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Hidrología en la Ingeniería [PDF]
Autor: Germán Monsalve Sáenz
2da Edición
PRESENTACIÓN
E1 Libro Hidrología en la Ingeniería se ofrece, en primer lugar, como texto para estudiantes de cursos de hidrología en los niveles de pregrado y posgrado en las carreras de ingeniería civil, ingeniería agrícola, ingeniería forestal, agronomía y ciencias afines y, en segundo lugar, como guía de diseño para hidrólogos dedicados a la consultoría.
El libro cubre los elementos básicos del ciclo hidrológico, describiendo los principios científicos que gobiernan los fenómenos hidrológicos, y adicionalmente presenta las técnicas más utilizadas en la práctica respecto a la cuantificación de tales fenómenos aplicada a la solución de problemas en ingeniería. El texto, de acuerdo con la experiencia del autor en los campos de la hidrología, la hidráulica. y los recursos hidráulicos, y la revisión bibliográfica pertinente, expone de manera balanceada el tratamiento y la cuantificación de las diferentes componentes del referido ciclo hidrológico, y trata problemas específicos de hidrología aplicada, tales como el cálculo de crecientes y su tránsito a través de embalses y corrientes de agua, el dimensionamiento de bocatomas y embalses, la generación sintética de caudales y el aprovechamiento de aguas subterráneas. El autor considera que una adecuada utilización de este libro redundará en mejores y más económicos diseños de obras civiles en Colombia.
En los capítulos del l al 6 se tratan los principios y componentes básicos del ciclo hidrológico, cubriendo respectivamente el ciclo hidrológico propiamente dicho, las características dc las cuencas hidrográficas como unidades superficiales básicas pan. la cuantificación de los diferentes parámetros hidrológicos, y los fenómenos de precipitación, infiltración, evaporación y evapotranspiración, y escorrentía superficial. En los capítulos del 7 al 13 se estudian problemas de hidrología aplicados a la ingeniería, abarcando en su orden los temas de estimación de crecientes y su propagación a través de embalses y corrientes naturales de agua, el régimen de corrientes de agua relacionado con el diseño de bocatomas, la regulación de caudales y el control de sequías a través de embalses, la generación sintética de caudales, el transporte dc sedimentos en corrientes de agua y el depósito de éstos en embalses, y el aprovechamiento de aguas subterráneas. Finalmente, en el capítulo 15 se mencionan los principales aparatos de medidas climatológicas e hidrométricas.
Debido a la gran extensión de los temas tratados por el libro y del desarrollo de las metodologías para la cuantificación tanto de los diferentes parámetros hidrológicos como de los problemas de hidrología aplicada propiamente dichos, no ha sido posible incluir ejemplos prácticos en los diferentes capítulos. Se espera que en un futuro próximo la obra pueda suplementada con ejercicios prácticos que involucren la definición de parámetros hidrológicos para diseños de obras civiles.
CONTENIDO
CAPÍTULO 1. HIDROLOGÍA
1.1 Definición
1.2 Ciclo Hidrológico
1.3 Distribución del agua total en la Tierra de acuerdo con su naturaleza
1.4 Ecuación fundamental de la hidrología
1.5 Historia de la Hidrología
1.6 Aplicaciones de la Hidrología
1.7 Varios
CAPÍTULO 2. CUENCAS HIDROGRÁFICAS
2.1 Generalidades
2.2 Regiones hidrológicas
2.3 Características físicas de una hoya hidrográfica
CAPÍTULO 3. PRECIPITACIÓN
3.1 Generalidades
3.2 Factores climáticos
3.3 Precipitación, formación y tipos
3.4 Medidas pluviométricas
3.5 Análisis estadístico de datos hidrológicos
3.6 Variación de la precipitación
3.7 Precipitación media sobre una hoya
3.8 Análisis de lluvias intensas
CAPÍTULO 4. INFILTRACIÓN
4.1 Generalidades
4.2 Distribución de la precipitación en el suelo
4.3 Parámetros característicos de la infiltración
4.4 Métodos de medición de la capacidad de infiltración
4.5 Factores que intervienen en la capacidad de infiltración
4.6 Ecuación de la curva de capacidad de infiltración contra el tiempo
4.7 Índice ɸ de infiltración
CAPÍTULO 5. EVAPORACIÓN Y EVAPOTRANSPIRACIÓN
5.1 Introducción
5.2 Definición y factores físicos
5.3 Influencias meteorológicas
5.4 Definiciones básicas
5.5 Fórmula general de evaporación
5.6 Determinación de evaporación y evapotranspiración
CAPÍTULO 6. ESCORRENTÍA SUPERFICIAL
6.1 Generalidades
6.2 Hidrogramas
6.3 Medidas de caudales
6.4 Estimación de la escorrentía superficial a través de los datos de lluvia
CAPÍTULO 7. ESTIMACIÓN DE CRECIENTES
7.1 Crecientes e inundaciones
7.2 Periodo de retorno T
7.3 Análisis de la naturaleza de los datos de caudal
7.4 Métodos de pronóstico de crecientes basados en datos de lluvia
7.5 Fórmulas empíricas para cálculo de caudales de creciente
7.6 Control de las crecientes e inundaciones
CAPÍTULO 8. PROPAGACIÓN DE CRECIENTES
8.1 Generalidades
8.2 Propagación de crecientes a través de embalses
8.3 Propagación de crecientes en ríos y canales
CAPÍTULO 9. RÉGIMEN DE CORRIENTES DE AGUA
9.1 Generalidades
9.2 Diagrama de frecuencias
9.3 Curva de duración
9.4 Curva de utilización
9.5 Caudales y volúmenes perdidos y deficitarios
CAPÍTULO 10. REGULACIÓN DE CAUDALES Y CONTROL DE SEQUÍAS
10.1 Generalidades
10.2 Cálculo del volumen de un embalse para atender una ley de regulación
10.3 Volúmenes actuales de embalse
10.4 Regulación máxima
10.5 Control de sequías
CAPÍTULO 11. GENERACIÓN SINTÉTICA DE CAUDALES
11.1 Generalidades
11.2 Procedimiento de Monte Carlo
11.3 Fenómeno de persistencia
11.4 Modelo de Thomas Fiering
11.5 Otros modelos
11.6 Generación de números aleatorios
11.7 Ejemplo de generación sintética de caudales anuales
CAPÍTULO 12. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
12.1 Introducción
12.2 Hidráulica de canales erosionables
12.3 Transporte sólido
12.4 Medidas de concentración de sedimentos
12.5 Colmatación de embalses
CAPÍTULO 13. AGUAS SUBTERRÁNEAS
13.1 Generalidades
13.2 Modos de ocurrencia de aguas subterráneas
13.3 Coeficiente que definen un acuífero
13.4 Determinación de los coeficientes de Almacenamiento (S) y Transmisibilidad (T)
CAPÍTULO 14. HIDROMETRÍA E INSTRUMENTACIÓN
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