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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LAS FUERZAS ARMADAS BOLIVARIANASNUCLEO BOLIVAR-SEDE PUERTO ORDAZ

INGENIERIA CIVILCÁTEDRA: HIDROLOGIA.

HIDROLOGIA.

(Hidrología e importancia).

FACILITADOR:

ING. RAMIREZ, Duglas.

ELABORADO POR:TORREALBA, Ramse. C.I.: 19.621.670RAMOS, Somar. C.I.: 19.803.834BENITEZ, Elvis.CIV-01-4M

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Ciudad Guayana, Mayo de 2012

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INDICE

Págs.

Introducción…………………………………………………………...………….……….3

Hidrología……………..…………………………………………………………………..4

Importancia de la Hidrología………………………..…………………………………….4

Estudios hidrológicos en la ingeniería…………………………………………………….5

Objetivo de la hidrología………………………………………………………………….7

Aporte a la hidrología………………………………………..…………………………....7

Sistemas hidrológicos……………………………………………………………………..8

Ciclo hidrologico.................................................................................................................9

Meteorología……………………………………………………………………………...12

Elementos de la meteorología………….…………………………………………………12

Climatología………………………………………………………………………………14

Clasificación de la atmosfera según su estructura térmica………………………..……....15

Cuencas hidrográficas……….………….………………………………………………...16

Conclusiones……………………………………………………………………………….17

Bibliografía………………………………………………………………………………...18

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Introducción.

El agua es la sustancia más abundante en la tierra, el principal constituyente de

todos los seres vivos y una fuerza importante que constantemente está cambiando

la superficie terrestre. Es también un factor clave en la climatización de nuestro

planeta para la existencia humana y en la influencia en el progreso de la

civilización. La hidrología, que cubre todas las fases del agua en la tierra (ciclo

hidrológico), es una materia de gran importancia para el ser humano y su

ambiente. Aplicaciones prácticas de la hidrología se encuentran en labores tales

como:

Diseño y operación de obras y/o estructuras hidráulicas (azudes, diques, presas,

embalses, desagües, etc.)

Diseño de obras viales (alcantarillas, puentes, etc.)

Abastecimiento de agua potable, tratamiento y evacuación de aguas residuales

Irrigación y drenaje de suelos

Generación hidroeléctrica

Estudios de disponibilidad hídrica y de sequías (escurrimientos navales, pluviales,

etc.)

Navegación

En la actualidad la hidrología tiene un papel muy importante en el planeamiento

del uso de los Recursos Hidráulicos, y ha llegado a convertirse en parte

fundamental de los proyectos de ingeniería que tienen que ver con suministro de

agua, disposición de aguas servidas, drenaje, protección contra la acción de ríos y

recreación.

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HIDROLOGÍA.

Se denomina hidrología (del griego Yδωρ (hidro) agua, y Λoγos (logos): al estudio

de la ciencia o rama de las Ciencias de la Tierra que se dedica al estudio de la

distribución, espacial y temporal, y las propiedades del agua presente en la

atmósfera y en la corteza terrestre. Esto incluye las precipitaciones, la escorrentía,

la humedad del suelo, la evapotranspiración y el equilibrio de las masas glaciares.

La Hidrología en su definición más simple es la ciencia que estudia la distribución,

cuantificación y utilización de los recursos hídricos que están disponibles en el

globo terrestre.

Como ha ocurrido con otras ciencias, a medida que los estudios hidrológicos se

fueron desarrollando fue necesario dividir el tema general en una serie de tópicos

especializados e interdisciplinarios que se agruparon bajo el nombre de

Planeamiento de los Recursos Hidráulicos. En el planeamiento se incluyen como

temas principales la Meteorología, la Hidrología Superficial y la Hidrología del

Agua Subterránea.

IMPORTANCIA DE LA HIDROLOGÍA.

En la actualidad la hidrología tiene un papel muy importante en el planeamiento

del uso de los Recursos Hidráulicos, y ha llegado a convertirse en parte

fundamental de los proyectos de ingeniería que tienen que ver con suministro de

agua, disposición de aguas servidas, drenaje, protección contra la acción de ríos y

recreación.

De otro lado, la integración de la hidrología con la Geografía matemática en

especial a través de los sistemas de información geográfica ha conducido al uso

imprescindible del computador en el procesamiento de información existente y en

la simulación de ocurrencia de eventos futuros.

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Los estudios hidrológicos son fundamentales para:

• El diseño de obras hidráulicas, para efectuar estos estudios se utilizan

frecuentemente modelos matemáticos que representan el comportamiento de toda

la cuenca sustentada por la obra en examen.

• La operación optimizada del uso de los recursos hídricos en un sistema

complejo de obras hidráulicas, sobre todo si son de usos múltiples. En este caso

se utilizan generalmente modelos matemáticos conceptuales, y se procesan en

tiempo real.

• El correcto conocimiento del comportamiento hidrológico de como un río,

arroyo, o de un lago es fundamental para poder establecer las áreas vulnerables a

los eventos hidrometeoro lógicos extremos.

• Prever un correcto diseño de infraestructura vial, como caminos, carreteras,

ferrocarriles, etc.

Todo esto y muchas aplicaciones más hacen que el hidrólogo sea un personaje

importante en todo equipo multidisciplinar que enfrenta problemas de ingeniería

civil en general y problemas de carácter ambiental.

OBJETIVOS DE LOS ESTUDIOS HIDROLÓGICOS EN LA INGENIERIA.

Los proyectos que usan el agua como componente principal se clasifican de la

siguiente manera:

Proyectos de Suministro de Agua.

Captan caudales (Q) de corrientes superficiales o de depósitos subterráneos para

abastecer demandas de agua en áreas específicas.

Entre estos proyectos se cuentan los de Acueductos y Alcantarillados y los de

Riego y Drenaje de Campos Agrícolas.

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Proyectos de suministro de Energía Hidráulica.

Captan caudales (Q) de corrientes superficiales y aprovechan diferencias de cota

(H) para entregar Energía Hidráulica a las Turbinas de las Centrales

Hidroeléctricas.

Las turbinas convierten la Energía Hidráulica en Energía Mecánica la cual se

transmite a los Generadores; éstos transforman la Energía Mecánica en Energía

Eléctrica.

Diseño de Obras Viales, Drenajes de Aguas Lluvias y Estructuras de

Protección contra ataques de ríos.

Los estudios hidrológicos analizan los regímenes de caudales medios y extremos

de las corrientes de agua en los tramos de influencia de las obras viales, en las

zonas que requieren de alcantarillados de aguas lluvias, y en las zonas inundables

adyacentes a los cauces.

Los caudales de creciente y las avalanchas que se generan por deslizamientos

son las variables importantes en este tipo de proyectos. Estas variables se

relacionan luego con los niveles de inundación, con las velocidades de flujo y con

los procesos de socavación lateral y de fondo.

Proyectos de Navegación Marítima y Fluvial.

Los estudios de Hidrología en los proyectos de Navegación Marítima consisten en

el análisis del Estado del Tiempo en mar profundo, en la plataforma continental y

en los litorales. El Estado del Tiempo es una variable hidrológica que relaciona

Temperatura, Humedad, Presión Atmosférica y Vientos, y es responsable de la

presencia de olas en la superficie del mar.

En los proyectos de Navegación Fluvial la Hidrología estudia los regímenes de

caudales medios y extremos en los tramos navegables, las relaciones Caudal-

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Profundidad, y los volúmenes de sedimentos que se mueven como carga de fondo

y en suspensión.

OBJETIVOS DE LA HIDROLOGÍA.

El objetivo primario de la hidrología es el estudio de las interrelaciones entre el

agua y su ambiente. El objetivo básico de este estudio es proponer sistemas

alternativos y complementarios de drenaje urbano de aguas lluvias, cubriendo una

gama significativa de situaciones que puedan aplicarse en todo el territorio

nacional. En términos prácticos esto se traduce en una guía que permita a los

interesados y usuarios visualizar las alternativas técnicamente disponibles para

abordar y solucionar los problemas, disponiendo de diferentes opciones de obras y

acciones.

APORTES A LA HIDROLOGÍA DE: ANAXAGORA DE CLAZOMENE,

TEOFRASTO, MARCO VITRUVIO, LEONARDO DA VINCI

Anaxágoras de Clazomene (-500 a -428) ideó una versión primitiva del ciclo

hidrológico. Creía que el sol evaporaba el agua del mar hacia la atmósfera, desde

donde caía como lluvia, y formaba las reservas subterráneas, las cuales

alimentaban los caudales de los ríos. Un avance en relación con esta teoría fue

hecho por otro filósofo griego, Teofrasto (-372 a - 287), quien describió en forma

correcta el ciclo hidrológico en la atmósfera. Dio una explicación lógica de la

formación de la precipitación por medio de la condensación y del congelamiento.

Después de estudiar los trabajos de Teofrasto, el arquitecto e ingeniero romano

Marco Vitruvio, quien vivió en la época de Cristo, concibió la teoría que se acepta

hoy en día, extendió la explicación de Teofrasto al afirmar que el agua subterránea

se deriva principalmente de la lluvia y la nieve infiltradas a través de la superficie

del suelo. Esta puede considerarse como la precursora de la versión moderna del

ciclo hidrológico. A pesar de ello, la hipótesis de Aristóteles fue considerada

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durante varios siglos como la más veraz, y las correctas apreciaciones de Marco

Vitruvio pasaron desapercibidas

Cuando después de la Edad Media renacieron las ciencias, se produjo un cambio

gradual desde los conceptos puramente filosóficos de hidrología hacia la ciencia

observacional. Leonardo da Vinci (1452 a1519) efectuó los primeros estudios

sistemáticos de la distribución de velocidad en los ríos, utilizando una vara

lastrada que se mantenía a flote por medio de una vejiga animal lastrada. Las

8.000 páginas de notas de Leonardo que se conservan contienen más referencias

relacionadas con la hidráulica que con cualquier otra materia. El científico francés

Bernard Palisay (1509 a 1589) demostró, aplicando los conceptos de la gravedad

y de la condensación, que los ríos y manantiales se originan de la lluvia, refutando

las antiguas teorías que sostenían que las corrientes eran alimentadas

directamente por percolación de aguas de mar o por transformación de aire en el

subsuelo.

SISTEMA HIDROLOGICO.

Ciclo complejo y continuo por medio del cual el agua se desplaza del océano a la

atmosfera, por efecto de la evaporación, y como vapor de agua es traslada por la

circulación atmosférica sobre los continentes. Eventualmente, por efecto de la

condensación, el agua cae o precipita a la superficie terrestre y, por efecto de la

fuerza de la gravedad, fluye de regreso a los océanos, por escurrimiento

superficial y subterráneo.

El sistema hidrológico comprende el movimiento del agua en los océanos

(corrientes oceánicas, oleaje, mareas); en la atmosfera (nubes, vientos, lluvia y

nieve); en los continentes (sobre la superficie: ríos, lagos y glaciares; bajo la

superficie: agua subterránea a través de los espacios y poros de las rocas

cercanas a la superficie)

El sistema hidrológico representa un sistema de depósitos del agua en el territorio

de referencia así como las transferencias entre ellos. La descripción más sencilla

del sistema hidrológico identifica tres depósitos: el agua de la atmósfera; el agua

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de los océanos y mares y; el agua sobre la superficie de la tierra y subterránea.

Las principales transferencias a la atmósfera son representadas por la

evaporación y la transpiración, y la transferencia de la atmósfera a la tierra por la

precipitación.

Conocer el funcionamiento de los sistemas hidrológicos permite anticipar los

impactos, lo cual es fundamental para trazar objetivos en relación a la planificación

y prevención.

CICLO HIDROLOGICO.

El concepto de ciclo se basa en el permanente movimiento o transferencia de las

masas de agua, tanto de un punto del planeta a otro, como entre sus diferentes

estados (líquido, gaseoso y sólido). Este flujo de agua se produce por dos causas

principales: la energía Solar y la gravedad.

Fases del ciclo hidrológico

Evaporación.

El ciclo se inicia sobre todo en las grandes superficies líquidas (lagos, mares y

océanos) donde la radiación solar favorece que continuamente se forme vapor de

agua. El vapor de agua, menos denso que el aire, asciende a capas más altas de

la atmósfera, donde se enfría y se condensa formando nubes.

Precipitación.

Cuando por condensación las partículas de agua que forman las nubes alcanzan

un tamaño superior a 0,1 mm comienza a formarse gotas, gotas que caen por

gravedad dando lugar a las precipitaciones (en forma de lluvia, granizo o nieve).

Retención.

Pero no toda el agua que precipita llega a alcanzar la superficie del terreno. Una

parte del agua de precipitación vuelve a evaporarse en su caída y otra parte es

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retenida (agua de intercepción por la vegetación, edificios, carreteras, etc., y luego

se evapora. Del agua que alcanza la superficie del terreno, una parte queda

retenida en charcas, lagos y embalses (almacenamiento superficial) volviendo una

gran parte de nuevo a la atmósfera en forma de vapor.

Escorrentía superficial.

Otra parte circula sobre la superficie y se concentra en pequeños cursos de agua,

que luego se reúnen en arroyos y más tarde desembocan en los ríos (escorrentía

superficial). Esta agua que circula superficialmente irá a parar a lagos o al mar,

donde una parte se evaporará y otra se infiltrará en el terreno.

Infiltración.

Pero también una parte de la precipitación llega a penetrar la superficie del terreno

(infiltración) a través de los poros y fisuras del suelo o las rocas, rellenando de

agua el medio poroso.

Evapotranspiración.

En casi todas las formaciones geológicas existe una parte superficial cuyos poros

no están saturados en agua, que se denomina zona no saturada, y una parte

inferior saturada en agua, y denominada zona saturada. Una buena parte del agua

infiltrada nunca llega a la zona saturada sino que es interceptada en la zona no

saturada. En la zona no saturada una parte de este agua se evapora y vuelve a la

atmósfera en forma de vapor, y otra parte, mucho más importante

cuantitativamente, se consume en la transpiración de las plantas. Los fenómenos

de evaporación y transpiración en la zona no saturada son difíciles de separar, y

es por ello por lo que se utiliza el término evapotranspiración para englobar ambos

términos.

Escorrentía subterránea.

El agua que desciende, por gravedad-percolación y alcanza la zona saturada

constituye la recarga de agua subterránea. El agua subterránea puede volver a la

atmósfera por evapotranspiración cuando el nivel saturado queda próximo a la

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superficie del terreno. Otras veces, se produce la descarga de las aguas

subterráneas, la cual pasará a engrosar el caudal de los ríos, rezumando

directamente en el cauce o a través de manantiales, o descarga directamente en

el mar, u otras grandes superficies de agua, cerrándose así el ciclo hidrológico.

El ciclo hidrológico es un proceso continuo pero irregular en el espacio y en el

tiempo. Una gota de lluvia puede recorrer todo el ciclo o una parte de él. Cualquier

acción del hombre en una parte del ciclo, alterará el ciclo entero para una

determinada región. El hombre actúa introduciendo cambios importantes en el

ciclo hidrológico de algunas regiones de manera progresiva al desecar zonas

pantanosas, modificar el régimen de los ríos, construir embalses, etc.

El ciclo hidrológico no sólo transfiere vapor de agua desde la superficie de la

Tierra a la atmósfera sino que colabora a mantener la superficie de la Tierra más

fría y la atmósfera más caliente. Además juega un papel de vital importancia:

permite dulcificar las temperaturas y precipitaciones de diferentes zonas del

planeta, intercambiando calor y humedad entre puntos en ocasiones muy alejados.

Las tasas de renovación del agua, o tiempo de residencia medio, en cada una de

las fases del ciclo hidrológico no son iguales. Por ejemplo, el agua de los océanos

se renueva lentamente, una vez cada 3.000 años, en cambio el vapor atmosférico

lo hace rápidamente, cada 10 días aproximadamente.

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METEOROLOGIA.

Es el estudio de los fenómenos atmosféricos y de los mecanismos que producen

el tiempo, orientado a su predicción. Del griego, meteoros (alto), logos (tratado).

es la ciencia interdisciplinaria, fundamentalmente una rama de la Física de la

atmósfera, que estudia el estado del tiempo, el medio atmosférico, los fenómenos

allí producidos y las leyes que lo rigen.

Su campo de estudios abarca, por ejemplo, las repercusiones en la Tierra de los

rayos solares, la radiación de energía calorífica por el suelo terrestre, los

fenómenos eléctricos que se producen en la ionosfera, los de índole física,

química y termodinámica que afectan a la atmósfera, los efectos del tiempo sobre

el organismo humano, etc.

Los temas de la meteorología teórica se fundan, en primer lugar, sobre un

conocimiento preciso de las distintas capas de la atmósfera y de los efectos que

producen en ella los rayos solares

Hay que recordar que la Tierra está constituida por tres partes fundamentales: una

parte sólida llamada litósfera, recubierta en buena proporción por agua (llamada

hidrosfera) y ambas envueltas por una tercera capa gaseosa, la atmósfera. Éstas

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se relacionan entre sí produciendo modificaciones profundas en sus

características. La ciencia que estudia estas características, las propiedades y los

movimientos de las tres capas fundamentales de la Tierra, es la Geofísica. En ese

sentido, la meteorología es una rama de la geofísica que tiene por objeto el

estudio detallado de la envoltura gaseosa de la tierra y sus fenómenos.

ELEMENTO METEOROLÓGICO.

Para estudiar la atmósfera nos valemos de lo que se conoce como elemento

meteorológico y que se definen como aquella variable atmosférica o fenómeno

(temperatura del aire, presión, viento, humedad, tormentas, nieblas, ciclones o

anticiclones, etc.) que caracteriza el estado del tiempo en un lugar específico y en

un tiempo dado.

Presión.

Es el peso del aire sobre una superficie determinada.

Temperatura

Para observaciones ordinarias de temperatura del aire por lo general se mide con

un termómetro de mercurio.

Humedad.

Humedad es el término que se emplea para indicar la cantidad de agua que hay

en el aire. Se dice que el aire está saturado cuando contiene la máxima humedad

que puede soportar; cuando tiene cualquier cantidad menor, está no saturado.

La humedad puede expresarse en varias formas diferentes: humedad relativa,

humedad específica, razón de mezcla, humedad absoluta, temperatura del punto

de rocío y presión (o tensión) del vapor de agua.

Dirección y velocidad del viento.

Se define dirección del viento como la dirección desde la cual sopla el viento. Si

hablamos de viento NW quiere decir que sopla del NW hacia el SE; un viento E.

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soplará desde el punto cardinal E, etc. La dirección del viento se indica con ayuda

de una veleta.

Tipos de nubes

Los informes meteorológicos siempre traen un detalle de los tipos de nubes que

se han observado a las distintas alturas.

Nubosidad (cantidad de cielo cubierto).

La nubosidad existente en el momento de cada observación se registra y se

informa en octavos de cielo cubiertos por nubes. Como no hay instrumento para

medir la nubosidad esta cifra debe apreciarse.

Techo.

Se conoce con el nombre de techo a la altura a la que se encuentra la capa de

nubes que tape más de la mitad del área del cielo que hay sobre una estación.

Estado de tiempo.

Cada informe meteorológico trae un ítem en el cual se nos indica el estado

general del tiempo en el momento de la observación, es decir, si había tiempo

claro, lluvioso, chubasco, con neblina, polvo, etc.

Visibilidad.

Visibilidad es el término que se emplea para determinar transparencia horizontal

de la atmósfera en la superficie. Por convención de la Organización

Meteorológica Internacional se ha definido visibilidad como la mayor distancia a la

cual se puede ver y reconocer un objeto, por ejemplo un bote, una cas, una parva,

etc., empleando la vista sin ayuda alguna.

Precipitación.

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Este es el término general que se emplea para todas las formas de caídas de

agua, las que incluyen lluvia, nieve, granizo; agua nieve y sus modificaciones.

CLIMATOLOGÍA

La Climatología es la parte de la Meteorología que se ocupa del estudio del tiempo

pasado en los diferentes lugares de la Tierra, utiliza las herramientas de las

estadísticas para determinar los valores centrales, particularmente la Media o

Promedio de las diferentes variables meteorológicas con las cuales se pueden

clasificar los Climas.

El clima es el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan las

condiciones habituales o más probables de un punto determinado de la superficie

terrestre. Podemos definir el Clima de un lugar como "El valor promedio del

Tiempo atmosférico y sus oscilaciones extremas"

CLASIFICACIÓN DE LA ATMOSFERA SEGÚN SU ESTRUCTURA TÉRMICA.

La estructura térmica de la atmósfera sigue una distribución vertical y está

formada por cinco capas que son, desde la más cercana a la más lejana de la

superficie, troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera. Las zonas

“frontera” entre dichas capas se denominan tropopausa, estratopausa y

mesopausa.

La troposfera es la capa más cercana a la superficie del planeta y por tanto, la

que más sufre los procesos de contaminación. En ella tienen lugar la mayoría de

los fenómenos meteorológicos que influyen en la vida de las plantas y animales,

así como las actividades humanas. Concentra el 75% de la masa gaseosa de la

atmósfera y prácticamente todos los aerosoles. A lo largo de la troposfera la

temperatura va disminuyendo a medida que aumenta la altitud, a un promedio de

6,5º menos por kilómetro. Al final de esta capa, a unos 17km de altitud, se

encuentra la tropopausa, que define la frontera con la siguiente capa, la

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estratosfera, que se extiende hasta los 50km de altura. La tropopausa marca

además una inversión de la temperatura, que en la estratosfera comienza a

aumentar con la altitud. Al final de la estratosfera se encuentra la estratopausa,

esto es, la frontera con el siguiente nivel atmosférico, la mesosfera. De nuevo se

produce una inversión de la temperatura, que ahora desciende a medida que

aumenta la altura, hasta un mínimo de unos -90º alrededor de los 80km de altitud.

La mesopausa, que se encuentra al final de la mesosfera, marca el comienzo de la

termosfera, en la que la intensa radiación solar hace que el movimiento de los

gases aumente con la altura, lo que es físicamente equivalente e a decir que la

temperatura se incrementa a medida que se asciende. En la mesopausa se

produce, por tanto, la tercera y última inversión de la temperatura. Entre los 500km

y los 750km de altitud se encuentra la capa más exterior, la exosfera, donde la

atmósfera está formada únicamente por átomos de oxígeno, hidrógeno y helio.

CUENCA HIDROGRÁFICA.

Una cuenca hidrográfica es un área de terreno que drena agua en un punto

común, como un riachuelo, arroyo, río o lago cercano. Cada cuenca pequeña

drena agua en una cuenca mayor que, eventualmente, desemboca en el océano.

Las cuencas hidrográficas albergan una gran variedad de plantas y animales, y

brindan muchas oportunidades de esparcimiento al aire libre.

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Sistema típico de una cuenca hidrográfica

Conclusiones.

El término Hidrología hace referencia al estudio científico del agua, sus

propiedades, distribución, y efectos sobre la superficie terrestre, el suelo, y la

atmósfera.

El ciclo hidrológico consta de 4 etapas: almacenamiento, evaporación,

precipitación y escorrentía. El agua se almacena en océanos y lagos, en ríos y

arroyos, y en el suelo.

El ciclo del agua, único en su conjunto, está sin embargo lleno de matices y

circunstancias especiales en cada lugar de la región

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Los estudios hidrológicos son fundamentales para el diseño de obras hidráulicas,

diseño de infraestructura vial, como caminos, carreteras, ferrocarriles, etc.

agua es un recurso esencial para la vida.

Bibliografía.

- Consejo provincial de emergencia, Definición de Sistemas Hidrológicos, 08

de Mayo 2012, disponible en la dirección:

http://www.cpe.gba.gov.ar/index.php?

option=com_content&view=article&id=213:sistema-hidrologico-de-la-

porvincia&catid=52:banners-derecha

- Blog archive, Tecnología y Medio Ambiente, Definición de Estructura

Térmica de la Atmosfera, 08 de Mayo 2012, disponible en la dirección:

http://varinia.es/blog/2008/04/11/estructura-termica-de-la-atmosfera/

20

- Wikipedia, Definición de hidrología, Definición e importancia de la

Hidrología 08 de Mayo 2012, disponible en la dirección:

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrolog%C3%ADa

- Wikipedia, Definición de hidrología, Definición de Climatología, 08 de Mayo

2012, disponible en la dirección:

http://es.wikipedia.org/wiki/Climatolog%C3%ADa