrazones por las cuales no se puede pronosticar el clima en for ma precisa, ms all deunos pocos das. Estos tiempos promedio pueden variar de un s itio a otro.

Coeficiente de renovacin e interpretacin del TRM (Mean residence time MRT)

Coeficiente de renovacin = 1 / TRMEj. Para el ejemplo del agua atmosfrica el coef.de renovacion (renewal coefficient) es de 44.4aos-1 .

Interpretacin:TRM corto = Pequeos sistemas o grandes flujos (Ej. Lagos pequeos, laatmsfera etc.).

TRM largo = Sistemas grandes o flujos pequeos (Ej. Ocanos, aguasubterrnea profunda, ciertos glaciares o lagos etc.).

Impactos por contaminacin ( efectos de memoria del ecosis temaacutico).

CICLO HIDROLGICO Y ECOSISTEMAS

1. Cycle Component ConceptsConceptos estndares (Enfoque fsico)

Precipitacin Evaporacin/Evapotranspiracin Escurrimiento superficial Agua subterrnea

Ecosistema y usos relacionados (Enfoque de cuenca) Agua verde (Ecosistemas terrestres, cultivos, humedales) Agua azul (ecosistemas acuticos, usos consuntivos (+ AGUAS GRISES) y

escurrimientos de retorno)

COMPONENTES DEL CICLO HIDROLGICO

La cuenca hidrogrfica

La cuenca hidrogrfica es una unidad de anlisis fundamental en la hidrologa.

nECOSISTEMAS Y ACTIVIDADES HUMANAS

El dilema bsico

Desarrollo humano

Crecimiento de la poblacinMayor utilizacin de los recursos - AGUA

Modificaciones en las distintas componentes del pa isaje:

Construccin pozos para explotacin de agua subte rrnea

Canalizaciones

Reservorios de agua

Desmontes y recuperacin de terrenos para agricult ura

Mayor produccin de alimentos: exige el uso de her bicidas y pesticidas

Perturbaciones en los ecosistemas con efectos de

deterioro del medio ambiente

eutroficacin

salinizacin de suelos y aguas

contaminacin de acuferos

nECOSISTEMAS Y ACTIVIDADES HUMANAS

El dilema bsico

Se debe comprender que:

LA VIDA HUMANA DEPENDE DE LA VIDA DEL PLANETA

Sin la cual no habra:

alimentos, combustibles, maderas, vida salvaje, polinizacin, etc.

Desarrollo humano

Proteccin del ecosistema Dos imperativos virtualmente incompatibles

Sin embargo:

El agua juega mltiples roles tanto en el ecosistem a como en el sistema social

Ecosistema:

Determinante de las condiciones de vida en los ecosistemas terrestres

Transportador de nutrientes Hbitat de los ecosistemas acuticos

Sistema social:Produccin de alimentosProduccin de energaModerador de microclimas

nECOSISTEMAS Y ACTIVIDADES HUMANAS

El dilema bsico

Para el logro de este propsito se debe

considerar a la cuenca y los procesos que en ella se desarrollan desde un enfoque basado en el ecosistema.

Proteger la produccin de bienes y servicios esenc iales del ecosistema sobre los cuales esta basado el bienestar de la sociedad.

Se puede concluir que:

TANTO EL SISTEMA SOCIAL COMO LOS ECOSISTEMAS SON GENUINAMENTE DEPENDIENTES DEL AGUA

La Gestin Integrada de los Recursos hdricos (GIRH ) ofrece una oportunidad de alcanzar un enfoque integrado que contemple equilibradamente el desarrollo de la vida humana y la

proteccin de los ecosistemas vitales

El trmino ecosistema refiere a un complejo dinmico de organismos y su ambiente asociado no vivo, interactuando como una unidad ecolgica compu esta de productores primarios, consumidores y descomponedores. Puede abarcar desde una escala global, el planeta, hasta sistemas biticos locales como por ejemplo, un bosque, un lago etc.

El trmino ecosistema refiere a un complejo dinmico de organismos y su ambiente asociado no vivo, interactuando como una unidad ecolgica compu esta de productores primarios, consumidores y descomponedores. Puede abarcar desde una escala global, el planeta, hasta sistemas biticos locales como por ejemplo, un bosque, un lago etc.

nECOSISTEMAS Y ACTIVIDADES HUMANAS

Compartiendo la misma agua

En la cuenca la lluvia es compartida por:

el medio natural el medio social los sistemas acuticos los sistemas terrestres

La cuenca es en consecuencia una unidad, donde se lleva a cabo el balance entre el hombre y la naturaleza

Cuando el agua de lluvia alcanza la superficie terrestre es particionada en:

Agua verde : utilizada directamente para la produccin de biomasa y la cual se pierde en evapotranspiracin. Sostiene los ecosistemas terrestres

Agua azul: es el agua que fluye a travs de los ros y acuferos. Sostiene los ecosistemas acuticos y es accesible al hombre.

La gestin del agua se ha enfocado sobre el agua a zul. Sin embargo

Un adecuado manejo del agua verde tiene un potenc ial significativo en el ahorro de agua

1. Cycle Component ConceptsCICLO HIDROLGICO

Enfoque a nivel de cuenca

Precipitacin el recurso bsico

GW

Aguas abajoAguas arriba

Divisoria deaguas

Lluvia

Cultivos alimentados por lluvia y riego

Agua verde

Agua azulCiudad

Industria

Uso consuntivoEcosistematerrestre

Ecosistemaacutico

Escurrimiento de retorno

LOS SERVICIOS DEL ECOSISTEMA Y EL AGUA

El agua: corriente sangunea de la biosfera

Desde el punto de vista biolgico, un ecosistema e s definido en relacin a la interaccin entre grupos de organismos vivos en un cierto ambiente biofsico

La vinculacin a la hidrologa y a la gestin del agua permite concebir al agua como determinante de un ecosistema especfico, condicionando las caractersticas del hbitat, las condiciones de crecimiento, etc.

Muchos servicios que brinda el ecosistema dependen del agua. Ellos se pueden agrupar en:

Fsicos: Absorcin de fsforo en el suelo, erosin y sedimentacin, intercepcin, infiltracin.

Qumicos: Produccin de oxgeno y dixido de carbo no, proceso de fotosntesis.

Biolgicos: Dispersin de semillas, control de pes tes, produccin de biomasa

LOS ECOSISTEMAS Y EL AGUA

ECOSISTEMAS TERRESTRES:

Juegan un papel fundamental en el proceso de generacin de escorrenta, por cuanto consumen grandes cantidades de agua verde: El 66 % de la precipitacin continental.

El proceso de fotosntesis involucra un gran consumo de agua

El agua y el dioxido de carbono son los dos insumos bsicos del proceso

Los ecosistemas terrrestres pueden ser divididos en

Praderas

Bosques y selvas

Tundras y desiertos

Cultivos

ECOSISTEMAS TERRESTRES

Precipitacin

Agua verde

65%

Agua azul 35%

Trpicos y zonas templadas

Usos consuntivos

Flujo de retorno 1700 km 3/ao

ao

ao

ao

ao

ao

ao

ao

otras regiones

EL CONSUMO DE AGUA EN LOS ECOSISTEMAS TERRESTRES

E

LOS ECOSISTEMAS Y EL AGUA

LOS ECOSISTEMAS ACU`TICOS

El agua azul, y los ecosistemas acuticos involucrados, no solo ofrecen beneficios restringidos a la corriente de agua en si, tales como usos recreacionales, navegacin, dilucin de poluentes y provisin de h bitat. (humedales). Sino tambin brindan recursos que pueden ser extractados del sistema tales como peces, aves acuticas, mariscos, pieles etc.

Los ecosistemas acuticos pueden ser divididos

Corrientes de agua

Lagos

Humedales

ECOSISTEMAS ACU`TICOS

El costo del agua: Ejemplo de una planilla de agua en Guayaquil (sector residencial). Pero este costo no incluye el valor por los

servicios ambientales que presta el recurso.

Resumen de los requerimientos de agua

De los usos para consumo del agua antes indicados se puede con cluir que:

La demanda actual de agua supera los 5.000 Km3/ao, y puede ll egar a 8.000km3/ao (si se considera la de los cultivos), y es creciente e n el orden de 150Km3/ao, debido al aumento de la poblacin, as como al creci miento de lademanda por el desarrollo de regados e industrias y el incre mento del bienestarsocial. Incluye las aguas azules y la parte de las aguas verde s destinadas a loscultivos.

En Espaa, por ejemplo, la demanda urbana de agua es aproxima damente de3.972 Hm3/ao y para usos agrcolas de 31.198 Hm3/ao., Dga se 40.000 Hm3/ao

Ntese que el total de escorrenta, tanto superficial como d e agua subterrnea esde 47.000 km3 al ao

Las aguas verdes para los ecosistemas terrestres consumen 7 0.000 Km3/ao, locual incluye los cultivos, que utilizan parte de los aportes fluviales ysubterrneos, y el resto proviene de precipitacin as como de otras fuentes.

Mapas y cartas

Sistema geodsico Escalas Cartas topogrficas Cartas hidrogrficas

Ejemplo: Levantamiento batimtrico-topogrfico en B arbasquillo, Manta

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