Apuntes de hidrología gonzáles

Click here to load reader

  • date post

    05-Dec-2014
  • Category

    Documents

  • view

    733
  • download

    16

Embed Size (px)

description

 

Transcript of Apuntes de hidrología gonzáles

  • 1. Escuela Universitaria Politcnica de Donostia S. S. Donostiako Unibertsitate-Eskola Politeknikoa APUNTES DE HIDROLOGA 2 Curso de Ing. Tcnica en Obras Pblicas Gonzlez Sarmiento, Alberto Dpto: Ingeniera Nuclear y Mecnica de Fluidos Mecnica de Fluidos .
  • 2. PRLOGO La Hidrologa es una ciencia relativamente joven y que abarca un campo muy amplio de conocimientos, lo que la hace estar en continua evolucin y necesita de la intervencin de numerosos investigadores de diversas disciplinas, constituyendo un atractivo campo de trabajo. Estos apuntes de Hidrologa estn dirigidos a la parte de la misma que interesa al Ingeniero, estando basados en los Apuntes de Hidrologa aplicada a la Ingeniera de la Escuela de ICCP de Santander, a cuyos autores doy mi ms sincero agradecimiento.
  • 3. H I D R O L O G I A I N D I C E CAPTULO 1.- INTRODUCCIN A LA HIDROLOGA 1.1.- Definicin y aplicaciones 1.2.- El ciclo hidrolgico. Distribucin del agua precipitada 1.3.- Balance hidrolgico 1.4.- Unidades de medida. CAPTULO 2.- ESTUDIO FSICO DE LA CUENCA 2.1.- Introduccin 2.2.- Divisoria de las cuencas 2.3.- Clasificacin de las cuencas 2.4.- Caractersticas fsicas 2.4.1.- rea 2.4.2.- ndices de forma 2.4.2.1.- ndice de compacidad de Gravelius 2.4.2.2.- Factor de forma 2.4.3.- Sistema de drenaje 2.4.3.1.- Orden de los cursos de agua 2.4.3.2.- Densidad de drenaje 2.4.3.3.- ndice de sinuosidad 2.4.3.4.-ndice de torrencialidad 2.4.4.- Factores de relieve 2.4.4.1.- Curva hipsomtrica. Frecuencia altimtrica. Elevacin media 2.4.4.2.- Perfil longitudinal del ro. Pendiente media y ponderada 2.4.4.3.- Rectngulo equivalente 2.4.4.4.- ndices de pendiente 2.4.5.- Tiempo de Concentracin. Frmulas empricas 2.5.- Temperatura 2.6.- Otros factores 2.6.1.- Litologa 2.6.2.- Tipo de suelo 2.6.3.- Tipo de vegetacin 2.6.4.- Permeabilidad y conductividad hidrulica
  • 4. CAPTULO 3.- ESTUDIO DE LAS PRECIPITACIONES 3.1.- Mecanismos de formacin de las precipitaciones 3.2.- Clasificacin de las precipitaciones 3.3.- Medida de las precipitaciones 3.3.1.- Pluvimetros no registradores 3.3.2.- Pluvimetros totalizadores 3.3.3.- Pluvimetros registradores o pluvigrafos 3.3.4.- Nivmetros 3.4.- Condicionantes de las mediciones 3.4.1.- Densidad de la red de medicin 3.4.2.- Leyes de la pluviosidad media 3.4.2.1.- Influencia de la pendiente y de la orientacin en las vertientes montaosas 3.4.2.2.- Influencia de la altitud 3.4.2.3.- Influencia del alejamiento del mar 3.4.2.4.- Ley general 3.5.- Anlisis de los datos 3.5.1.- Anlisis de los datos en una estacin 3.5.1.1.- Mdulo pluviomtrico anual 3.5.1.2.- Precipitacin media mensual 3.5.1.3.- Precipitaciones diarias 3.5.1.4.- Aguaceros anuales ms importantes 3.5.1.4.1.- Definiciones: Intensidad, Hietograma y Pluviograma 3.5.1.4.2.- Anlisis de los aguaceros de un pluvigrafo 3.5.1.4.2.1.- Periodo de retorno 3.5.1.4.2.2.- Precipitacin mxima diaria para un periodo de retorno 3.5.1.4.2.3.- Curvas Intensidad-duracin- frecuencia 3.5.2.- Anlisis de los datos en una cuenca 3.5.2.1.- Estimacin de los datos incompletos 3.5.2.2.- Contraste de les datos disponibles. Mtodo de la doble masa 3.5.2.3.- Clculo de la precipitacin asociada a una cuenca 3.5.3.- Anlisis de aguaceros en una cuenca 3.5.3.1.- Precipitacin mxima para una duracin t y un periodo de retorno T 3.5.3.2.- Coeficiente de reduccin por rea 3.5.3.3.- Forma del hidrograma
  • 5. CAPTULO 4.- EVAPORACIN Y EVAPOTRANSPIRACIN 4.1.- Evaporacin 4.1.1.- Definicin 4.1.2.- Poder evaporante de la atmsfera. Ley de Dalton 4.1.3.- Medicin del poder evaporante 4.1.4.- Medida de la tasa de evaporacin 4.2.- Transpiracin 4.2.1.- Definicin 4.2.2.- Mecanismo de la transpiracin 4.2.3.- Factores que influyen en la transpiracin 4.2.4.- Concepto de punto de marchitez y de capacidad de retencin 4.2.5.- Medida de la transpiracin 4.3.- Evapotranspiracin 4.3.1.- Definicin 4.3.2.- Evaluacin del valor medio anual 4.3.2.1.- Mediante el Balance hidrolgico 4.3.2.2.- Mediante frmulas empricas 4.3.3.- Evaluacin de la Evapotranspiracin mensual CAPTULO 5.- INFILTRACIN 5.1.- Definicin 5.2.- Capacidad de infiltracin. Ley de Horton 5.3.- Factores que influyen en la infiltracin 5.3.1.- Caractersticas del terreno 5.3.2.- Caractersticas del agua 5.4.- Medida de la infiltracin 5.4.1- Infiltrmetros 5.4.2.- Lismetros 5.4.3.- Anlisis de hidrogramas 5.5.- Obtencin del hietograma neto 5.5.1.- ndices de infiltracin 5.5.2.- Mtodo del Soil Conservation Service CAPTULO 6.- ESTUDIO DE LA ESCORRENTA SUPERFICIAL 6.1.- Introduccin 6.2.- Concepto de Hidrograma y sus componenetes 6.3.- Medida de la escorrenta superficial. Estaciones de aforo 6.3.1.- Tipos de estaciones de aforo 6.3.2.- Aforos directos 6.4.- Estudio del rgimen de caudales 6.4.1.- Curva de caudales cronolgicos
  • 6. 6.4.2.- Curva de caudales clasificados 6.4.3.- Curva de aportaciones acumuladas 6.4.4.- Control y contraste de los datos de aforo 6.4.5.- Mtodos para suplir la falta de datos 6.5.- Clculo de hidrogramas 6.5.1.- Mtodo del hidrograma unitario 6.5.1.1.- Hidrograma unitario de Tmez 6.5.1.2.- Hidrograma unitario del Soil Conservation Service 6.5.1.3.- Otros hidrogramas unitarios 6.5.2.- Mtodo racional 6.6.- Clculo de caudales mximos 6.6.1.- Mtodos empricos 6.6.2.- Mtodo Estadstico 6.6.3- Mtodos hidrometeorolgicos CAPTULO 7.- REGULACIN DE CAUDALES 7.1.- Ideas generales sobre regulacin 7.2.- Regulacin anual e interanual 7.3.- Mtodos utilizados en los estudios de regulacin 7.3.1.- Basados en la serie histrica de caudales 7.3.1.1.- Regulacin grfica 7.3.1.2.- Estudio analtico
  • 7. 7 CAPITULO 1 CICLO DEL AGUA 1.1.- LA HIDROLOGIA Entre las mltiples definiciones que diversos autores dan a la hidrologa que, en general, comprende el estudio de todos los fenmenos relacionados con el ciclo del agua, adoptaremos la propuesta por el Comit Coordinador del Decenio Hidrolgico Internacional (1962), segn el cual: La hidrologa es la ciencia que trata de las aguas terrestres, de sus maneras de aparecer, de su circulacin y distribucin en el globo, de sus propiedades fsicas y qumicas y sus interacciones con el medio ambiente, incluyendo su relacin con los seres vivos. Dada la diversidad de aspectos que se contemplan en la definicin, fcilmente se comprende que, en determinados campos, su delimitacin con otras ciencias es difcil de establecer. Por otro lado, tambin parece obvio que la hidrologa necesita de otras ciencias para el tratamiento de los problemas que trata de abordar. Particularmente, necesitar apoyarse en la Meteorologa, en la Geologa, en la Qumica y en la Biologa, para analizar la evolucin de los diversos fenmenos naturales, y en la Hidrulica y en las Matemticas (Estadstica, Mtodos Numricos, etc), para interpretar los datos obtenidos en la observacin. En este curso se abordan, principalmente, aquellos aspectos de la Hidrologa que comprenden la denominada Ingeniera Hidrolgica dado que su objetivo final ser la obtencin de parmetros de diseo. La importancia que tiene la Hidrologa en la Ingeniera Civil es muy grande. Sin entrar en muchos detalles, basta decir que resulta imprescindible para el tratamiento, entre otros, de los siguientes temas: -Planificacin de recursos hidrulicos. -Caudales asociados a riesgos de inundacin. -Caudales mximos para diseo de obras de desage -Efecto laminador de avenidas de embalses y cauces. -Estudio de sequas
  • 8. 8 -Regulacin y planificacin de embalses. -Estudio de redes de alcantarillado. -Estudio de contaminacin de cauces por vertidos. -Evaluacin de recursos hidroelctricos. 1.2.- EL CICLO HIDROLGICO. DISTRIBUCIN DEL AGUA PRECIPITADA. Se define el ciclo hidrolgico como el conjunto de trayectorias que describe el agua en la naturaleza, con independencia del estado en que se encuentra. Puede suponerse que dicho ciclo comienza cuando una parte del vapor de agua existente en la atmsfera condensa y origina las precipitaciones. De manera muy simplificada y esquemtica, el ciclo hidrolgico se indica en la siguiente figura. Las causas que originan el citado ciclo, que en definitiva no es ms que una transferencia de masa de agua de un punto a otro y/o de un estado a otro, son, por una parte, la radiacin solar que la eleva en forma de vapor y, por otra, la gravedad, que en forma lquida, la lleva hasta zonas ms bajas.
  • 9. 9 La lluvia precipitada puede seguir los caminos que se indican en el siguiente esquema; En ella son de sealar los siguientes aspectos: El agua que no llega al suelo, se evapora y vuelve a la atmsfera, bien porque lo haca durante su cada o bien porque es interceptada por la vegetacin. El agua que llega al suelo, pasa a una de las tres zonas en que, simplificadamente, podemos dividirlo: a) se queda en la superficie, bien en depresiones superficiales (almacenamiento superficial) y posteriormente se evapora bien circula por la superficie hasta formar