hidrologia basica y aplicada

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  • Hidrologa bsica y aplicada

  • Carlos Gutirrez Caiza

    Hidrologa bsica y aplicada

    2014

  • Hidrologa bsica y aplicada

    Carlos Gutirrez Caiza

    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

    rea de Ciencia y Tecnologa CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

    Di se o dia gra ma cin, e impresin: Edi torial Universitaria Ab ya-Ya la Quito Ecuador

    ISBN UPS: 978-9978-10-169-8

    Im pre so en Qui to-Ecua dor, abril 2014

    Publicacin arbitrada de la Universidad Politcnica Salesiana

  • El pesimista se queja del viento. El optimista espera que cambie.

    El realista ajusta las velas.

    George Ward

    Educar es aprender dos veces

  • Contenido

    prefacio..................................................................................................... 11

    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

    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

  • Carlos Gutirrez Caiza

    8

    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

    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

    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

    Captulo VIcaudales de aprovechamiento ................................................................ 2016.1 Introduccin .................................................................................... 201

  • HidroloGa bsiCa y apliCada

    9

    6.2 Curva de duracin o permanencia de caudales ............................ 2016.3 Curva de masas ............................................................................... 214Bibliografa .................................................................................................. 219Problemas ................................................................................................... 220

    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

    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

  • Prefacio

    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.

    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.

    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

  • Carlos Gutirrez Caiza

    12

    hidrologa y la meteorologa con los diferentes instrumentos