Hidrologia 501p2r

Pre-maestría en Ciencias Ambientales Hidrología aplicada 2009

Introducción

Sebastián Santayana V.

Hidrología Hidrología: estudio del agua. Rama de ciencia que se ocupa del estudio del ciclo hidrológico, es decir, del “estudio del agua en naturaleza, su existencia y distribución, sus propiedades y su influencia sobre medio ambiente, incluyendo su relación con seres vivos”. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Hidrología Disciplina multidisciplinaria que se ocupa de conceptos básicos relativos a ocurrencia y distribución del agua en la Tierra. Conceptualiza procesos a que está sometida el agua y sus interrelaciones con el medio. Proporciona elementos necesarios para cuantificar recurso y variables asociadas, para definir parámetros de diseño de obras de ingeniería. Su aplicación está relacionada con aspectos de cuánta agua puede ser esperada en un determinado lugar y tiempo. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Importancia de hidrología Dimensionamiento de obras hidráulicas; Aprovechamiento de recursos hídricos:  Generación energía hidroeléctrica;  Abastecimiento urbano;  Irrigación;  Navegación;  Otros; Control y prevención de inundaciones; Control y prevención de sequías; Control de polución; Calidad ambiental. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Hidrología: campo de aplicación Hidrología es indispensable para propósitos de planeamiento, diseño, construcción y operación de: 

Todo tipo de obras de ingeniería hidráulica (presas, bocatomas, centrales hidroeléctricas, proyectos de irrigación y drenaje, control de inundaciones, etc);



De infraestructura vial y urbana (drenaje vial y urbano, puentes, alcantarillas, etc), y;



De conservación del medio ambiente (control de erosión de suelos, rehabilitación de tierras degradadas, control de contaminación del agua y del medio ambiente en general). HA. Introducción. S. Santayana V.

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Visión histórica de hidrología Hidrología es ciencia muy antigua; nació con irrigación en valles de ríos Nilo y Amarillo. Historia de hidrología comprende : 1. Período de especulación: especulación antes de 1400.

Todos los conocimientos fluviales eran encarados como forma divina de lo que se aprovechaban sacerdotes egipcios.

2. Período

de observación: observación 1400 a 1600. En pleno renacimiento se inicia tendencia para explicar racionalmente fenómenos naturales. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Visión histórica de hidrología 3.

Período de medición: medición 1600 a 1700. Se medían lluvias, evaporación y caudales de río Sena, durante reinado de Luis XIV.

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Período de experimentación: experimentación 1700 a 1800. Aparecen grandes técnicos hidráulicos: Bernoulli, D'Alembert, Chézy. En 1760 se crea en Francia primera escuela de engeniería.

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Período de modernización: 1800 a 1900. Afirmación de hidrología. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Visión histórica de hidrología 6.

Período de empirismo: empirismo 1900 a 1930. Fase unicamente descriptiva; se pretendía reducir fenómenos hidrológicos a meras fórmulas.

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Período de racionalización: racionalización 1930 a 1950. Aparece primer computador (ENIAC en 1945).

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Período teórico: teórico Después de 1950. Aparecen grandes hidrólogos: Ven Te Chow, Linsley, Meyer, Roy Sherman, Robert Horton y Merril Bernard. En 1962, aparece gran obra "Handbook of Applied Hidrology" de Ven Te Chow y otros. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Visión histórica de hidrología A inicios del Siglo XXI, hidrología viene desarrollándose al ritmo de avances tecnológicos vertiginosos, especialmente de informática y telecomunicaciones, esenciales para transmisión y procesamiento de gran cantidad de datos que genera medición de fenómenos hidrológicos, con lo cual se ha llegado a hidrología en tiempo real y al manejo de sistemas expertos. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Importancia del agua  Agua constituye parte importante de plantas, animales y cuerpo humano.  Por ejemplo, frutas contienen 98% de agua; un árbol, más o menos 50% y cuerpo humano, 70 – 75%.

HA. Introducción. S. Santayana V.

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Importancia del agua Actividades humanas están vinculadas con agua: irrigación, industria, minería, transporte, recreación, generación de energía, usos domésticos, pecuarios, piscícolas, etc; Agua provoca graves desastres naturales: inundaciones y sequías; En naturaleza, agua es un recurso abundante pero a la vez escaso; Según NNUU (1997) uso de agua no es sostenible en muchas partes del mundo y como recurso finito es principal factor limitante del desarrollo. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Importancia del agua  Basándose en título del primer Informe de Naciones Unidas sobre Desarrollo de Recursos Hídricos en mundo “Agua para todos, agua para la vida”, Asamblea de Naciones Unidas decidió proclamar, período 2005-2015 como Decenio Internacional para Acción "El agua, fuente de vida", empezando el Día Mundial del Agua (22 de marzo de 2005).

2005-2015: Decenio Internacional para la Acción "El agua, fuente de vida" vida HA. Introducción. S. Santayana V.

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Importancia del agua  Resolución indica que Decenio ha de tener como objetivo principal ocuparse más a fondo de cuestiones relativas al agua y de ejecución de programas y proyectos sobre agua, con el fin de ayudar a alcanzar los objetivos relativos al agua acordados a nivel internacional y contenidos en el Programa 21, 21 entre otros.

HA. Introducción. S. Santayana V.

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Importancia del agua Problemas: Competencia entre diversos sectores productivos por uso del recurso. Expansión urbana: Intensificación del aprovechamiento de fuentes naturales;  Problemas de drenaje;  Contaminación;  Reuso del agua. 

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Propiedades del agua Agua es solvente universal: disuelve productos químicos, minerales, nutrientes. Agua disuelve más sustancias que cualquier otro líquido. Es única sustancia natural que se encuentra en 3 estados: sólido, líquido y gaseoso. Su punto de congelamiento y de evaporación han servido de base para definir escala termométrica. Su forma sólida (hielo) es menos densa que la líquida, lo que no es usual. Por ello, hielo flota. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Propiedades del agua Agua tiene alta tensión superficial. Es pegajosa y elástica. Por ello, tiende a formar gotas y no a fluir en forma de capas. Tensión superficial genera fenómeno de capilaridad, que permite su movimiento y el de sólidos suspendidos que lleva a través de árboles y de vasos sanguíneos en cuerpo humano. Tiene calor específico alto; absorbe bastante calor antes de calentarse. Por ello, se utiliza en industrias, incluyendo generación de energía, y en radiador de automóviles, como refrigerante. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Propiedades del agua Densidad del agua en fase líquida es mayor que en fase sólida. gelo

gelo

Mezcla de aguas y recirculación de nutrientes sólo ocurre porque agua tiene densidad máxima a 4°C, o sea, en fase líquida. 4 °C

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Propiedades del agua

HA. Introducción. S. Santayana V.

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Estados del agua o Agua en naturaleza, se presenta en sus tres estados: Vapor de agua (gaseoso) Hielo (sólido) Agua (líquido)

Gaseoso

Condensación Evaporación

Sublimación

Líquido Fusión

sólido HA. Introducción. S. Santayana V.

Congelación

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Estados del agua

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Estados del agua

HA. Introducción. S. Santayana V.

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Usos del agua Consuntivos:

 Consumo humano;  Industrial;  Pecuario;  Irrigación.

No consuntivos:

 Generación de energía;  Navegación;  Pesca;  Recreación.

65%, riego. 27%, generación de energía eléctrica y usos industriales. 7%, minería. 7%, uso doméstico. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Usos del agua

Agua potable HA. Introducción. S. Santayana V.

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Usos del agua Generación de energía

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Usos del agua

Riego HA. Introducción. S. Santayana V.

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Usos del agua

Pecuario HA. Introducción. S. Santayana V.

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Usos del agua

Industria HA. Introducción. S. Santayana V.

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Usos del agua

Recreación HA. Introducción. S. Santayana V.

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Usos del agua

Transporte HA. Introducción. S. Santayana V.

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Usos del agua

Piscicultura HA. Introducción. S. Santayana V.

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Usos del agua

Ecológico

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Agua, recurso vital No se puede modificar cantidad de agua existente: Se degrada agua disponible. Actualmente, más de 1200 millones de personas no tienen a fuentes de agua segura. Aumento de población y nuevas formas de vida, incrementan demandas; Consumo se multiplicó por 9 de 1900 al 2000, mientras población se multiplicó por 6. Agua dulce es un recurso limitado y su calidad está bajo amenaza constante. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Incremento de población demanda aumentos en disponibilidad de alimentos …..

Agua no es un recurso infinito …..

Es necesaria gestión integral del agua mediante estrategias, políticas y técnicas eficientes y sostenibles en tiempo HA. Introducción. S. Santayana V.

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Agua y desastres Agua, demasiada o muy poca... Es causa principal de desastres....

Huaycos, avenidas, inundaciones, sequías y desertificación HA. Introducción. S. Santayana V.

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Agua y desastres

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Inundaciones

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Sequía - desertificación

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Agua, saneamiento y salud Más de 5 millones de personas mueren cada año por causa de enfermedades asociadas a ingestión de agua de mala calidad. Cada 8 segundos muere un niño por beber agua contaminada. En América Latina, diarrea acaba con vida de 18 millones de personas anualmente, en su mayoría niños. En Africa 1 de cada 2 habitantes sufre alguna enfermedad por consumir agua insalubre. Hepatitis; cólera; encefalitis; malaria; dengue; diarreas; dengue hemorrágico; etc. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Calidad del agua Naturaleza de calidad del agua está relacionada con uso destinado. Así, aguas de uso doméstico están estrechamente ligadas a propiedades de fuentes de captación y a sistemas de potabilización y distribución. Actualmente existe preocupación por incremento de problemas de contaminación en general, y en particular del agua. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Contaminación del agua

HA. Introducción. S. Santayana V.

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Recursos hídricos Perú o Perú es un país extraordinariamente dotado. Cuenta con 5% de aguas superficiales del mundo. o Volumen de escurrimiento superficial medio anual de 2043548.26 m3. (64,800 m3/s). o Vertiente del Pacifico: 34624.64 millones de m3. (1097.94 m3/s) o sea 1.69% del total nacional. o Vertiente del Atlántico: 1998751.68 m3. (63379.50 m3/s) o sea 97.81% del total nacional. o Vertiente del Titicaca: 10171.94 m3. (322.55 m3/s) ó 0.50% del total nacional.  HA. Introducción. S. Santayana V.

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Perú tiene tres vertientes: Superf. drenada

Vol/año

Pacífico

280.000 km2

40 MM3

Atlántico

956.700 km2

1.702 MM3

Titicaca

48.700 km2

7 MM3

1.285.400 km2

1.749 MM3

TOTAL

Pacífico

Agua en Perú Atlántico

o 97.7% disp. de agua o 26% población o 292000 m3/hab

o 1.8% disp. de agua o 70% población o 2027 m3/hab

Titicaca

o Perú es un país extraordinariamente dotado. o Cuenta con 5% de aguas superficiales del mundo. HA. Introducción. S. Santayana V.

o 0,5% agua o 4% población o 9715 m3/hab

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Recursos hídricos en Sudamérica Flujo promedio anual de agua en Sudamérica es de 13.120 km³, y representa cerca de 1/3 del total global.  Precipitación media anual:

1500 mm, mayor al 50% del promedio mundial.  Acuífero Guaraní (Argentina, Brasil, Paraguay y Uruguay) es fuente contigua subterránea de agua dulce más grande del mundo. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Recursos hídricos en mundo

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Estudio hidrológico Objetivos: Cuantificar disponibilidad de agua en cuenca. Determinar demanda de agua de cuenca. Realizar balance hídrico. Determinar descargas máximas y mínimas con diferentes períodos de retorno. HA. Introducción. S. Santayana V.

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Estudio hidrológico  Análisis de cuenca hidrográfica

 Evaluación hidrometeorológica

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Estudio hidrológico -

 Evaluación de precipitación

Estación Yauricocha Estación Consac 3868 msnm

Estación Angasmayo 3400 msnm Estación Huayao 3313 msnm

Estación Chichicocha 4500 msnm

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-

Estaciones pluviométricas

o Análisis de consistencia o Análisis de variabilidad temporal o Análisis de variabilidad espacial Estación Tellería

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Estudio hidrológico Estaciones

 Evaluación de escorrentía  Demandas de agua

hidrométricas Estación Yanacocha 3500 msnm

Estación Angasmayo 3400 msnm

Máximas avenidas HA. Introducción. S. Santayana V.

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Disponibilidad de agua Precipitación Agua superficial Agua subterránea Agua importada

Infraestructura

Agua y dinámica del sistema integrado de cuenca Usos de agua

Seguridad

Urbano y rural

económica

Agrícola Industrial Ambiente

Seguridad social Seguridad

Inundaciones

Contaminación

Sequías

Erosión

Legislación Instituciones Políticas

Entidad de cuenca

Cultura Educación Capacitación

Precios Inversión Finanzas

ambiental Población Tecnologías Tratamiento

Agua como servicio ambiental Servicios ambientales: servicios que brindan ecosistemas a sociedad y que inciden directa o indirectamente en protección y mejoramiento del ambiente y, por tanto, en calidad de vida de población.

Ejemplos: Captación y regulación de caudal de agua. Almacenamiento de agua subterránea. Generación de energía eléctrica. Control inundaciones. Protección de cuenca. Control de erosión. Fijación de carbono.

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Muchas gracias por atención

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