Ctedra: HIDROLOGIA

Ctedra: HIDROLOGIAAo:2015

Carrera: INGENIERIA CIVIL

Docente de Teora: Ing. Marcelo Borsellino

Docente de Trabajos Prcticos: Ing. Luis Olmos

Alumno: Marteleur Mariano Paganini Gustavo

Trabajo Prctico N 1 "Componentes del Ciclo Hidrolgico"

1) - Realice una monografa sobre la historia e importancia de la hidrologa y su relacin con la hidrulica. La misma no debe superar dos pginas. (Hidrologa Aplicada)2) - Resuma los estudios hidrolgicos necesarios para llevar a cabo distintos proyectos hidrulicos relacionados con la actividad humana y/o productiva. (Hidrologa en la Ingeniera).3) - Identifique las componentes esenciales del ciclo hidrolgico, describa los procesos que ocurren en el movimiento de las masas de agua en la hidrosfera y realice un diagrama de flujo esquemtico de un sistema hidrolgico. (Hidrologa Aplicada)4) Determine el tiempo de residencia del agua superficial en los ros y del agua subterrnea. Por otro lado si se asume que la poblacin mundial crece al 1,18% anual y en el ao 2010 la misma era de 6.850 millones, prediga en que ao habr escasez de agua si la dotacin media mundial es de 5,8 m3/da por persona (se incluyen riego, aguas pblicas, industrias, etc). Asumir que se dispone de la escorrenta de agua dulce subterrnea y por los ros.Cantidades estimadas de agua en el mundo.

Item.Area (106km2)Volumen (km3)% de agua total% de agua dulce

Ocanos361,31.338.000.00096,5-

Agua subterrnea dulce134,810.530.0000,7630,1

Agua subterrnea salada134,812.870.0000,93-

Humedad del suelo8216.5000,00120,05

Hielo polar1624.023.5001,768,6

Hielo no polar y nieve0,3340.6000,0251

Lagos dulces1,291.0000,0070,26

Lagos salinos0,885.4000,006-

pantanos2,211.4700,00080,03

ros148,82,1200,00020,006

Agua biolgica5101.1200,00010,003

Agua atmosfrica51012.9000,0010,04

Agua total5101.385.948.610100-

Agua dulce148,835.029.2102,5100

Balance anual de agua global

UnidadesOcanoTierra

AreaKm2361.300.000148.800.000

Precipitacin(Km3/ao)458.000119.000

(mm/ao)1.270800

(pulg/ao)5031

Evaporacin(Km3/ao)505.00072.000

(mm/ao)1.400484

(pulg/ao)5519

Escorrenta hacia los ocanos

Ros(Km3/ao)44.700

Agua Subterrnea(Km3/ao)2.300

Escorrenta total(Km3/ao)47.000

(mm/ao)316

(pulg/ao)12

Fuente: World Water Balance and Water Resources of the Earth - UNESCO 1978.

5) Investigue en los medios periodsticos por Internet sobre un evento extremo hidrolgico importante, tal como una creciente en una ro o una lluvia extrema que haya ocurrido en la provincia o regin del NOA en los ltimos meses y describa sus efectos. 6) Seleccione un proyecto hidrulico de aprovechamiento en el pas, defina su objetivo y describa las principales caractersticas del mismo.

1_ Historia e importancia de la hidrologa y relacin con la hidrulica: La ciencia de la hidrologa comienza con el concepto del ciclo hidrolgico. Los primeros en hablar sobre la circulacin del agua fueron Platon y Aristoteles alrededor del 1000 a.c., tuvieron el error de decir que las aguas que corren son mayores a las aguas que precipitan, pero las ideas no eran conceptos slidos. Luego alrededor del ao 500 a.c. El filsofo griego Anaxagoras de Clazomene ideo una versin primitiva del ciclo hidrolgico, donde crea que el sol evaporaba el agua del mar hacia la atmosfera, desde donde caa como lluvia y formaban las reservas subterrneas, las cuales alimentaban los ros. Luego en el ao 300-350 a.c. aproximadamente Teofrasto dio una primera descripcin del ciclo hidrolgico en la atmosfera donde adems explicaba la formacin de a precipitacin por medio de la condensacin y del congelamiento. Despus de esto en el ao 100 a.c. Vitrubio extendi la idea de Teofrasto afirmando adems que las aguas subterrneas se derivan principalmente de la lluvia y la nieve infiltrada a travs del suelo. Muchos aos despus, Leonardo da Vinci, en el ao 1400-1500 d.c sugiri una idea ms moderna de la hidrologa, donde con sus mediciones realizadas en campo determina que la velocidad mxima de un rio se dan cercas de la superficie y del centro del mismo, y escribi que: . Pero luego fue Pierre Perrault, en el ao 1650 d.c. aproximadamente, quien realizando sus mediciones de lluvias, demostr que la cantidad de aguas de escorrentas estn cerca de la sexta parte de la cantidad de agua precipitada, el resto se perda por transpiracin, evapotranspiracin, retencin, etc. Luego, en los aos siguientes se desarrollaron las teoras que rigen los fenmenos hidrulicos estudiados en el curso de Hidrulica, pero los conceptos de la hidrologa todava no estaban definidos concretamente sino hasta el siglo XX. En este siglo fue cuando se abandon los resultados empricos y se realiz un estudio ms profundo sobre los fenmenos que rigen el campo de la hidrologa para reemplazarlo por un estudio analtico ms preciso. Algunos ejemplos desarrollados en esta poca son como el modelo de la infiltracin de Green y Ampt (1911), anlisis de frecuencias para los mximos crecientes y los requerimientos de almacenamiento de agua de Hazen (1914), la ecuacin que gobierna el flujo no saturado de Richard (1931), el mtodo del diagrama unitario para transformar la precipitacin efectiva en escorrenta directa de Sherman (1932). No fue sino hasta el ao 1965 aproximadamente, que la hidrologa se reconoci como ciencia y se tome como una disciplina separada. Pero dicha disciplina todava no poda exprimirse al mximo, debido a que para su estudio era necesario el procesamiento y anlisis de una gran cantidad de informacin. Luego con la aparicin de computadora fue posible esto, y ms tarde se pudo plantear y resolver simulaciones computacionales de los fenmenos hidrolgicos. La hidrologa se relaciona fuertemente con la hidrulica, ya que a partir de esta primera se determinan los caudales de diseo de obras de control o de aprovechamiento, tambin para determinar su capacidad mxima y predecir las condiciones extremas a la cual va a estar sometida la misma y considerarlas a la hora del diseo. Tambin es de herramienta para la Oceanografa y clculo de probabilidades necesarias en el clculo hidrulico.

2_ Los estudios hidrolgicos necesarios para llevar a cabo distintos proyectos hidrulicos relacionados con la actividad humana y/o productiva se resumen en el siguiente cuadro:

Estudio12345

PropsitoPrecipitacinEvaporacinInfiltracinCaudales, NivelesCondiciones de aguas sub.

Erosin del sueloIntensidad y duracinHumedad del sueloCapacidad de infiltracin--

Control de crecientesAltura de precipitacin de la tormenta, intensidad y duracin-Tasa de infiltracin actualFrecuencia de caudales mximosInfiltracin entrante

Navegacin---Hidrograma de niveles. Curva de duracin de niveles. Niveles mnimosInfiltracin de agua a travs de canales

HidroelectricidadPrecipitacin y evaporacin sobre el rea de drenaje, y evaporacin desde el rea del embalse-PromediosInfiltracin a travs de presas

DrenajeFrecuencia de tormenta, intensidad, duracinAltura del drenaje anualTasa de infiltracin actual-Niveles

IrrigacinVariacin anual de la precipitacin; temporadas de cosechaMxima evaporacin. TranspiracinPerdidas por infiltracinAos hmedos y secos. Niveles de bocatomaPerdidas por percolacin. Nivel de la tabla de agua

Abastecimiento de aguasPrecipitacin y evaporacin sobre el rea de drenaje, y evaporacin desde el rea del embalse-Aos hmedos y secosRendimiento seguro

Embalse de agua subterrneaPrecipitacin anual sobre el rea de abastecimientoEvaporacin anual del rea de abastecimientoInfiltracin anual. RecargaInfiltracin entrante y salienteAlmacenamiento

3_ Procesos que ocurren en el movimiento de las masas de aguas: Precipitacin: Agregado de partculas acuosas, liquidas o slidas, cristalizadas o amorfas que caen de una nube o grupo de nubes y alcanzan el suelo (lluvia, granizo, llovizna). Transpiracin: Proceso por el cual el agua de la vegetacin pasa a la atmosfera e forma de vapor. Evaporacin de agua: Emisin de vapor de agua por una superficie libre a temperatura inferior a su punto de ebullicin. Evapotranspiracin: Cantidad de agua transferida del suelo a la atmosfera por evaporacin y por transpiracin. Condensacin: Transicin del agua de la fase de vapor a la liquida. Retencin de agua: Proceso por el cual la precipitacin es detenida y retenida por la vegetacin y estructuras, precipitacin que se pierde por evaporacin y traspiracin antes de penetrar el suelo. Almacenamiento en depresiones: Almacenamiento de agua que se presenta en las depresiones del terreno. Aguas de escorrenta: Parte de la precipitacin que fluye por la superficie del terreno (escorrenta superficial) o por debajo del l (escorrentas subterrneas). Flujo subsuperficial: Flujo de agua que ocurre inmediatamente por debajo del terreno. Infiltracin: Formacin de un paso de agua en forma de conducto a travs de materiales naturales o artificiales, cuando las resultantes de todas las fuerzas que actan sobre las partculas del suelo tienen una componente vertical en el sentido de la gravedad. Percolacin: Flujo de lquido a travs de un medio poroso, por ejemplo de agua en el suelo, bajo la accin de gradientes hidrulicos moderados. Es un flujo debido a la accin de la gravedad. Agua capilar: El lquido se eleva cuando la la fuerza de adhesin de este a las paredes del receptculo contenedor es mayor que la fuerza de cohesin del lquido. Al contrario, cae cuando la fuerza de cohesin del lquido es mayor que la fuerza de adhesin de este a las paredes del recipiente. Derretimiento: Accin de volver liquida el agua en estado slido. Filtracin: Movimiento y paso de agua alrededor de estructuras.

Diagrama de Flujo de un sistema hidrolgico: InterceptadasPercolacinRos, lagos y ocanosPrecipitacinInfiltracinEscorrentaEvaporacinEvapotranspiracinEscorrenta subsuperficialEscorrenta subterrneaAguas en los suelosAguas absorbidas por plantas

4_A_

Vol. de agua subterrnea dulce: 10.530.000 km3 Vol. de agua subterrnea salada: 12.870.000 km3 Vol. de agua de ros: 2.120 km3 Tasa de agua subterrnea: 2.300 km3/ao Tasa de rio: 44.700 km3/ao

B_ Datos:i = 1,18%P2010 = 6.850.000.000 habitantesDotacin = 5,8 m3/da por habitante

Agua disponible = ros + agua sub. dulce = 12.532.120 km3

5_ Por la crecida de los ros, evacuan dos ciudades enteras en TucumnInundaciones. Son las localidades de Graneros y Lamadrid, al sur de la provincia, afectadas por los desbordes del cauce del Marapa. Tambin aumentarn su nivel el Chirimayo, el Gastona, el Medinas y el Chico, que desembocan en el dique El Frontal de Termas de Ro Hondo, en Santiago del Estero. Ademas, la crecida del ro La Sala produjo la cada del puente que une El Sunchal con Villa Padre Monti y Ro Nio. (Tlam)

El gobierno de Tucumn orden la evacuacin total de la poblacin de Graneros y de Lamadrid, en el sur provincial, a causa del desborde de los ros de la zona, debido a las lluvias torrenciales que vienen afectando la regin.La regin afectada se encuentra a unos 120 kilmetros al sur de la capital provincial, prxima a cursos de agua cuyo nivel viene en creciente por las fuertes tormentas que se registraban en Catamarca y que obligaron a abrir completamente las compuertas del dique Escaba.Podemos ver un efecto negativo de las precipitaciones en los eventos ocurridos los ltimos meses en la regin norte del pas. Esto es producto a las intensidades de las lluvias, sumado a este hecho, que la infraestructura destinada al control de este fenmeno no estaba en condiciones ptimas de servicio y en muchos casos no se encontraban diseadas para acontecimientos de tales magnitudes.Por otra parte podemos ver como todos los sistemas de control de inundaciones se deben articular y trabajar conjuntamente para minimizar los daos producidos por las abundantes precipitaciones. Las acciones no solo involucran a la provincia de Tucumn sino que el problema es competencia de Santiago del Estero.En 1992, Lamadrid qued bajo el agua por la crecida del ro Medinas y hubo miles de evacuados que debieron abandonar sus casas de forma intempestiva. Con ello se ve que se trata de un hecho excepcional, cuyo ltimo registro tuvo lugar hace 23 aos.

6_Presa de Salto Andersen - Rio Negro

LaCentral hidroelctrica Salto Andersenes una central hidroelctrica ubicada en la provincia deRo Negro, ubicada a aproximadamente 70 km de la ciudad deRo Colorado. El dique est compuesto por trece compuertas, que ocupan el ancho total del ro y provocan la elevacin del nivel de las aguas. Generar unos 52,5 megavatios por hora (MWh) anuales, energa equivalente al suministro elctrico a una poblacin de 30.000 habitantes. La central permite aprovechar un desnivel natural de 7,50 metros de altura en el cauce del ro Colorado y un caudal de 120 metros cbicos por segundo. A travs de un dique, el caudal general del ro se deriva hacia un canal secundario que posibilita un doble aprovechamiento del agua: una parte se destina a riego y otra a la generacin de energa.