Métodos y Conceptos Fundamentales en Hidrología

Métodos Hidrológicos

Método de la Razón

1. Se calcula el 10% del promedio de la estación incompleta (valor / 10).
2. Se resta el promedio de la estación incompleta al promedio de la estación A. Si el resultado es mayor que el 10% calculado previamente, se aplica el método.
3. Para obtener el MR:
4. Promedio de la estación incompleta / Promedio de la estación completa A * el dígito correspondiente + la de B + C...
5. Este resultado se divide entre n. Se registra en la celda de cada año.
6. Cuando se tiene la estación completa, se suman las celdas y se divide entre n.

Promedio Aritmético

Se suman todos los valores y se dividen entre n (en mm).

Método de Thiessen

1. Se construyen los triángulos, luego los polígonos y se colorean.
2. Se calcula la escala (1 cm * __ km / __ cm) = __ km.
3. Se elevan los km al cuadrado.
4. Se calculan las áreas con la lámina (Cc + CI / 2) * __ km².
5. Estas áreas se registran en el cuadro (estación, lluvia, área, lluvia ponderada) de cada estación correspondiente.
6. Se calcula la lluvia ponderada (mm * km²).
7. Precipitación media: se divide la lluvia promedio entre la suma de las áreas.

Método de Isoyetas

1. Se realizan las conexiones, comenzando por el número menor.
2. Se colorean las isoyetas.
3. Se calculan las áreas en la lámina.
4. Se construye el cuadro (rangos de curva (100-200, 200-300...), promedio de lluvia (150...), área (de cada isoyeta), precipitación media (mm/km²)).

Escorrentía

Agua que fluye en las corrientes y ríos.

Tipos de Escorrentía

1. Superficial: El agua escurre sobre la superficie.
   1. Flujo superficial.
   2. Escorrentía de cauces (el agua se encausa en fisuras).
2. Subsuperficial: El agua que fluye 1 o 2 metros debajo de la superficie. Va más lenta que el agua superficial.
3. Subterránea: El agua se infiltra y llega bajo la superficie (20 m) y fluye mucho más lento.

Hidrograma

Gráfico que relaciona el caudal en un tiempo determinado en un lugar específico.

Partes del Hidrograma

• Escurrimiento base
• Punto A (punto de levantamiento)
• Punto B (pico, caudal máximo registrado)
• Punto C (punto de inflexión)
• Punto D (final de la escorrentía directa)
• Rama ascendente (aporte de agua hasta llegar al punto B)
• Curva de recesión
• Tiempo al pico (duración de la escorrentía)

Caudal

Es el volumen de agua o de la escorrentía en un tiempo determinado.

Litología

Estudio y descripción de las rocas, su composición y formación.

Aforo

Es determinar por medio de mediciones el caudal que pasa por un lugar específico.

Ecuaciones y Fórmulas

Ecuación de continuidad: describe cómo se conserva la cantidad de un fluido a medida que fluye a través de un conducto o un sistema cerrado.

Ecuación de Bernoulli: describe cómo se comporta un fluido en movimiento y cómo cambian sus características como la velocidad, la presión y la altura.

Fórmula para calcular el caudal: Q = V * A

Estaciones de Aforo

Métodos Indirectos

Limnígrafo, canaleta, sección-pendiente. Se usa la fórmula de Manning: V = 1/n * R^2/3 * S^1/2

Donde: V = velocidad, n = coeficiente de rugosidad de Manning, R = radio hidráulico, S = pendiente del canal (m/m).

Métodos Directos

Sección-velocidad, correntómetro molinete.

Tránsito de Avenidas

1. Calcular C₀, C₁, C₂ (4 decimales).
2. Calcular la columna 1 (C₀ * In).
3. Calcular la columna 2 (C₁ * In-1).
4. Calcular la celda del 3 (C₂ * Qn-1).
5. Calcular el Qn (se suman las C₀, C₁, C₂ de las celdas).
6. Repetir el cuarto y quinto paso.

Relación Precipitación-Escorrentía

• Fórmula racional (método menos preciso): Q (caudal) = C (factor adimensional) * I (intensidad de la precipitación) * A (área de drenaje).
• Hidrograma unitario
• Avenidas (cabezas de agua)
• Onda de avenida (desde que se ve la cabeza hasta que termina).
• Tránsito de avenidas: ayuda a calcular el efecto de almacenamiento en relación con la forma, desplazamiento y altura de la onda de avenida.
• Muskingum: 2 tipos de caudales diferentes:
  • Almacenamiento en prisma (sin irregularidades).
  • Almacenamiento en cuña (es como la avenida).

Relación Agua-Suelo-Planta

Suelo

Capa superficial de la corteza terrestre, formado por horizontes.

Macroporosidad: Arena+, Limo++, Arcilla+++

Microporosidad: Arena+++, Limo++, Arcilla+

Agua del Suelo Disponible

• Capacidad de campo: Cantidad máxima que puede retener el suelo sin saturarse.
• Punto de marchitez permanente: Cantidad mínima de agua que puede retener el suelo.
• Agua aprovechable: Cantidad de agua que la planta sí puede aprovechar. Es la diferencia entre CC - PMP.

Transpiración, Evaporación y Evapotranspiración

Transpiración: El agua entra por las raíces a las plantas (fotosíntesis, estomas). Se mide en condiciones controladas en el laboratorio.

Evaporación: Cambio de estado del agua donde el H₂O cercana a la atmósfera se evapora. El sol hace que las moléculas de agua se muevan más rápido, por energía cinética, y llegan a la zona de intercambio y luego salen al aire. Se mide en evaporímetros, evaporímetro de Piché (tubo que se cuelga en la garita).

Evapotranspiración: Mezcla de la cantidad de agua que se evapora en un cultivo y se transpira.

Balance Hídrico

La principal entrada: precipitación. Thornthwaite: Primero que mencionó el balance hídrico.

Tipos de Balance Hídrico

• Climático: Relaciona la evapotranspiración potencial y la precipitación, obteniendo déficits y excesos hídricos.
• Teórico: Suelo, cultivo, atmósfera.
• En el campo: Relaciona el climático y el teórico.

Aguas Subterráneas

El origen del 99% es la precipitación. No todas las aguas subterráneas son acuíferos. Aguas connatas: aguas encerradas de hace millones de años. Río efluente: El agua subterránea abastece el río. Río influente: El río abastece el agua subterránea.

Tipos de Agua Subterránea

1. Subzona de evapotranspiración.
2. Subzona intermedia.
3. Franja capilar.
4. Rocas impermeables.

Acuíferos

Formaciones geológicas que permiten transportar y almacenar el agua subterránea.

Tipos de Acuíferos

1. Acuífero libre.
2. Acuífero colgado.
3. Acuífero semiconfinado.
4. Acuífero confinado.

Horizontes Reguladores

1. Acuitardo: baja permeabilidad.
2. Acuicludo: poco permeable (casi nada de agua atraviesa ese horizonte).
3. Acuicierre: no transmite ni almacena agua.