Hidrologia Basica y Aplicada

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<ul><li><p>Hidrologa bsica y aplicada</p></li><li><p>Carlos Gutirrez Caiza</p><p>Hidrologa bsica y aplicada</p><p>2014</p></li><li><p>Hidrologa bsica y aplicada</p><p>Carlos Gutirrez Caiza</p><p> Universidad Politcnica Salesiana Av. Turuhuayco 3-69 y Calle Vieja Ca si lla: 2074 P.B.X.: (+593 7) 2050000 Fax: (+593 7) 4088958 e-mail: rpublicas@ups.edu.ec ww w.ups.edu.ec</p><p> rea de Ciencia y Tecnologa CARRERA DE INGENIERIA CIVIL</p><p> Di se o dia gra ma cin, e impresin: Edi torial Universitaria Ab ya-Ya la Quito Ecuador</p><p> ISBN UPS: 978-9978-10-169-8</p><p>Im pre so en Qui to-Ecua dor, abril 2014</p><p>Publicacin arbitrada de la Universidad Politcnica Salesiana</p></li><li><p>El pesimista se queja del viento. El optimista espera que cambie. </p><p>El realista ajusta las velas.</p><p>George Ward</p><p>Educar es aprender dos veces</p></li><li><p>Contenido</p><p>prefacio..................................................................................................... 11</p><p>Captulo 1introduccin a la hidrologa ................................................................... 151.1 Definicin ........................................................................................ 151.2 Distribucin del agua en el planeta ............................................... 161.3 Algunas definiciones hidrometeorolgicas.................................... 181.4 La Hidrologa en la Ingeniera ....................................................... 221.5 El ciclo hidrolgico ......................................................................... 251.6 Sistema hidrolgico......................................................................... 291.7 Balance hidrolgico ........................................................................ 311.8 Sistema hidrolgico......................................................................... 36Bibliografa .................................................................................................. 42Problemas .................................................................................................... 43</p><p>Captulo 2cuencas hidrogrficas o hidrolgicas .................................................... 452.1 Cuenca hidrogrfica ........................................................................ 452.2 Caractersticas fsicas de una cuenca hidrogrfica ........................ 482.3 Caractersticas topogrficas de una cuenca hidrogrfica .............. 512.4 Drenaje de una cuenca hidrogrfica .............................................. 582.5 Suelos ............................................................................................... 602.6 Orientacin ...................................................................................... 602.7 Tiempo de concentracin (Tc) ...................................................... 61Bibliografa .................................................................................................. 64Problemas .................................................................................................... 65</p></li><li><p>Carlos Gutirrez Caiza</p><p>8</p><p>Captulo 3la hidrologa y su relacin con la meteorologa y climatologa .......... 673.1 Introduccin .................................................................................... 673.2 Meteorologa ................................................................................... 683.3 Climatologa .................................................................................... 683.4 Principales parmetros meteorolgicos que interesan a la Hidrologa e instrumentos en que se miden .......................... 68Bibliografa .................................................................................................. 83Problemas .................................................................................................... 84</p><p>Captulo 4Hidrometra 854.1 Introduccin .................................................................................... 854.2 Estaciones hidromtricas ................................................................ 854.3 Medicin de caudal ......................................................................... 884.4 Curvas de descarga o de gasto ........................................................ 1144.5 Generacin de caudales .................................................................. 125Bibliografa .................................................................................................. 126Problemas .................................................................................................... 127</p><p>Captulo Vla precipitacin ....................................................................................... 1295.1 Introduccin .................................................................................... 1295.2 Origen de las precipitaciones ......................................................... 1325.3 Anlisis y relleno de datos ............................................................. 1345.4 Anlisis de consistencia de un registro pluviomtrico y ajuste de la Estadstica .................................................................. 1505.5 Test de consistencia y contraste de hiptesis ................................ 1615.6 Registros pluviomtricos o fajas pluviogrficas ............................ 1625.7 Anlisis de lluvias intensas ............................................................. 1665.8 Variabilidad de la precipitacin ..................................................... 1775.9 Precipitacin mxima probable ..................................................... 194Bibliografa .................................................................................................. 195Problemas .................................................................................................... 196</p><p>Captulo VIcaudales de aprovechamiento ................................................................ 2016.1 Introduccin .................................................................................... 201</p></li><li><p>HidroloGa bsiCa y apliCada</p><p>9</p><p>6.2 Curva de duracin o permanencia de caudales ............................ 2016.3 Curva de masas ............................................................................... 214Bibliografa .................................................................................................. 219Problemas ................................................................................................... 220</p><p>Captulo VIIEstadstica aplicada a la hidrologa ........................................................ 2237.1 Introduccin .................................................................................... 2237.2 Anlisis probabilstico de la informacin hidrolgica .................. 2257.3 Funciones de probabilidad y frecuencia ........................................ 2317.4 Parmetros estadsticos ................................................................... 2367.5 Ajuste de una distribucin de probabilidades ............................... 2417.6 Anlisis de frecuencias hidrolgicas .............................................. 2547.7 Distribuciones de probabilidad para variables continuas ............ 260Bibliografa .................................................................................................. 290Problemas .................................................................................................... 291</p><p>Captulo VIIIEstudio de crecientes o avenidas ............................................................ 2938.1 Introduccin .................................................................................... 2938.2 Mtodos para la estimacin de crecidas ........................................ 2948.3 Mtodos hidrometeorolgicos de estimacin de crecidas o avenidas ........................................................................................ 2948.4 Infiltracin - hidrograma de una cuenca unitaria ........................ 3048.5 Hidrogramas .................................................................................... 3188.6 Hidrograma unitario ...................................................................... 3298.7 Hidrogramas unitarios sintticos ................................................... 342Bibliografa .................................................................................................. 370Problemas .................................................................................................... 371</p></li><li><p>Prefacio</p><p>El conocimiento de la hidrologa en el Ecuador es muy li-mitado debido a la insuficiente bibliografa que no alcanza a satis-facer las necesidades de quienes estudian este tema. La dificultad para aprender esta materia es alta, por lo que motiv escribir este compendio de Hidrologa bsica y aplicada basado en libros reconocidos en el pas, as como en experiencias vividas por el autor en el campo y como docente en la Universidad Politcni-ca Salesiana.</p><p>En este contexto el tratado abarca desde conceptos elemen-tales tales como introduccin a la hidrologa, elementos bsicos del ciclo hidrolgico, principios cientficos que lo gobiernan, y hasta las tcnicas ms utilizadas en la prctica para la cuantifica-cin de estos fenmenos aplicados a la solucin de problemas en el campo de la Ingeniera civil.</p><p>La experiencia del autor en los campos de hidrologa, hi-drulica, y formulacin de proyectos de ingeniera civil y los re-cursos hdricos, acompaado de una bibliografa adecuada, per-mite exponer de una forma equilibrada los componentes del ciclo hidrolgico como un sistema, las caractersticas de las cuencas hidrogrficas que sirven de base para la cuantificacin de los di-ferentes parmetros hidrolgicos, y la relacin existente entre la </p></li><li><p>Carlos Gutirrez Caiza</p><p>12</p><p>hidrologa y la meteorologa con los diferentes instrumentos y equipos utilizados para su medicin en el campo.</p><p>Es importante conocer la manera cmo se genera la infor-macin hidrolgica, es por eso que todo el captulo 4 est dedi-cado a la hidrometra desde la instalacin de las estaciones, dife-rentes mtodos de medicin de caudales, generacin de curvas de descarga, hasta la obtencin del dato hidrolgico a ser utilizado.</p><p>En el captulo 5 se desarrolla todo lo relacionado a la preci-pitacin como un vector de entrada en el estudio del ciclo hidro-lgico, su origen, anlisis, homogenizacin y completado de da-tos faltantes empleando tcnicas estadsticas y test de validacin, para luego determinar los valores promedio de la precipitacin en una cuenca hidrogrfica aplicando diferentes mtodos de clcu-lo; tambin se hace un anlisis de fajas pluviogrficas para deter-minar las curvas de Intensidad-Duracin Frecuencia que sirven para la generacin de caudales para obras de drenaje urbano y rural, y la determinacin de los hidrogramas unitarios sintticos a partir de datos de eventos de lluvias.</p><p>En el captulo 6 se estudia la curva de duracin general de caudales que es muy til para determinar si una fuente es suficien-te para suministrar la demanda o si hay necesidad de construir embalses de almacenamiento, pero siempre tomando en cuenta la demanda.</p><p>En el captulo 7 se hace nfasis en el tratamiento estads-tico de las series de precipitaciones y caudales, desde el anlisis probabilstico de la informacin hidrolgica, funciones de proba-bilidad y frecuencia, ajuste de una distribucin de probabilidades, anlisis de frecuencias hidrolgicas hasta obtener datos de diseo </p></li><li><p>HidroloGa bsiCa y apliCada</p><p>13</p><p>para obras de proteccin y/o control de inundaciones que se dise-an en la ingeniera civil.</p><p>En el captulo 8 se hace un estudio relacionado a las creci-das y/o avenidas, mtodos hidrometeorolgicos para determinar datos de caudales, infiltracin, hidrogramas y tipos, hidrograma unitario, hidrogramas unitarios sintticos como el hidrograma unitario de Soil Conservation Service-SCS, y otros. Todo esto permite generar caudales de diseo en sitios donde no se tiene estaciones hidromtricas, basndose en informacin de precipi-taciones de una cuenca hidrogrfica.</p><p>El libro contiene ejercicios resueltos y propuestos por cada uno de los captulos, con el fin de resolver y ejercitar la hidro-loga; el contenido del libro tiene un alcance hasta el estudio de crecidas lo que obliga al autor que en una segunda edicin, ms los comentarios recibidos en esta primera se amplen a temas como trnsito de crecidas en cauces naturales y embalses, y pro-duccin de sedimentos en las cuencas hidrogrficas.</p><p>Expreso mi gratitud a todas las personas que han colabo-rado en la edicin de este libro. Agradezco especialmente a la Universidad Politcnica Salesiana por darme la oportunidad de publicarlo y espero que sea de gran utilidad para los que se dedi-can al estudio de la Hidrologa.</p><p>Dedico este libro a mi esposa Carmen y a mis hijos Wilma, Carlitos y Danielito.</p></li></ul>