Facultad de Ciencia Tecnología y AmbienteDepartamento de Desarrollo Tecnológico

Asignatura: HidrologíaCarrera: Ingeniería Civil

MATERIAL DIDÁCTICO

Docente de la Asignatura MSc. Ing. Elizabeth Peña Solano

Managua, Nicaragua2012

ÍNDICE DE CONTENIDO

PáginaCompetencias específicas 2

1. Introducción 31.1. El concepto de Hidrología 31.2. Desarrollo Histórico de la Hidrología 51.3. Ciencias auxiliares de la Hidrología 111.4. Ramas de la Hidrología 121.4.1. Hidroquímica 121.4.2. Ecohidrología 121.4.3. Hidrometría 131.4.4. Hidrografía 131.4.5. Hidrogeología 131.4.6. Hidroinformática 151.4.7. Hidrometeorología 151.4.8 Hidrología de isótopos 161.4.9. Hidrología superficial 181.4.10. Hidrología cualitativa 181.4.11. Hidrología cuantitativa 191.4.12. Hidrología en tiempo real 191.4.13. Hidrología forestal 191.4.14. Hidrología estadística 201.4.15. Hidrología básica 201.4.14. Hidrología aplicada 201.5. Aplicaciones de la Hidrología 221.6. Principios básicos de la Hidrología 241.6.1. Descripción en el espacio y en el tiempo 241.6.2. Interrelación e interdependencia 251.6.3. Casualidad 251.6.4. Evolución 251.7. Importancia del estudio de la Hidrología 251.7.1. Fenómenos hidrológicos 271.7.2. Objetivo de los estudios hidrológicos 281.7.3. Enfoque de los problemas hidrológicos 291.8. Características hidrológicas de un lugar 30

Lista de Referencias 31Guía de Aprendizaje 32Guía de Autorregulación 33

Competencias específicas

Al finalizar la unidad de Introducción a la Hidrología el estudiantado estará en capacidad de demostrar los siguientes resultados y dominios:

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Define correctamente el término Hidrología destacando objetivamente sus principios básicos y aplicaciones prácticas.

Analiza críticamente la importancia que tiene la Hidrología desde el punto de vista de la ingeniería civil estableciendo sus vínculos con los factores ambientales

1. Introducción

Durante su vida sobre la Tierra el hombre ha sido testigo muchas veces sin entenderlo del desarrollo del Ciclo del Agua en la naturaleza. La distribución de los climas, la formación de las nubes y su inestabilidad, la producción de las lluvias, la variación de los niveles de los ríos y el almacenamiento de agua en depósitos superficiales o subterráneos son temas en cuyo estudio se ha venido profundizando a lo largo de los años, conformando una rama de la Física que se conoce como Hidrología.

La Hidrología se ha desarrollado como ciencia en respuesta a la necesidad de comprender el complejo sistema hídrico de la Tierra y ayudar a solucionar los problemas del agua.

El agua constituye uno de los principales recursos naturales que sustentan la vida en el planeta Tierra, sin embargo, tanto las aguas superficiales como las aguas subterráneas están sujetas a constantes cambios en calidad y cantidad debido a las actividades humanas, trayendo severas consecuencias ambientales que se manifiestan en agotamiento, contaminación, erosión, sedimentación, inundaciones, etc; con las consiguientes repercusiones para la vida en el planeta Tierra. Por lo tanto, su protección y conservación es un imperativo.

El agua en la Hidrología se ha venido considerando y utilizando como elemento fundamental para describir y clasificar el territorio, al permitir conocer su distribución, los tipos de formas y masas de aguas existentes, la cantidad y calidad del agua, etc.

La Hidrología (del griego hydor, agua) en su definición más simple es la disciplina científica que estudia la distribución, cuantificación y utilización de los recursos hídricos que están disponibles en el globo terrestre. Estos recursos se distribuyen en la atmósfera, la superficie terrestre y las capas del suelo.

1.1. El concepto de Hidrología

Milán (2004), cita que el Federal Council for Science and Techonology de los Estados Unidos de Norteamérica, ha definido que la Hidrología versa sobre “el agua en el planeta, su existencia y distribución, sus propiedades físicas y químicas, así como su influencia en el medio ambiente, incluyendo a los seres vivos”.

Esta definición es bien precisa, ya que especifica el alcance de la Hidrología. Sin embargo, es importante aclarar que esta ciencia centra su ámbito en el estudio de

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todas las formas de agua que se encuentran sobre la Tierra, o sea sobre la superficie.

Si retomamos el concepto anteriormente citado, entonces podemos entender que la Hidrología abarca: Formas de distribución del agua Estudios sobre la cantidad de agua Calidad de agua Efectos de la distribución, cantidad y calidad del agua sobre la superficie

terrestre para el medio ambiente en general

A continuación se presentan otras definiciones del término Hidrología:

Es la ciencia natural que estudia el agua, su ocurrencia, circulación y distribución en la superficie terrestre, sus propiedades químicas y físicas y su relación con el medio ambiente, incluyendo a los seres vivos (Villón, 2002).

Estudia el movimiento, distribución y calidad del agua en todas las zonas de la Tierra, y se dedica al estudio del Ciclo Hidrológico y los recursos hídricos.

Ciencia geográfica 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 la precipitación, la escorrentía, la humedad del suelo, la evapotranspiración y el equilibrio de las masas glaciares.

Disciplina científica dedicada al estudio de las aguas de la Tierra, incluyendo su presencia, distribución y circulación a través del Ciclo Hidrológico, y las interacciones con los seres vivos. También trata de las propiedades químicas y físicas del agua en todas sus fases.

Ciencia que se ocupa del estudio de las propiedades, distribución y circulación del agua en la superficie de la Tierra, en el suelo y en la atmósfera (Aguilo et al.,1998).

Ciencia que estudia el comportamiento de las aguas superficiales y subterráneas de la Tierra, incluyendo su génesis, circulación y distribución tanto en el tiempo como en el espacio, sus propiedades biológicas, químicas y físicas, y sus relaciones con el entorno extendidas a su relación con los seres vivos (INETER, 1999).

Ciencia de la naturaleza que estudia el agua dentro del planeta Tierra, tanto en los aspectos de ocurrencia como acumulación y circulación desde el punto de vista cualitativo, cuantitativo y estadístico.

Es la parte de las ciencias naturales que se encarga del estudio de la cantidad, distribución, comportamiento e influencia del agua sobre la corteza terrestre.

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Ciencia que estudia las aguas terrestre, su origen, movimiento y distribución en el planeta Tierra, propiedades físicas y químicas, interacción en el medio ambiente físico y biológico e influencia en las actividades humanas.

Ciencia natural que estudia al agua, su ocurrencia, circulación y distribución en la superficie terrestre, sus propiedades químicas y físicas y su relación con el medio ambiente (Chow, 1964)

1.2. Desarrollo Histórico de la Hidrología

Es imposible fijar una fecha exacta para el nacimiento de la Hidrología. Su origen se centra en varias esferas conexas (Geografía Física, Meteorología, Geología, Hidráulica, entre otras). Sus inicios están vinculados a las primeras obras de ingeniería de la antigüedad que servían para abastecer de agua a las ciudades o para regar campos de cultivos; y de los intentos de eminentes eruditos por comprender el medio físico que nos rodea. Por evidente que pueda parecer, para lograr comprender el mecanismo del Ciclo Hidrológico tuvo que transcurrir mucho tiempo; ni siquiera los intelectos más brillantes del Renacimiento pudieron evitar algunas hipótesis falsas.

En sus comienzos el hombre típicamente nómada acompañaba con sus desplazamientos los designios de la naturaleza buscando los lugares donde dispusiera de agua y tratando de evitar las zonas de exceso. Con el correr del tiempo, los hábitos sedentarios fueron fijando al hombre a su lugar de nacimiento y fue entonces cuando se vio obligado a convivir con su naturaleza, cualquiera que esta fuera.

Durante milenios la humanidad ha considerado al agua como un elemento no modificable del globo terrestre como el aire. En un mundo esencialmente rural, el agua estaba fuertemente desconectada de los circuitos económicos ya que la fuente (río, pozo) alimentaba a las poblaciones sin ningún o muy bajo costo, dependiendo de la condición servil de la mano de obra. Desde el momento en que el agua no estuvo ya permanente y fácilmente disponible, ésta pasó a constituirse en un recurso, el más básico y elemental que tiene el hombre.

Es así que el agua ha sido fuente de continua preocupación de los seres humanos desde los comienzos de la especie como un requerimiento para la vida tal cual la conocemos hoy. Las mismas cuestiones y temas del pasado prevalecen todavía. ¿Cuánta agua hay? ¿De dónde viene el agua? ¿Adónde va el agua? ¿Cuál es la calidad del agua y cómo podemos controlarla? ¿Qué debemos hacer cuando tenemos mucho o poca agua?.

Si bien los recursos hídricos son de los típicamente considerados como renovables, no es menos cierto que el incrementado e indiscriminado uso que el hombre hace de los mismos, trae como consecuencia un acelerado deterioro de

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su calidad, y a veces trae también cambios en su distribución temporal y espacial con consecuencias no siempre previstas.

Todos tenemos una cierta idea del movimiento y localización del agua. Claramente, se reconoce al océano como la mayor fuente de agua. Las lluvias están siempre asociadas con las corrientes y con los fenómenos climáticos y meteorológicos. Pero estas ideas aparentemente triviales no siempre fueron claramente entendidas. Los predecesores en el estudio de la Hidrología no alcanzaron este nivel de compresión sino hasta tiempos recientes. En la historia de la humanidad existen innumerables ejemplos de mediciones, técnicas y estudios relacionados con el uso del agua, pero es a mediados del siglo XX cuando comienzan a formularse los conceptos hidrológicos que se conocen actualmente.

El primer proyecto hidráulico se encuentra perdido en la bruma de la prehistoria. Sea cual fuese la historia primitiva de la Hidráulica, existe abundante evidencia para demostrar que los constructores comprendían poco de Hidrología.

La Hidrología ha sido objeto de investigación e ingeniería desde hace milenios. Por ejemplo, en el año 4000 A.C., el Río Nilo fue represado para mejorar la productividad agrícola de las tierras, que antes eran estériles. Las ciudades de Mesopotamia fueron protegidas de los desbordamientos con altas paredes de tierra. Los acueductos fueron construidos por los antiguos griegos y romanos, mientras que en China se construyeron obras para controlar las inundaciones y la irrigación. Los cingaleses usaron la Hidrología para construir las complejas obras de irrigación de Sri Lanka e inventaron válvulas que permitieron la construcción de grandes embalses, presas y canales que todavía funcionan.

Los primeros pensadores y filósofos no entendían los tres principios básicos de la Hidrología: a) La conservación de la masa, b) La evaporación y condensación, y c) La infiltración. Estaban preocupados sobre cómo el agua llegaba a las montañas, sobre las corrientes que desaguan en el mar, y cómo estas corrientes no elevaban el nivel de este último. No podían imaginar a las lluvias como una fuente suficiente para las corrientes, debido a una concepción espacial limitada. Para darse cuenta del comportamiento observado del agua, hipotetizaron la existencia de grandes reservas subterráneas bajo las montañas. Se creía que el agua era empujada hacia las cimas de las montañas por “fuerzas del vacío” (algo así como acción capilar) o “presión de roca”. Los depósitos subterráneos serían, entonces, rellenados por el mar.

Desde la antigüedad existen referencias relacionadas a mediciones de caudales, debido a que el desarrollo de grandes culturas fue consecuencia de las actividades agrícolas próximas a grandes ríos. Existieron sistemas de regadíos enEgipto, China y Mesopotamia.

Para los Griegos, asentados en una región montañosa predominantemente calcárea, sin ríos de gran importancia y donde la existencia de grutas era

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abundante se creó una teoría basada en el ascenso del agua del océano hasta las cavernas de donde surgían las fuentes de agua y que la sal era pérdida en este ascenso. Los fenómenos de lluvia eran asociados a la Mitología. Los Romanos mantuvieron estas mismas creencias que perduraron a lo largo de la Edad Media. Documentos escritos por los antiguos Griegos y Romanos indican que estos aceptaban que los océanos fuesen la fuente final de toda el agua pero no podían imaginar que la cantidad de precipitación es igual o mayor que la cantidad de escorrentía. Fue necesario llegar al Renacimiento para que se propusieran nuevas teorías.

Marcus Vitruvius Pollio, en el siglo I D.C. (100 A.C.), describió una teoría filosófica del Ciclo Hidrológico, en la cual se decía que la precipitación que caia en las montañas se infiltraba en la superficie de la Tierra y provocaba corrientes y brotes en las tierras bajas; parece haber sido el primero en reconocer el papel de la precipitación tal como la aceptamos en la actualidad.

Platón y Aristóteles hablaron del Ciclo del Agua pero incurrieron en el error de decir que las aguas que corren son mayores que las que se precipitan en forma de lluvia.

La pprecipitación fue medida en la India desde el siglo IV A.C., pero el desarrollo de métodos adecuados para la medición de la escorrentía es muy posterior.

En el siglo XV (1452-1519), Leonardo Da Vinci introduce la idea de evaporación y condensación; en 1500 habla por primera vez del Ciclo Hidrológico, fue el segundo en sugerir una concepción moderna del Ciclo Hidrológico. Unos años después Bernard Palissy propuso con claridad el concepto del Ciclo Hidrológico. Con ambos aportes se alcanzó de forma independiente una representación exacta del Ciclo Hidrológico. Sin embargo, el concepto del Ciclo Hidrológico fue puesto en duda por algunas personas hasta 1921.

Hasta el siglo XVII se empezaron a cuantificar las variables hidrológicas. En esta etapa del desarrollo, el concepto de balance de masa estaba bastante bien establecido, y cuestionamientos al mismo se prolongaron hasta bien entrado el siglo XX. En esa época Pierre Perrault, Edme Mariotte y Edmund Halley (astrónomo) avanzaron en el concepto del Ciclo Hidrológico en los aspectos de escorrentía y evaporación. Estos científicos se consideran los pioneros de la ciencia moderna de la Hidrología por sus aportes en la medición de la precipitación, la escorrentía y el área de drenaje.

Por ejemplo, Perrault en 1650 demostró por medio de mediciones que la precipitación era suficiente para explicar el flujo y/o caudal del Río Sena (Francia) y estableció que Q = (1/6) P. Marriotte combinó la velocidad y medidas de corte transversal del Río Sena para obtener la descarga de nuevo en dicho río. Halley demostró que la evaporación del Mar Mediterráneo era suficiente para explicar la efusión de los ríos que fluyen al mar y cuantificó la evaporación mundial y comprobó que es suficiente para cubrir todos los cursos de agua; estableció que la

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evaporación daba para alimentar el caudal de todos los ríos conocidos; es decir, estableció una relación entre evaporación, precipitación y caudal.

En el siglo XVIII se observaron importantes avances en la Hidráulica y mecánica del movimiento de aguas gracias a los trabajos de Bernoulli, Chezy, Pitot, Venturi, y muchos otros; los cuales hicieron avanzar la Hidrología que por otra parte era empujada por las necesidades producidas por el desarrollo de las obras hidráulicas. Los avances durante el siglo XVIII incluyen el piezómetro de Bernoulli y la ecuación de Bernoulli (obtenidos por Daniel Bernoulli), así como el tubo de Pitot.

En el siglo XIX se realizaron trascendentes trabajos experimentales bajo la conducción de Darcy y Manning. Por ejemplo, la formulación de la Ley de Darcy para el movimiento del agua en medios porosos impulsó el desarrollo de la Hidrogeología (Hidrología de aguas subterráneas) y de la Hidrología, la fórmula de Dupuit-Thiem y la ecuación del flujo capilar de Hagen-Poiseuille.En la segunda mitad de este siglo se generalizo la medición de las precipitaciones y caudales.

Hasta 1930 la Hidrología permaneció como una ciencia llena de empirismo, descripciones cualitativas y poco entendimiento general de los procesos que ocurrían. En estos tiempos, gente como Sherman y Horton iniciaron estudios teóricos y análisis más cuantitativos. En ese año se produjo un importante incremento en la propuesta de métodos y técnicas hidrológicas y la Hidrología se constituyo en ciencia y se definió como “la ciencia que trata sobre el agua en la naturaleza, su cantidad y calidad y su distribución areal y temporal”.

La Hidrología como ciencia moderna se inicia en el siglo XIX con el desarrollo de la Física, con la aceptación del concepto de Ciclo Hidrológico y con la iniciación de medidas de la precipitación y caudales.

En el siglo XX los análisis racionales comenzaron a sustituir al empirismo e inicia con el deseo de que la Hidrología aporte datos para la predicción de aportaciones. Durante el primer tercio del siglo XX todos estos temas se abordaban con formatos empíricos de escaso rigor, pero a partir de los años 30 se desarrollaron teorías cuantitativas basadas en métodos estadísticos. Por ejemplo, la Teoría del Hidrograma Unitario de Leroy Sherman, Wienar (1948) que desarrolló el análisis estadístico de series temporales, Gumbel (1958) que desarrolló la distribución de máximas, la Teoría de Infiltración de Robert E. Horton y la prueba/ecuación de acuíferos de C.V. Theis; etc.

Desde los años 1950, el estudio de la Hidrología ha tenido una base más teórica que en el pasado, gracias a los avances en el entendimiento físico de los procesos hidrológicos y por el uso de ordenadores electrónicos y sistemas de información, sobre todo Sistemas de Información Geográfica (SIG). Durante los años 60 la aparición de los ordenadores electrónicos permitió mucha amplitud a los cálculos (gran volumen de seguridad), lo cual ha permitido el desarrollo de modelos

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matemáticos.

En 1966 la ONU (Organización de las Naciones Unidas) comenzó el “Decenio Hidrológico Internacional”, período durante el cual se incremento en forma notable la formación de especialistas en Hidrología. En 1976 se constituyo el Programa Hidrológico Internacional (PHI) dependiente de la UNESCO, cuya sede para Latinoamérica se encuentra en Uruguay.

La Primer Conferencia Mundial del Agua se realizó en 1977 en Mar del Plata (Argentina). A partir de allí, comenzaron a evaluarse los recursos hídricos a diferentes escalas espaciales y temporales. Hoy sabemos cuáles son las cantidades estimadas de agua en las diferentes formas y su distribución en la Tierra, que la distribución del agua en los continentes no es homogénea y que la utilización del agua para consumo es prioritariamente para la agricultura.

En conclusión el desarrollo histórico de la Hidrología lo podemos resumir en los siguientes períodos:

Período de Especulación (hasta el año 1400)

Se han encontrado documentos de la región del Nilo del año 3000 AC donde se mencionan grandes inundaciones.

Se han encontrado Nilómetros que son los precursores de los Limnígrafos.

Los temas hidrológicos constituyeron temas de especulación por parte de filósofos.

Los hombres aprendieron mucho de Hidrología a través de grandes Obras Hidráulicas que ejecutaron.

Probablemente algún hombre prehistórico descubrió que una pila de rocas coladas a través de una corriente elevaba el nivel del agua lo suficiente para inundar los terrenos que eran la fuente de su alimentación y de esta manera suministraba agua durante una sequía.

Antiguos Griegos y Romanos: Homero-poeta- (1000 AC), Tales de Mileto, Platón y Aristóteles (filósofos griegos), Lucrecio, Séneca y Plinio el viejo (filósofos romanos); especularon acerca de la circulación del agua sin bases científicas, aceptaban que los océanos eran la fuente final de todo el agua pero no podían imaginar que la cantidad de precipitación es igual o mayor que cantidad de escorrentía (creían lo contrario). Creían que el agua de los océanos se movía subterráneamente hasta la base de las montañas, que ahí se desalinaba en forma natural y ascendía en forma de vapor a través de conductos hasta la cumbre de las montañas donde se condensaba y escapaba en el nacimiento de las corrientes.

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Anaxágoras de Clazomene (500-480 AC), filósofo griego presocrático 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.

Teofrasto (372-287 AC) filósofo griego, describió en forma correcta el Ciclo Hidrológico en la atmósfera; explicó lógicamente la formación de la precipitación por medio de la condensación y del congelamiento. Es el precursor de la versión moderna del Ciclo Hidrológico, fue el primero en reconocer el papel que juega la precipitación tal como se acepta en la actualidad.

Marco Vitruvio Pollio (80-20 AC), arquitecto e ingeniero romano, estudió los trabajos de Teofrasto y extendió la explicación de Teofrasto al afirmar que el agua subterránea se deriva principalmente de la lluvia y la nieve infiltrada a través de la superficie del suelo.

Las civilizaciones asiáticas antiguas desarrollaron una línea de pensamiento independiente; sus ideas no trascendieron al pensamiento occidental. En China (1200 AC, registraron observaciones de lluvia, nevizca, nieve y viento en el oráculo de huesos de Anyang; probablemente usaron pluviómetros (1000 AC) y establecieron quizá una medición sistemática de la lluvia (200 AC). Concibieron el Ciclo Hidrológico como dinámico (900 AC).

En la India (segunda mitad del siglo IV AC), se realizaron primeras mediciones cuantitativas de lluvia. Concibieron el Ciclo Hidrológico como dinámico (400 AC).

En Persia concibieron el Ciclo Hidrológico como dinámico (siglo X).

Frontino (97 dC), estimó el flujo en áreas de secciones transversales sin considerar la velocidad de éste.

Período de Observación (1400 - 1600)

Hubo un cambio gradual de conocimientos puramente filosóficos de la Hidrología hacia una ciencia experimental/observacional de hoy.

Leonardo Da Vinci fue el segundo en sugerir un concepto correcto/moderno del Ciclo Hidrológico. Sus notas contienen más referencias relacionadas con Hidráulica que con cualquier otra materia. Realizó 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 inflada. La vara era liberada en un punto de la corriente mientras él caminaba a lo largo de la orilla, media su avance con un odómetro y calculaba la diferencia entre la velocidad de la superficie y el fondo por el ángulo que formaba la vara con la

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superficie del agua. Luego colocaba la vara en diversos puntos de la sección transversal de la corriente y trazaba la distribución de la velocidad a lo ancho del canal. Antes de Leonardo Da Vinci se pensaba que el agua fluía más rápidamente en el fondo de un río, puesto que si dos agujeros eran abiertos en la pared de un tanque que contenía agua, el flujo del agujero inferior era más rápido que el flujo del superior.

Bernar Palissy (1510-1589), científico hugonote francés refutó una antigua teoría que sostenía que las corrientes eran alimentadas directamente por el mar. Demostró que los ríos y manantiales se originan de la lluvia.

A finales del siglo XVI existían casi todos los elementos necesarios para fundar la Hidrología.

Período de Medición (1600 - 1700)

La moderna ciencia de la Hidrología puede considerarse haber comenzado en el siglo XVII con las mediciones.

Pierre Perrault (1608-1680): Midió la lluvia, evaporación y capilaridad en la cuenca de drenaje del Río Sena. Marcó el principio de la Hidrología científica al realizar una interpretación moderna del Ciclo Hidrológico. Midió la escorrentía y encontró que solamente era una fracción de la lluvia, demostrando cuantitativamente que Q (Caudal) = 1/6 P (Precipitación) y que la lluvia era una fuente para la escorrentía; y que el resto de la precipitación se perdía por transpiración, evaporación y desviación.

Edme Mariotte: Calculó descargas del Río Sena en París.

A partir de estas mediciones, ellos fueron capaces de delinear conclusiones correctas de los Fenómenos Hidrológicos observados.

Período de Experimentación (1700 - 1800)

Edmundo Halley (1656-1742): Astrónomo inglés, midió tasa de evaporación y descarga de los ríos para el estudio del mar mediterráneo. Midió la precipitación con un pequeño recipiente y estimó la evaporación del mar mediterráneo a partir de esos datos; estableció que la evaporación daba para alimentar el caudal de todos los ríos conocidos. Encontró una relación entre la evaporación, la precipitación y el caudal.

En el siglo XVIII se incrementó la medición y experimentación en Hidráulica. Se descubrieron nuevos principios hidráulicos como: Ecuación de Bernoulli, Ecuación de Chezy. Se desarrollaron más y mejores instrumentos como el pluviógrafo de cubeta basculante y el correntímetro.

Período de Modernización (1800 - 1900)

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El siglo XIX fue la gran era de la Hidrología experimental que había sido iniciada en el período precedente de la experimentación y era ahora grandemente modernizada, de tal manera que se sentaron las bases para la fundación de la ciencia moderna de la Hidrología. Hubo reconocimiento definitivo de la Hidrología como disciplina.

Signos de modernización pueden verse a través de muchas contribuciones importantes a la Hidrología.

La mayoría de contribuciones fueron en Hidrología Subterránea y en mediciones de corrientes superficiales.

En escorrentía superficial se avanzó en Hidráulica con el desarrollo de fórmulas y aparatos de medición.

En el campo de la evaporación se reconocieron relaciones entre evaporación y presión de vapor (Ley de Dalton). Dalton (1802) estableció un principio para la evaporación.

La fórmula para pozos de Dupuit Thiem.

Ecuaciones de Hagen-Poiseuille (1839) describieron la teoría de flujo capilar.

Mediciones de corrientes de agua se realizaron en forma sistemática.

Mulvaney (1850): Propuso el método racional para determinar las crecientes máximas.

Darcy (1856): Desarrolló la Ley de flujo en medios porosos.

Rippi (1883): Presentó un diagrama para determinar los requerimientos de almacenamiento.

Mannig (1891): Propuso una ecuación para el flujo en canales abiertos.

Período de Empirismo (1900 - 1930)

Se determino que resultados empíricos producidos en períodos anteriores eran insatisfactorios.

Los gobiernos de países desarrollados pusieron gran énfasis en investigaciones por parte de las oficinas relacionadas con problemas hidrológicos.

En el siglo XX se produjo el desarrollo cuantitativo de la Hidrología. Se dio resolución a problemas hidrológicos prácticos; ya que se emplearon aproximaciones empíricas, se dio el reemplazamiento gradual del empirismo por el análisis de información observada.

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Se reconoció a la Hidrología como una disciplina aparte por su consolidación debido a la publicación de una serie de Manuales de Hidrología, el registro del progreso científico en revistas especializadas y la creación de Institutos de Investigación Hidrológica.

Green y Ampt (1911): Desarrollaron un modelo basado físicamente para la infiltración.

Hazen (1914): Introdujo el análisis de frecuencia para los máximos de creciente y los requerimientos de almacenamiento de agua.

Richards (1931): Determinó la ecuación que gobierna el flujo no saturado.

Período de Racionalización (1930 - 1950)

Shierman (1932): Hizo significativo avance en el pensamiento hidrológico al demostrar el uso del Hidrograma Unitario para trasladar el exceso de lluvia en hidrograma de escorrentía. Ideó el método de diagrama unitario para transformar la precipitación efectiva en escorrentía directa.

Horton (1933): Inicio aproximación más exitosa hasta hoy día en el problema de determinar el exceso de lluvia sobre la base de la Teoría de la Infiltración. En 1945 realizó una descripción de la forma de una cuenca de drenaje.

Theis (1935): Introdujo Teoría del No-Equilibrio que revoluciono concepto de la hidráulica de pozos.

Gumbel (1941): Propuso el uso de la distribución de valores extremos para el análisis de frecuencia de datos hidrológicos, él y muchos otros revitalizaron el uso de la Estadística en la Hidrología iniciado por Hazen y hubo un notable desarrollo para el establecimiento de muchos laboratorios hidráulicos en todo el mundo. Propuso la Ley del valor extremo para los estudios hidrológicos.

Hurst (1951): Demostró que las observaciones hidrológicas pueden exhibir secuencias para valores bajos o altos, que persisten a lo largo de muchos años.

United States Civil Services (1965): Reconocimiento del hidrólogo como una clasificación de trabajo. Definió la serie de ocupaciones hidrológicas como la que incluye posiciones científicas profesionales que tienen como objetivo el estudio de la interacción y reacción entre el agua y su medio ambiente en el Ciclo Hidrológico. Estas posiciones tienen las funciones de investigación, análisis e interpretación de los fenómenos de ocurrencia, circulación, distribución y calidad del agua en la atmósfera y en la superficie de la Tierra, así como en los estratos del suelo y roca. Tal trabajo requiere la aplicación de principios básicos tomados y completado de campos tales como Meteorología, Geología, Ciencia del Suelo, Fisiología Vegetal, Hidráulica y Matemáticas avanzadas.

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Período de Teorización (1950 - 1980)

En el presente período los principios matemáticos racionales de Hidrología se transforman junto con la Mecánica de Fluidos moderna en modelos matemáticos que pueden ser resueltos a gran velocidad por computadoras electrónicas.

Con el aumento de la población y el mejoramiento de las condiciones económicas se ha desarrollado un gran interés por el desarrollo de los Recursos Hidráulicos, lo que ha creado una necesidad de educación e investigación en el campo de la Hidrología.

El advenimiento y uso de las computadoras hizo posible el análisis hidrológico a gran escala. Hoy en día se utilizan simulaciones computarizadas para la resolución de teorías complejas que describen los procesos hidrológicos; se reducen grandes cantidades de observaciones a resúmenes estadísticos para un mejor entendimiento de los fenómenos hidrológicos y para establecer niveles de diseño; los pc han brindado inmensa capacidad computacional (p.e. discos con gran capacidad de almacenamiento); las hojas de cálculo electrónicas (p.e. Excel) han dado nuevas ventajas.

Los avances en la electrónica y en la transmisión de datos han hecho posible el envío instantáneo de información desde sensores remotos y el desarrollo de programas en tiempo real para la prevención de inundaciones y otras operaciones de recursos hídricos.

La evolución del conocimiento y los métodos hidrológicos han mejorado el alcance y la exactitud de la solución a problemas hidrológicos.

Período de Globalización (1980 – 2000)

Los problemas hidrológicos afectan directamente la vida y las actividades de gran cantidad de personas. Un factor de riesgo siempre está presente, un evento más extremo que cualquier otro históricamente conocido puede ocurrir en cualquier momento. Es responsabilidad del hidrólogo proveer el mejor análisis que el conocimiento y la información disponible permitan.

Período de Virtualización (2000 + ?)

Comunidades virtuales, Internet, Web. Su historia apenas comienza a escribirse.

1.3. Ciencias auxiliares de la Hidrología

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La Hidrología no es una ciencia pura. Para poder orientar su análisis, plantea la necesidad de otras disciplinas tales como la Meteorología y Climatología, Ecología, Matemáticas y Estadística, Edafología, Silvicultura, Fisiología Vegetal, Geología, Química, Geografía, Física y otras; empleando muchos de sus principios y métodos. Así también es auxiliada para su aplicación de algunas técnicas como la Fotointerpretación, Cartografía, SIG (Sistema de Información Geográfica). Contiene además de una parte cualitativa próxima a la Geografía, una parte cuantitativa relacionada con otras ciencias como la Física de la Atmósfera y la Meteorología que intervienen en la formación de las nubes y en la precipitación. La Geología y mejor la Hidrogeología se utiliza al estudiar las aguas subterráneas. La Hidráulica es necesaria para el estudio del movimiento del agua, para el diseño y construcción de obras que se proyectan en los ríos o en las costas y obras que utilizan los ríos, lagos, acuíferos y embalses como fuentes de suministro de agua para acueductos, riego, generación hidroeléctrica, navegación e instalaciones turísticas. La Química se utiliza en lo relacionado con la composición y calidad de las aguas. La Agronomía y la Edafología permiten el conocimiento de las relaciones entre la capa vegetal y el agua. La Estadística proporciona el soporte matemático que permite el estudio de la distribución de los Fenómenos Hidrológicos que son esencialmente estocásticos. La integración de la Hidrología con la Ingeniería de Sistemas ha conducido al uso imprescindible del computador en el procesamiento de información existente y en la simulación de ocurrencia de eventos futuros.

Los investigadores en el campo de la Hidrología usan mucho y cada vez más las simulaciones computarizadas de los sistemas hidrológicos naturales y las técnicas de detección remota, como por ejemplo, el uso de satélites que orbitan el planeta Tierra equipados con cámaras infrarrojas para detectar cuerpos de aguas contaminadas o para seguir el flujo de manantiales termales.

Las ciencias que tienen mayor grado de interrelación con la Hidrología son las siguientes: Hidrometeorología, Climatología, Geología y Oceanografía.

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Figura 1. Interrelación e interdependencia de la Hidrología con otras ciencias y técnicasFuente: Sánchez, 1987.

1.4. Ramas de la Hidrología

Como ha ocurrido con otras ciencias, a medida que los estudios hidrológicos se fueron desarrollando fue necesario dividir el tema general de la Hidrología en una serie de tópicos especializados e interdisciplinarios que se agruparon bajo el nombre de Planeamiento de los Recursos Hidráulicos, en el cual se incluyen como temas principales la Meteorología, Hidrología Superficial e Hidrología del Agua Subterránea o Hidrogeología. 

Debido a que la Hidrología estudia principalmente el agua localizada cerca de la superficie del suelo, se interesa particularmente de aquellos componentes del Ciclo Hidrológico (precipitación, evapotranspiración, escorrentía y agua en el suelo). Los diferentes aspectos de estos fenómenos son estudiados por varias subdisciplinas o ramas tales como:

Hidrología Química o Hidroquímica

Estudia las características químicas del agua.

Ecohidrología

Estudia las interacciones entre organismos vivos y el Ciclo Hidrológico. Es una nueva ciencia integradora que tiene por objetivo encontrar soluciones a los problemas relacionados con el agua, las personas y el medio ambiente.

Estudios recientes han demostrado que la regulación de los procesos hidrológicos derivan en el control de los procesos biológicos y viceversa.

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Uno de los conceptos fundamentales de la Ecohidrología es que el tiempo y disponibilidad de agua dulce está íntimamente ligado a procesos del ecosistema y a los bienes y servicios proporcionados por las aguas dulces a las sociedades. Esto significa que pone énfasis en el Ciclo Hidrológico y sus efectos sobre los procesos ecológicos y el bienestar humano.

La Ecohidrología considera las interrelaciones funcionales entre la Hidrología y los ecosistemas acuáticos y su biota en la escala de cuenca hidrográfica. Considera el uso de procesos de ecosistema como herramientas para satisfacer los objetivos de la administración de recursos de agua dulce, tales como la mejora de los procesos naturales de la retención de nutrientes para evitar floraciones algales nocivas. En efecto, propone una doble regulación del sistema utilizando simultáneamente los procesos ecológicos e hidrológicos para mejorar la total integridad de los ecosistemas acuáticos frente a las alteraciones mediada por los humanos.

El concepto de Ecohidrología sugiere que la gestión en el manejo de los recursos debe mejorar la coexistencia entre la sociedad y los ecosistemas, a través de dos tipos de acciones: la reducción en el uso de energía y materiales per cápita (concepto de Ecoeficiencia) y el incremento en la capacidad de resiliencia de los ecosistemas.

Hidrometría

Es la parte de la Hidrodinámica que trata de las mediciones relativas a los líquidos en movimiento, mediante la aplicación de métodos técnicos e instrumentos utilizados en la Hidrología. Se encarga de las mediciones del agua superficial, especialmente la precipitación y el flujo de las corrientes (escurrimiento).

Hidrografía

Es la rama de la Geografía Física que estudia las aguas marítimas y terrestres en su aspecto físico, químico y biológico. Se ocupa del estudio del agua como complejo geográfico. Se encarga de la descripción y confección de mapas de los grandes cuerpos de agua (lagos, mares interiores y océanos).

Hidrogeología, Geohidrología, Hidrología del Agua Subterránea o Hidrología del Suelo

Es una rama de las ciencias geológicas (dentro de la Geodinámica Externa) que estudia las aguas subterráneas o acuíferos en lo relacionado con su presencia y/o ocurrencia, localización, distribución, volumen, capacidad de almacenamiento, posibilidad de recarga, movimiento, circulación, condicionamientos geológicos y su captación. Su estudio se centra en el agua que se encuentra en la zona saturada o zona freática (Se sitúa debajo de la superficie freática y se caracteriza por el relleno de todos los poros vacíos por agua. Los espacios libres y porosos se encuentran ocupados por agua en su totalidad) debajo de la superficie del suelo, y

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en la física suelo-agua en la zona no saturada/zona de aireación/zona vadosa (Corresponde a la capa superior del suelo en la que el agua no llena todos sus poros. Es la región situada entre la superficie del terreno y la zona de saturación del agua. Se caracteriza por la presencia de poros rellenos por aire y agua. Se encuentra cerca de la superficie en la cual el espacio de poros está solo parcialmente lleno con agua y circulando horizontalmente. Es el espacio comprendido entre el nivel freático y la superficie donde no todos los poros están llenos de agua). La Hidrogeología estudia el origen y formación de las aguas subterráneas, las formas de yacimiento, su difusión, movimiento, régimen y reservas, su interacción con los suelos y rocas, su estado (líquido, sólido y gaseoso) y propiedades (físicas, químicas, bacteriológicas y radiactivas); así como las condiciones que determinan las medidas de su aprovechamiento, regulación y evacuación (Mijailov, 1985).

Actualmente los estudios hidrogeológicos son de especial interés no solo para la provisión de agua a la población, sino también para entender el ciclo vital de ciertos elementos químicos, como también para evaluar el ciclo de las sustancias contaminantes, su movilidad, dispersión y la manera en que afectan al medio ambiente, por lo que esta especialidad se ha convertido en una ciencia básica para la evaluación de sistemas ambientales complejos.

El abordaje de las cuestiones hidrogeológicas abarca: la evaluación de las condiciones climáticas de una región, su régimen pluviométrico, la composición química del agua, las características de las rocas como permeabilidad, porosidad, fisuración, su composición química, los rasgos geológicos y geotectónicos.

La investigación hidrogeológica implica, entre otras, tres temáticas principales:

Estudio de las relaciones entre la Geología y las aguas subterráneas.

Estudio de los procesos que rigen los movimientos de las aguas subterráneas en el interior de las rocas y de los sedimentos.

Estudio de la química de las aguas subterráneas (Hidroquímica e Hidrogeoquímica).

Entre las aplicaciones más importantes que tiene la Hidrogeología se destacan las siguientes:

Exploración Abastecimiento de agua potable (humano, industrial, riego) Construcción de obras civiles Estudio de reservas de aguas subterráneas Estudio de vulnerabilidad de los acuíferos a la contaminación

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Análisis de riesgos sobre la capacidad de captación de agua subterránea, debido a los cambios de usos del suelo

Modelación de transporte de contaminantes

En los últimos años la Hidrogeología ha adquirido una importancia vital desde el punto de vista ambiental, debido a los crecientes procesos de deterioro de la calidad del agua subterránea a causa del incremento de la actividad humana, así como el agotamiento de las reservas de agua subterránea provocado por la sobreexplotación y a la ausencia de medidas para el uso racional de este recurso no renovable.

Hidroinformática

Estudia la adaptación de tecnologías de información a la Hidrología y sus aplicaciones a los recursos hídricos.

Hidrometeorología

Estudia la transferencia de agua y energía entre las superficies de tierra, agua y la atmósfera inferior; o sea que estudia el agua localizada en la capa fronteriza inferior de la atmósfera.

Hidrología de Isótopos o Hidrología Isotópica

Estudia las formas isotópicas del agua: Agua Deuterada, Óxido de Deuterio o Agua Pesada (D2O o 2H2O), Agua Tritiada, Óxido de Tritio o Agua Superpesada (T2O o 3H2O), Agua Semipesada (HDO, DHO o 1H2H2O), Agua Semi-Superpesada (HTO, THO o 1H3H2O).

La Hidrología Isotópica es una técnica nuclear que utiliza isótopos estables y radiactivos existentes en el medio ambiente (tanto de origen natural como artificial) para caracterizar el comportamiento dinámico del agua (seguir sus movimientos) en el Ciclo Hidrológico o en aquellos procesos de la ingeniería en los cuales se le utiliza. Además, es un medio muy eficaz desde el punto de vista de los costos para evaluar la vulnerabilidad de las fuentes de aguas subterráneas a la contaminación.

Los isótopos ambientales del hidrógeno y del oxígeno, incorporados de manera natural en las moléculas del agua pueden utilizarse para investigar la naturaleza de los recursos hídricos.

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Se denominan isótopos a los átomos de un elemento que son químicamente idénticos y físicamente diferentes; los cuales pueden utilizarse para investigar las fuentes de aguas subterráneas y determinar su origen, su forma de recarga, si existe riesgo de intrusión salina (contaminación por agua salada), y si es posible utilizarlas de manera sostenible. Los isótopos permiten determinar la rapidez con que se mueve el agua y el punto de recarga del sistema, con lo cual ofrecen información muy valiosa para orientar las decisiones sobre los lugares de extracción de agua. También ofrecen la posibilidad de abarcar períodos prolongados de fenómenos meteorológicos de miles de años de duración. Sus firmas quedan preservadas dondequiera que se registra el Ciclo del Agua, en sedimentos de océanos y lagos, en las incisiones anulares de los árboles, en glaciares y casquetes polares, en depósitos, en cuevas y en aguas subterráneas.

Los isótopos de los contaminantes, como trazas metálicas o compuestos químicos disueltos en agua, también ofrecen pistas sobre sus orígenes.

Los isótopos ambientales son particularmente útiles en Hidrología Subterránea para investigar procesos tales como: recarga de acuíferos, mineralización y mezclado de aguas, tiempos de residencia, interacción del agua con la roca, velocidad de flujo, interconexión, vulnerabilidad y saneamiento de acuíferos, dinámica de aguas subterráneas y superficiales, impacto causado por actividades antropogénicas, vulnerabilidad y saneamiento de sistemas.

La utilización de isótopos ambientales se ha transformado en una componente de rutina en estudios de evaluación de los recursos hídricos y de contaminación del agua subterránea.

Los procesos meteorológicos modifican la composición isotópica del agua, dándole al agua de recarga de un ambiente dado una marca isotópica característica que sirve como trazador natural de la procedencia del agua subterránea. A su vez, el decaimiento isotópico provee una medida del tiempo de circulación y renovación de la misma en el ambiente subterráneo. Por otra parte, los isótopos en el agua (solutos y sólidos) son indicativos de la calidad del agua subterránea, evolución geoquímica, procesos de recarga, interacción agua-roca, origen de los procesos de contaminación y salinización (Aravena y Clark, 2003).

Todo ello, contribuye a la comprensión del funcionamiento de los sistemas hídricos subterráneos y a la definición de modelos conceptuales más confiables, tanto a escalas locales como regionales, lo cual es fundamental para una correcta gestión de los mismos. Estas técnicas han sido extensamente utilizadas en investigaciones hidrológicas en distintas regiones del mundo en los últimos 40 años.

Los procesos físicos que originan las masas de humedad en los océanos y realizan su transporte hacia los continentes para producir lluvia, son la

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evaporación y condensación sucesiva del agua. Las moléculas ligeras se evaporan preferentemente por tener mayor presión de vapor y se condensan más lentamente que las moléculas pesadas.

Como resultado de estos procesos, el agua queda marcada de manera natural con una huella isotópica característica que varía en función del historial experimentado en el Ciclo Hidrológico. Esta “huella” permite conocer la génesis del agua desde su formación hasta un determinado estadio del Ciclo Hidrológico. Es decir, en el caso del agua subterránea, desde que ésta se infiltra en el subsuelo hasta que aflora en la superficie.

En las fases de evaporación y condensación, la concentración de isótopos de oxígeno e hidrógeno en una molécula de agua sufre pequeños cambios. Como resultado de ello, en diferentes etapas del Ciclo Hidrológico el agua queda marcada de manera natural con huellas isotópicas que varían en función del historial de una masa de agua en particular y de su recorrido por el Ciclo Hidrológico.

Tanto el hidrógeno como el oxígeno están formados por un número de isótopos, cuyas variaciones en el agua natural son la base para poder aplicar la metodología isotópica en la Hidrología. Los isótopos de los elementos carbono, nitrógeno, azufre y cloro también tienen un papel en la geoquímica de los recursos hídricos.

En la Hidrosfera (Tiene lugar el Ciclo Hidrológico y se localiza entre los 15 kilómetros por encima de la superficie terrestre y un kilómetro por debajo) se encuentra el hidrógeno que tiene dos isótopos estables: Propio que es el isótopo más abundante (99.985%) con masa 1 (1H) el cual viene acompañado por el 0.015% del isótopo más pesado, 2H o Deuterio (D) y un isótopo radioactivo, más pesado que posee una masa 3, 3H o Tritio (T). Este es inestable como consecuencia de las desintegraciones β con un periodo de 12.32 años y presenta una extensa aplicación en los estudios hidrológicos ya que su periodo es compatible con el tiempo de permanencia de éste en muchos reservorios subterráneos. El isótopo del carbono, 14C, con un periodo de 5,730 años, también cumple este requisito.

Los isótopos radioactivos del oxígeno 14O, 15O, 19O y 20O presentan periodos de desintegración del orden de segundos; como consecuencia de su brevedad son irrelevantes en el estudio del Ciclo Hidrológico. Por otro lado, de los dos isótopos pesados y estables del oxígeno, 17O y 18O, tienen abundancias respectivamente de 0.037% y 0.20%; el segundo juega un papel destacado en Hidrología Isotópica.

Como el agua es el reservorio dominante del hidrógeno en la Tierra, las variaciones isotópicas de las rocas sedimentarias, ígneas y metamórficas reflejan la proporción isotópica del agua con la cual estuvieron en contacto durante su formación.

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El hidrógeno y el oxígeno que son los elementos constitutivos del agua contienen principalmente isótopos ligeros. Cuando el agua de los océanos se evapora, los isótopos más pesados se condensan primero y caen en forma de lluvia antes que los más ligeros. Es en los océanos donde se genera la mayor parte del vapor de agua en la atmósfera. Por consiguiente, mientras más alejada de la costa sea la precipitación, menor será la cantidad de isótopos pesados que contenga.

En cada etapa del Ciclo Hidrológico, se registra un pequeño cambio consistente en una diferencia en la concentración de isótopos de oxígeno e hidrógeno en el agua que es tan singular como una huella dactilar.

Esto permite a los Hidrólogos trazar mapas de las fuentes de agua subterránea; por su parte, los Climatólogos pueden reunir datos más fiables sobre la evolución climática y determinar la repercusión de sucesos futuros cuando se producen los cambios climáticos.

Hidrología Superficial

Estudia los fenómenos y procesos hidrológicos que tienen lugar en la superficie de la Tierra o cerca de ella, en especial de los flujos terrestres; o sea que estudia la distribución de las corrientes de agua que riegan la superficie de la Tierra y los almacenamientos en depósitos naturales como lagos, lagunas.

Hidrología Cualitativa

Hace énfasis en la descripción de los siguientes procesos: determinación de formas y causas que provocan formación de un banco de arena en un río, estudio asociado al transporte de sólidos de los cursos de agua.

Hidrología Cuantitativa

Hace énfasis en el estudio de la distribución temporal de los recursos hídricos en una cuenca hidrográfica. Los instrumentos más utilizados en esta rama de la Hidrología son los instrumentos matemáticos, modelos estadísticos y modelos conceptuales.

Hidrología en Tiempo Real

Hace uso de redes telemétricas o sensores ubicados en varios puntos de una cuenca hidrográfica, los cuales transmiten en tiempo real datos a una central operativa donde son analizados inmediatamente para utilizarlos en la toma de decisiones de carácter operativo, como abrir o cerrar compuertas de una determinada obra hidráulica, Sistema de Alerta Temprana (SAT) por crecida de ríos.

Hidrología Forestal

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Estudia el Ciclo Hidrológico (circulación del agua entre la Tierra y la atmósfera) en los montes, bosques, áreas naturales. Es la ciencia que auxiliada de muchas otras disciplinas, se encarga de estudiar cualitativa y cuantitativamente la influencia que tiene la cobertura vegetal y su manejo en la distribución, circulación, propiedades y características del agua, y sus repercusiones en el ambiente global. Es una disciplina que se ocupa de la interacción entre los bosques y el Ciclo del Agua. Ofrece información útil para las imprescindibles actividades destinadas al mantenimiento y restablecimiento de los ecosistemas relacionados con el agua.

Anteriormente, los bosques naturales estaban protegidos y se promovía la reforestación de acuerdo con la idea de que "más árboles significan más agua". La Hidrología Forestal reciente revela que esta idea es demasiado simplista. No obstante, queda un amplio margen y numerosas oportunidades de Gestión Forestal para mejorar la calidad y cantidad de las fuentes del agua.

A continuación se destacan algunos aspectos relativos a la importancia que desempeñan los bosques desde el punto de vista hidrológico:

Desempeñan una función vital en la regulación y filtración de la mayor parte del agua dulce en el planeta Tierra. La cantidad y la calidad del agua disponible para uso doméstico, agrícola, industrial y recreativo depende en gran medida de la existencia y el estado de los bosques. Sin embargo, el grado en el que éstos pueden mejorar la calidad y la cantidad del suministro de agua depende de las condiciones del medio ambiente local, el bosque mismo y de las escalas del tiempo y el espacio con que se midan los efectos.

Influyen en la cantidad de agua que está disponible en un ecosistema para que la absorban los organismos interceptando la precipitación en sus diversas formas (incluida la niebla) y capturando la transpiración de la humedad del suelo y la evaporación de las superficies vegetales.

Mantienen o mejoran la capacidad de infiltración y almacenamiento de agua del suelo, lo cual influye en los tiempos del suministro del agua, reducción de la erosión al mínimo y disminución de la sedimentación río abajo.

Optimizan los caudales fluviales y previenen tanto las inundaciones como la sequía, por lo menos en la escala más pequeña (subcuenca).

Ayudan a prevenir la erosión superficial, deslizamientos de tierras y que el fondo de los ríos se llene de sedimentos.

Producen la mayor parte de los sedimentos fértiles que los ríos y canales llevan hacia las tierras irrigadas.

Funcionan como filtro natural para el agua, reduciendo la concentración de contaminantes nocivos en la superficie y en las aguas freáticas.

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En las cuencas hidrográficas, los bosques situados río arriba protegen las masas de agua y los cursos de agua al atrapar sedimentos y contaminantes letales de otras actividades y usos de la tierra de río arriba.

Los bosques ribereños (bosques de galería/bosques riparios) situados a lo largo de los cursos de agua también son zonas de protección eficaces que estabilizan los bordes de los ríos, mantienen las temperaturas frescas del agua y aportan material orgánico que es importante para el hábitat silvestre.

Hidrología Estadística

Analiza las propiedades estadísticas de archivos hidrológicos (como la precipitación o el flujo de un río), lo cual permite a los Hidrólogos poder estimar futuros fenómenos hidrológicos.

Hidrología Básica

Estudia los conceptos físicos del Ciclo Hidrológico, los métodos de recolección de información hidrológica y los procedimientos clásicos de procesamiento de datos estadísticos. Hidrología Aplicada

Las técnicas que permiten la utilización de los recursos hidráulicos en proyectos de ingeniería corresponden al campo de la Hidrología Aplicada, la cual incluye áreas de la Hidrología relacionadas al diseño y operación de proyectos de ingeniería para la gestión, uso y conservación de los recursos hídricos.

Entre los temas que desarrolla la Hidrología Aplicada se destacan los siguientes: Hidrología en cuencas pequeñas con información escasa Drenaje pluvial (aguas de lluvia) Proyectos de Riego y Drenaje Proyectos de Acueducto y Alcantarillado Proyectos de generación de Energía Hidráulica Diseño y Operación de embalses Estudios de aprovechamiento de Aguas Subterráneas Control de inundaciones Estimación de volúmenes de sedimentos que pueden afectar el

funcionamiento de estructuras hidráulicas

Ponce y Palaniappan (1993-2006) describen las facetas de la Hidrología de la siguiente manera:

Clasificación General

Hidrología del agua en la atmósfera (Hidrometeorología) Hidrología del agua en los mares y océanos (Oceanografía: aspectos de masa

y circulación)

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Hidrología del agua terrestre Hidrología del agua superficial Potamología: Agua de las corrientes superficiales Limnología: Agua represada en lagos y ciénagas Glaceología (Crilogía): Masas de nieve y hielo Hidrología del agua subsuperficial Hidrología de agua subterránea o del nivel freático (Freatología): Agua de la

zona de saturación Hidrogeología Geohidrología Hidrología de la zona de aireación o zona vadosa: Agua de la humedad del

suelo

Escala Temporal

Hidrología de avenidas Hidrología de sequías Hidrología de rendimiento de cuencas

Hidrología de flujo de base Hidrología de flujos pequeños

Región Ecológica

Hidrología de Bosques Hidrología de Praderas Hidrología de Tierras Silvestres

Hidrología Agrícola Hidrología Urbana

Regiones Climáticas

Hidrología de Zonas Áridas Hidrología Tropical

Hidrología Nórdica Hidrología Polar

Regiones (Zonas) Geomórficas

Hidrología de cuencas hidrográficas Hidrología de zonas nevadas Hidrología de zonas montañosas Hidrología de piemonte Hidrología de zonas kársticas Hidrología de conos aluviales Hidrología de llanuras inundables Hidrología de corrientes de agua

Hidrología de Lagos Hidrología de Humedales Hidrología de zonas de suelos

orgánicos Hidrología de Costas y Deltas Hidrología de Estuarios Hidrología global Hidrología de hoyos en las

praderas

Metodologías

Hidrología Determinística Hidrología Estocástica

Hidrología Numérica Hidrología Teórica

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Hidrología Estadística Hidrología Paramétrica Hidrología Conceptual Hidrología Analítica Hidrología Computacional Hidrología Cinemática Hidrología Física Hidrología de Sistemas Hidrología Operacional

Hidrología Aplicada Hidrología Experimental Hidrología Científica Hidrología para Ingenieros Hidrología Sintética Hidrología Dinámica Hidrología Espacial Hidrología de Campo Hidrología en Línea Hidrología Descriptiva: Hidrografía

y Hidrometría (Medición de parámetros hidrológicos

Tópicos

Hidrología Ambiental Hidrología de Calidad del Agua Hidrología de Contaminantes Hidrología de Drenaje Hidrología de Minas Hidrología de Embalses Hidrología Histórica Hidrología Médica

Hidrología de Caminos y Puentes

Hidrología de Navegación Hidrología Nuclear Hidrología Militar Hidrología Económica Hidrología Socioeconómica Hidrología Política Hidrología Forense

Campos relacionados

Ecohidrología Paleohidrología Arqueohidrología Hidrometeorología Hidroclimatología Hidrogeología Geomorfología Deltaica Geomorfología Fluvial Patamología (estudio de los ríos) Limnología (estudio de los lagos)

Hidrosedimentología Hidroarqueología Hidroquímica Hidrobiología Hidroecología Hidrogeografía Transporte de sedimentos Legislación de Aguas Oceanografía (estudio de los

mares) Glaciología (estudio de los

glaciares)

1.5. Aplicaciones 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 el suministro de agua, deposición de aguas residuales, drenaje, protección contra la acción de ríos y recreación.

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Entre las aplicaciones que tiene la Hidrología se destacan las siguientes:

Determinación del equilibrio de agua de una región Diseño de proyectos de restauración ribereña Mitigación y predicción de inundaciones, deslizamientos y riesgo de

sequías Pronóstico de inundaciones en tiempo real y advertencia Diseño de esquemas de irrigación y administración de la

productividad agrícola Suministro y abastecimiento de agua potable para poblaciones Diseño y operación de presas y/o embalses para abastecimiento de

agua o generación de energía hidroeléctrica Diseño de puentes Diseño de obras de drenaje (alcantarillas y sistemas de drenaje

urbano) Análisis del impacto de la humedad antecedente en sistemas de

alcantarillado sanitarios Erosión y control de sedimentos Predicción de cambios geomorfológicos, como erosión o

sedimentación Evaluación de los impactos de cambio ambiental natural y

antropogénico en los recursos hídricos Evaluación del riesgo de transporte de contaminantes y

establecimiento de pautas de política ambiental Gestión en cantidad y calidad de los recursos hídricos Protección de ecosistemas Formulación de balances de agua en regiones sobre la superficie y

subsuperficie de la TierraSegún Monsalves (1999), entre las aplicaciones que tiene la Hidrología se destacan las siguientes:

Escogencia de fuentes de abastecimiento de agua para uso doméstico o industrial.

Estudio y construcción de obras hidráulicas: Fijación de las dimensiones hidráulicas de obras de ingeniería, tales como

puentes, etc. Proyectos de presas Establecimiento de métodos de construcción

Drenaje: Estudio de características del nivel freático

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Examen de las condiciones de alimentación y de escurrimiento natural del nivel freático; precipitación, cuenca hidrográfica de contribución y nivel de agua de las corrientes

Irrigación: Escogencia de aguas necesarias Estudio de evaporación e infiltración

Regulación de los cursos de agua y control de inundaciones: Estudio de variación de caudal y previsión de crecientes máximas Examen de las oscilaciones del nivel de agua y de las áreas de inundación

Control de contaminación: Análisis de la capacidad de recepción de los cuerpos receptores de

efluentes de sistemas de agua de desechos; caudales mínimos, capacidad de reaireación y velocidad de escurrimiento

Control de erosión: Análisis de la capacidad y frecuencia de precipitaciones máximas;

determinación de coeficiente de escorrentía superficial Estudio de la acción erosiva de las aguas y de la protección contra ésta por

medio de la vegetación y otros recursos

Navegación: Obtención de datos y estudios sobre construcción y mantenimiento de

caudales navegables

Aprovechamiento hidroeléctrico: Caudales máximos, mínimos y promedio de los cursos de agua para el

estudio económico y el dimensionamiento de las instalaciones del aprovechamiento

Estudio de sedimentos para determinación de embalse muerto Estudio de evaporación e infiltración Estudio de oleaje en embalses

Operación de sistemas hidráulicos complejos.

Recreación y preservación del medio ambiente.

Preservación y desenvolvimiento de la vida acuática.

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1.6. Principios básicos de la Hidrología

La Hidrología al igual que otras ciencias de la Tierra obedece a ciertos principios que rigen su dinámica y éstos son la base de su estudio y aplicación. Estos principios son los siguientes:

Descripción en el espacio y en el tiempo

El desarrollo de los fenómenos hidrológicos requiere de la representación de las cuencas hidrográficas a través de proyecciones que indican su localización y extensión en el espacio y el tiempo en planos originales.

Interrelación e interdependencia

Los fenómenos hidrológicos no ocurren aislados, sino que su relación con los factores del medio ambiente, aceleran o determinan a ciertos niveles la frecuencia y desarrollo de los eventos del Ciclo del Agua. Esto se explica claramente cuando observamos que al alterar la cobertura vegetal se alteran también los índices de infiltración, evaporación y escurrimiento en relación al anterior estadio.

Casualidad

El análisis de los eventos del Ciclo Hidrológico no se detienen a la simple causa y origen, sino a la relación del principio y a los efectos inmediatos y futuros y colaterales dentro de un área de drenaje. Esto podría ejemplificarse analizando que no sólo es indispensable conocer el origen de la precipitación en cualquiera de sus tipos en una zona, sino además los efectos que produce sobre el crecimiento de la vegetación, la erosión del suelo, la proliferación de una plaga, o la existencia de un manantial.

Evolución

La dinámica del Ciclo Hidrológico es un delicado equilibrio entre los valles y las montañas, en el que se gestan fenómenos que pueden ser definitivos para la vida y economía de una zona. Se dice que dentro de este dinamismo existen hechos que tienen un carácter generalmente permanente como son: la forma de la cuenca, su relieve y litología, la precipitación media, etc; igual que su cobertura vegetal nativa. Sin embargo, cambios drásticos que produzcan la remoción del suelo por la deforestación y acciones antrópicas relacionadas con el mal uso y manejo de los recursos naturales, produce la formación de torrentes, impactando irreversiblemente en la dinámica natural del ambiente, e incluso de toda una región; aspectos que deben medirse cualitativa y cuantitativamente.

1.7. Importancia del estudio de la Hidrología

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El objetivo primario de la Hidrología es el estudio de las interrelaciones entre el agua y su ambiente.

Desde el punto de vista de la ingeniería civil, el estudio de la Hidrología permite identificar y caracterizar las principales formas de aguas superficiales en el territorio objeto de estudio, estableciendo vínculos con otros factores ambientales que se interrelacionan, como el estudio de la cobertura vegetal que influye netamente en la cantidad de agua que se infiltra o escurre. También se pueden establecer otros procesos trascendentales para riesgos como son la erosión y la sedimentación, así mismo para las grandes y pequeñas construcciones.

El estudio de estos aspectos tiene importancia, tanto para la planificación, como para la evaluación de los impactos que puedan generar ciertos proyectos de desarrollo.

También el estudio de la Hidrología es de trascendental importancia para conocer la disponibilidad de aguas superficiales y subterráneas y su aptitud para consumo humano y otros usos, así como el grado de susceptibilidad o vulnerabilidad que puedan presentar a la contaminación.

La investigación reciente sobre modelos hidrológicos trata de tener un acercamiento más global para entender el comportamiento de los sistemas hidrológicos, de manera que se puedan obtener mejores predicciones y afrontar los principales desafíos en la administración de los recursos hídricos.

Los modelos hidrológicos son representaciones conceptuales simplificadas de una parte del Ciclo Hidrológico. Se usan principalmente para la predicción hidrológica y para entender los procesos hidrológicos. Hay dos tipos principales de modelos hidrológicos:

Modelos Hidrológicos Estocásticos: Son modelos basados en datos. Estos modelos son sistemas de caja negra que usan conceptos matemáticos y estadísticos para asociar una determinada entrada (por ejemplo, precipitación) con un modelo de salida (por ejemplo, escorrentía). Las técnicas que suelen usarse son la regresión, funciones de transferencia, redes neurales e identificación de sistema. .

Modelos Hidrológicos Deterministas: Son modelos basados en descripciones del proceso. Estos modelos tratan de representar los procesos físicos observados en el mundo real. Contienen representaciones de escorrentía superficial, flujo subsuperficial, evapotranspiración y flujo de canal, pero pueden ser mucho más complicados. Pueden subdividirse en modelos de un solo evento y modelos de simulación continua.

El movimiento del agua (transporte hidrológico) es un medio significativo por el cual otros materiales como el suelo o los contaminantes son transportados de un lugar a otro. Desde los años 60, se han desarrollado modelos matemáticos

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bastante complejos facilitados por la disponibilidad de ordenadores de alta velocidad. Las clases de contaminantes más comunes que se analizan son nutrientes, pesticidas, sólidos y sedimentos disueltos.

Las observaciones de los procesos hidrológicos se usan para hacer predicciones hidrológicas sobre el futuro comportamiento de los sistemas hidrológicos (flujo de agua y calidad del agua).

La investigación hidrológica es importante para el desarrollo, gestión y control de los recursos hídricos; proporciona conocimientos para la ingeniería ambiental, política y planificación. Sus aplicaciones son muchas, incluyendo el desarrollo de sistemas de irrigación, control de inundaciones y erosión de suelos, eliminación y tratamiento de aguas residuales, disminución de la contaminación del agua, uso recreacional del agua, la conservación de los peces y vida silvestre, la generación de energía hidráulica y el diseño de estructuras hidráulicas.

1.7.1. Fenómenos hidrológicos

Los fenómenos hidrológicos naturales responden a procesos probabilísticos o deteminístico-probabilísticos.

Los fenómenos hidrológicos de tipo determinísticos son aquellos gobernados por leyes físicas, químicas y biológicas. En ellos, un número definido de variables están relacionadas mediante curvas experimentales o expresiones funcionales.

Los fenómenos hidrológicos de características probabilísticas son aquellos gobernados por las leyes del azar. La teoría de la probabilidad se ocupa de estos fenómenos hidrológicos a través de la Estadística Matemática y de la Teoría Estocástica.

La Estadística Matemática estudia muestras observadas y hace inferencias acerca de la población de la cual provienen y del fenómeno con todas sus realizaciones posibles. La Teoría Estocástica trata también con las muestras observadas buscando la relación secuencial entre sus elementos.

Lo más común en Hidrología es encontrar fenómenos hidrológicos combinados. Fenómenos como la precipitación, el escurrimiento, la evaporación, etc, presentan una periodicidad característica diaria y/o anual, y fluctuaciones al azar alrededor de estos componentes periódicos.

Es útil diferenciar entre fenómenos hidrológicos, como por ejemplo precipitación, evaporación, escurrimiento, etc. y variables hidrológicas que describen y cuantifican determinadas características de los fenómenos hidrológicos. Como ejemplo se puede mencionar para el fenómeno de escurrimiento, las variables caudal máximo instantáneo, caudal mensual, caudal anual, etc.

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Para investigar los fenómenos hidrológicos y establecer las variables hidrológicas que permitan su estudio y cuantificación se realiza levantamiento de datos que en general pueden agruparse en los siguientes tipos:

Datos cronológicos o históricos: Se realizan observaciones in situ discretas o continuas en el tiempo, que requieren para su utilización un determinado período de mayor o menor longitud de acuerdo a la información que de ellos se quiera obtener. Son la base para los análisis estadísticos y estocásticos. Tal es el caso de los registros de evaporación, precipitación, niveles en ríos, lagos y acuíferos, registros de tipo meteorológicos (humedad ambiente, temperatura, radiación, viento, etc.), aforos en corrientes de agua, etc.

Datos de campo a tiempo presente: Se realizan observaciones in situ que en general no se repiten sistemáticamente en el tiempo y que están relacionadas con las características del medio físico. Por ejemplo, ubicación de reservorios naturales de superficie, características de infiltración de los suelos, potencia de los distintos estratos que componen el subsuelo, características y conformación de los cauces, etc.

Datos de laboratorio: Se realizan observaciones que se obtienen a partir de la simulación experimental de los procesos hidrológicos sobre prototipos físicos más o menos complicados. Son menos frecuentes y su uso responde generalmente a necesidades de investigación básica o para la resolución de problemas específicos. Como ejemplos pueden mencionarse los datos que se obtienen de ensayos de permeabilidad e infiltración en columnas de suelos, datos de parcelas de ensayo con simuladores de lluvia, etc.

Particularmente para los datos cronológicos o históricos es necesario hacer una distinción entre datos verdaderos y datos observados.

El dato verdadero es el que representa el valor exacto de la observación que se realiza. El dato observado, que es el que en realidad se dispone, presenta errores que se originan en la medición y transmisión o registro del mismo y que pueden ser casuales o sistemáticos.

Los errores casuales, al azar o puntuales existen siempre en una masa de datos. Se puede considerar que en general se encuentran distribuidos en forma aproximadamente simétrica alrededor del valor verdadero. Los errores sistemáticos consisten en una desviación positiva o negativa de los datos observados con respecto a los datos verdaderos, debido a una causa determinada.

Los datos con errores sistemáticos son inconsistentes. Cuando se dispone de observaciones provenientes de un sistema no estacionario por modificaciones que se producen en el mismo, los datos que se obtienen son no homogéneos. Es muy importante tener en cuenta que cualquier proyección hacia el futuro, basada en las propiedades de variables hidrológicas, requiere que las conclusiones sean

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deducidas a partir de datos consistentes y homogéneos y con errores al azar tolerables.

1.7.2. Objetivos de los estudios hidrológicos

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 destacan los de Acueductos y Alcantarillados y los de Riego y Drenaje de campos agrícolas.

Proyectos de Suministro de Energía Hidráulica

Captan caudales (Q) de corrientes superficiales y aprovechan diferencias de cota para entregar energía hidráulica a las turbinas de las Centrales Hidroeléctricas.

Diseño de Obras Viales, Drenajes de Aguas Pluviales y Estructuras de Protección de Erosión Ribereña

Los estudios hidrológicos en este tipo de proyectos analizan los regímenes de caudales medios y máximos de las corrientes de agua en los tramos de influencia de las obras viales, en las zonas que requieren de alcantarillados de aguas pluviales 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 este tipo de proyectos 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 máximos en los tramos navegables, las relaciones caudal-profundidad, y los volúmenes de sedimentos que se mueven como carga de fondo y en suspensión.

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Para desarrollar este tipo de proyectos, los estudios hidrológicos recolectan y procesan información histórica, programan y ejecutan programas de campo en topografía, batimetría, aforos líquidos y sólidos, toma y análisis de muestras de sedimentos.

1.7.3. Enfoque de los problemas hidrológicos

Los procesos naturales que intervienen en los fenómenos hidrológicos son sumamente complejos, por lo que resulta difícil examinarlos mediante un razonamiento deductivo riguroso. No siempre es aplicable una ley física fundamental para determinar el resultado hidrológico esperado.

Para determinar el resultado hidrológico esperado, es razonable partir de una serie de datos observados, analizarlos estadísticamente y después tratar de establecer la norma que gobierna dichos sucesos.

Estas estimaciones son importantes para ingenieros y economistas porque permiten que pueda hacerse un análisis de riesgo apropiado para influir en las decisiones sobre inversión en futuras infraestructuras y determinar las características de fiabilidad de la producción de sistemas de abastecimiento de agua. La información estadística se utiliza para formular reglas de operaciones para presas grandes que forman parte de sistemas que incluyen demandas agrícolas, industriales y residenciales.

Es decir, que en Hidrología siempre se debe contar con una gran cantidad de información, su proceso para obtener los datos de diseño se hacen estadísticamente con una determinada probabilidad de ocurrencia.

En general, cada problema hidrológico es único y las conclusiones cuantitativas de un análisis no pueden extrapolarse a otros problemas hidrológicos.

Figura 2. Proceso de análisis de datos en HidrologíaFuente: Villón, 2002

1.8. Características hidrológicas de un lugar

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AnálisisEstadístico

DatosPrecipitación

CaudalTemperatura

ResultadoHidrológicoEsperado

Describir las características hidrológicas de un determinado lugar consiste en reflejar la forma de distribución, los tipos de masas existentes y la cantidad y calidad del agua.

El agua es considerada en los estudios del medio físico bajo dos diferentes aspectos:

El primero se refiere a las distintas formas en que se presentan las aguas superficiales en sus distintas formas:

Formas de agua de carácter lineal (río, arroyo, etc). Las cuencas hidrográficas constituyen unidades espaciales muy definidas y de gran utilidad a la hora de estudiar la red hídrográfica de una zona, y proporcionan una clasificación del territorio muy natural.

Formas de agua de carácter puntual, entre las que se incluyen: fuentes, manantiales, pozos, embalses, etc.

Una segunda consideración, tan importante como la cantidad de agua, es la calidad, que en los estudios del medio físico interesa desde diversos puntos de vista:

Utilización fuera del lugar donde se encuentra (suministros de agua potable, uso doméstico, urbano, industrial, riego).

Utilización del curso o masa de agua (actividades recreativas).

Como medio acuático que acoge especies animales y vegetales.

La calidad del agua no es, por tanto, un término absoluto, sino que siempre está en relación con el uso o actividad a que se destina.

Dentro de los estudios del medio físico, el agua no puede considerarse independiente del resto de los elementos, ya que existe una gran interdependencia entre ellos. El agua juega un papel fundamental en el clima de una zona, siendo parte integrante del suelo y de la vegetación. La localización de las masas y cursos de agua, las formas de las cuencas hidrográficas y la calidad y cantidad de agua dependen muy directamente de la topografía, las pendientes, la exposición, la actividad humana, y éstas, a su vez, se ven influidas por aquéllas.

LISTA DE REFERENCIAS

Aguilo Alonso, Miguel., Aramburu Maqua, María paz., Blanco Andray, Alfredo., Calatayud Prieto-Lawn, Teresa., Carrasco González, Rosa María., Castilla Castellano, Guillermo., et al. (1998). Guía para la elaboración de estudios

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del medio físico: Contenido y Metodología. Madrid: Centro de Publicaciones de la Secretaría General Técnica del Ministerio de Medio Ambiente.

Hispagua. (s.f.). Hidrología. Recuperado el 10 de enero de 2010, de http://hispagua.cedex.es/documentacion/especiales/especiales.php?&localizacion=Especiales.

Instituto Nicaragüense de Estudios Territoriales. (1999). Catálogo General de Estaciones Hidrométricas. Managua: Autor.

Milán Pérez, José Antonio. (2004). Manual de Estudios Ambientales para la Planificación y los Proyectos de Desarrollo. Managua: Universidad Nacional de Ingeniería.

Monsalves Sáenz, Germán. (1999). Hidrología en la Ingeniería. (2ª. ed.). Santafé de Bogotá: Alfaomega, S.A.

Sánchez Vélez, Alejandro. (1987). Hidrología Forestal. Texcoco: Universidad Autónoma de Chapingo, División de Ciencias Forestales.

Villón Bajar, Máximo. (2002). Hidrología. Cartago: Taller de Publicaciones del Instituto Tecnológico de Costa Rica.

GUÍA DE APRENDIZAJE

La presente Guía de Aprendizaje tiene por objetivo verificar el progreso de los conocimientos y habilidades adquiridos en la temática abordada en el Tema “Introducción a la Hidrología”.

Orientaciones metodológicas:

Realice una lectura comprensiva del material didáctico, una vez que los contenidos temáticos del mismo hayan sido abordados y analizados conjuntamente en el aula de clase mediante la facilitación del profesor de la asignatura.

Anote y ordene alfabéticamente todos los términos técnicos (palabras claves) que aparecen en el Material Didáctico y que son desconocidos por usted; y defina correctamente los mismos. De esta manera elaborará un Glosario Técnico Hidrológico.

Proceda a contestar las siguientes preguntas.

1. Enliste 5 aplicaciones prácticas de la Hidrología relacionadas al campo de la Ingeniería en Ingeniería civil

2. Destaque tres aspectos de la función que desempeñan los bosques desde el punto de vista hidrológico

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3. Explique la relación de la Hidrología con las siguientes ciencias:

a) Estadísticab) Hidráulicac) Geologíad) Ingeniería en Sistemase) Agronomía y Edafologíaf) Química

4. Enliste 5 aspectos que destaquen la importancia del uso de isótopos ambientales en la Hidrología

5. Establezca la diferencia entre:

a) Hidrología Superficial e Hidrogeologíab) Hidrología Cualitativa e Hidrología Cuantitativac) Fenómeno Hidrológico y Variable Hidrológicad) Modelo Hidrológico Estocástico y Modelo Hidrológico Deterministae) Formas de agua de carácter puntual y de carácter lineal

6. Porqué es importante realizar investigaciones hidrológicas

7. Que es un modelo hidrológico y con qué propósito se utilizan

8. Con qué objetivo se realizan observaciones de procesos hidrológicos

9. Cuáles son los principios en que se basa la Hidrología. Explique brevemente uno de ellos.

10.En qué consiste y cuál es la importancia que tiene la caracterización hidrológica de un lugar.

GUÍA DE AUTOREGULACIÓN

Después de realizar la Retroalimentación de la Guía de Aprendizaje con el profesor de la asignatura, proceda a autoevaluar su trabajo realizado, para ello utilice la siguiente rúbrica.

Total de item resueltos correctamente 11 - 10 9 - 8 7 - 6 5 - 4 3 -1

Categoría Excelente Muy Bueno Bueno Regular Deficiente

Luego proceda a contestar las siguientes preguntas:

1. Que estrategias utilizó para poder resolver la Guía de Aprendizaje y obtener la valoración correspondiente?

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2. Qué limitantes y/o obstáculos se le presentaron para poder resolver la Guía de Aprendizaje? Que hizó para resolverlos y/o superarlos?

3. Qué estrategias y acciones usted realizaría para proponerse obtener una autovaloración de Excelente?

4. Cómo valora el material educativo? Bueno ----- Regular ----- Deficiente ------Porqué dio esa valoración

5. Considera que el material educativo contribuye al logro de las competencias específicas planteadas y a su aprendizaje en el Tema de Introducción a la Hidrología? SI ------- No ------- Argumente su respuesta.

6. Qué recomendaciones haría al profesor de la asignatura para mejorar el material didáctico?

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