lunes, 7 de diciembre de 2020

Hidrología y el Ciclo Hidrológico


Escrito por: Henry Sarmiento M.
HIDROLOGÍA

Este punto es muy importante, ya que uno de los objetivos de este curso es brindar conceptos sencillos de entender y fáciles de recordar. Para ello, he tomado como base la definición que utiliza el Federal Council for Science and Technology (1959), que dice lo siguiente: “La Hidrología es la ciencia que trata del agua en la Tierra, su ocurrencia, su circulación y distribución, sus propiedades físicas y químicas y su relación con el medio ambiente, incluyendo los seres vivos”.

En ese sentido, podemos decir que con respecto a:

Ø Su ocurrencia: Nos trata de explicar de qué maneras se manifiesta el agua en la tierra, que puede ser a través de las precipitaciones, nieve, granizo, entre otros.

Ø Su circulación: Nos trata de explicar cómo el agua se transmite a través de la superficie terrestre, un claro ejemplo de su circulación son los ríos, ya que dibujan en la superficie distintos cursos de agua que son conducidas hasta su desembocadura.

Ø Su distribución: Nos trata de explicar cómo el agua es repartida alrededor de nuestro planeta, por ejemplo, las lagunas, lagos, los océanos, entre otros, son maneras de cómo el agua se puede manifestar en nuestro planeta.

Ø Sus propiedades físicas y químicas: Aquí podemos mencionar que la hidrología estudia los estados del agua, que pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas. También estudia como el agua reacciona en contacto con otros compuestos.

Ø Su relación con el medio ambiente: Trata de explicar la interacción que existe entre los recursos hídricos y todo los que nos rodea. Así, por ejemplo, podemos mencionar que eventos extremos como precipitaciones excesivas, pueden generar deslizamientos y/o huaycos las cuales podrían afectar directamente a nuestro entorno poniendo en riesgo no solo la vida de las personas que viven en las cercanías al desastre, sino a todos los seres vivos (flora y fauna).

Ø Los seres vivos: Que, si bien está incluida dentro del medio ambiente, hay que tener presente que la hidrología estudia las distintas formas en las que se puede aprovechar el recurso, y así tener en cuenta que ello no debería alterarse al realizar algún diseño hidrológico. Siempre se debe asegurar que las actividades, aprovechamiento, u otras acciones que utilicen dicho recurso, no se vean afectadas luego de realizar un proyecto.

Por otro lado, hay que mencionar que la hidrología se apoya de otras ciencias importantes como la geología, la geografía física, meteorología, la hidráulica, matemáticas y estadística, pero también se suelen relacionar con otras disciplinas como la física, la química, biología, entre otras. Por ello podemos decir que la hidrología es una ciencia interdisciplinaria, porque requiere de otras ciencias para su desarrollo.

HIDROLOGÍA EN LA INGENIERÍA

En este punto hay que entender que la hidrología que se estudia en ingeniería es una rama que se le suele llamar ingeniería hidrológica o hidrología aplicada, las cuales incluyen partes del campo de la hidrología enfocadas al diseño y operación de proyectos de ingeniería, las cuales tienen como fin, el control y aprovechamiento del agua.

Es así que podemos mencionar que el ingeniero encargado de realizar los diseños para una bocatoma, canal de riego, u otras obras de infraestructura hidráulica, necesita realizar análisis hidrológicos cuantitativos para poder realizar una selección del evento de diseño necesario. Sin embargo, hay que tener presente que estos resultados son solo estimaciones, el análisis hidrológico es el primer paso fundamental para realizar un diseño y/u operación de proyectos hidráulicos. Es así, que, con el transcurso de los capítulos, iremos viendo el proceso que se debe seguir para realizar un correcto análisis hidrológico.

EL CICLO HIDROLÓGICO

El ciclo hidrológico es el corazón de la hidrología, ya que abarca todos los procesos que el agua sigue en un ciclo que no tiene un principio ni final. Para poder entenderlo de una manera más sencilla citaremos la definición de Francisco Aparicio Mijares en su libro “Fundamentos de Hidrología de Superficie”, que dice lo siguiente:

“El agua que se encuentra sobre la superficie terrestre o muy cerca de ella se evapora bajo el efecto de la radiación solar y el viento. El vapor de agua, que así se forma, se eleva y se transporta por la atmósfera en forma de nubes hasta que se condensa y cae hacia la tierra en forma de precipitación. Durante su trayecto hacia la superficie de la tierra, el agua precipitada puede volver a evaporarse o ser interceptada por las plantas o las construcciones, luego fluye por la superficie hasta las corrientes o se infiltra. El agua interceptada y una parte de la infiltrada y de la que corre por la superficie se evapora nuevamente. De la precipitación que llega a las corrientes, una parte se infiltra y otra llega hasta los océanos y otros grandes cuerpos de agua, como presas y lagos. Del agua infiltrada, una parte es absorbida por las plantas y posteriormente es transpirada, casi en su totalidad, hacia la atmósfera y otra parte fluye bajo la superficie de la tierra hacia las corrientes, el mar u otros cuerpos de agua, o bien hacia zonas profundas del suelo (percolación) para ser almacenada como agua subterránea y después aflorar en manantiales, ríos o el mar”.

EL CICLO HIDROLÓGICO COMO UN SISTEMA

De todo lo mencionado hasta el momento, podemos notar que la hidrología no es algo tan simple y más aún con todo lo dicho sobre el ciclo hidrológico. Es por ello que, debido a su complejidad, estos fenómenos hidrológicos nunca podrán ser conocidos por completo. Sin embargo, está se puede representar mediante un sistema que la podemos entender como un conjunto de partes que interactúan como un todo.

También tenemos que entender que los componentes de este sistema hidrológico, representan subsistemas, las cuales pueden ser tratadas por separado, de acuerdo a las necesidades que uno requiera.

Es así que, en el siguiente diagrama de bloques representamos al sistema hidrológico global, la cual fue elaborada por Ven Te Chow en su libro “Hidrología Aplicada”, la cual considero muy sencilla de entender y sobre todo de interpretar todo el funcionamiento de este sistema hidrológico.

Los compontes de este diagrama son:

Ø  Precipitación: Se manifiesta a través de lluvias, nieve, granizo, entre otros.

Ø  Intercepción: Parte del volumen de agua es interceptada por tallos, hojas de la flora existente evitando que entre en contacto con la superficie terrestre.

Ø Flujo Superficial: La otra parte no interceptada se convierte en un flujo sobre el suelo.

Ø Escorrentía Superficial: Es el flujo de agua que se transmite a través de los ríos, quebradas, etc.

Ø Infiltración: Parte del flujo superficial se infiltra hasta la zona de raíces que es captada generalmente por las plantas.

Ø Flujo Subsuperficial: Es parte del volumen de la escorrentía superficial que desciende por acción de la gravedad.

Ø Recarga de Agua Subterránea: Conocida también como percolación profunda, es parte del agua infiltrada que llega por acción de la gravedad, y que se encuentra por debajo de la zona de raíces.

Ø Flujo de Agua Subterránea: Es parte del flujo subsuperficial que desciende por acción de la gravedad, dando origen a los acuíferos.

Ø Capilaridad: Se da por acción de diferencia de fuerzas o cohesión intermoleculares, la cual genera que cierta cantidad de agua de la zona de flujo subterráneo ascienda por los llamados “capilares”, hasta que esta diferencia de fuerzas se equilibre, dando origen a lagos, lagunas, entre otras.

Ø Transpiración: Es el volumen de agua que sale de las plantas, las cuales han absorbido parte del volumen de agua de la zona de infiltración y que han sido devueltas a la atmósfera.

Ø Escorrentía hacia los ríos y océanos: Es la zona donde se junta los volúmenes de agua de la escorrentía superficial, flujo subsuperficial y flujo subterráneo.

Ø Evaporación: Es el volumen proveniente de la escorrentía a cauces y mares, la transpiración, la interceptación y parte de la precipitación que se queda en la atmósfera y no llega a la superficie del suelo. También es conocida como evapotranspiración. (clic en la imagen para ampliar)

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