unidad didÁctica i hidrologia
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”
FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS
CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
HIDROLOGÍA
UNIDAD DIDÁCTICA I
LA HIDROLOGÍA Y LA ATMOSFERA
Núcleo 01: CONCEPTOS BÁSICOS
DOCENTE: Ing. Franz Joseph BARAHONA PERALES
1.1.1. INTRODUCCIÓN
Una de las definiciones y quizá la más concreta sobre la hidrología viene a ser la
siguiente; “La hidrología es la ciencia natural que estudia el agua, su ocurrencia,
circulación, distribución en la superficie terrestre, sus propiedades físicas y químicas y
su relación con el medio ambiente, incluyendo a los seres vivos.
Esta ciencia en términos generales trata desde diversos ángulos las diferentes
cuestiones relacionadas con el agua.
Se dice que analiza la ocurrencia, distribución y circulación del agua en la tierra en
tres etapas; en la atmosfera donde se tiene la humedad, evaporación y
condensación; la precipitación en la superficie terrestre donde se puede observar la
escorrentía, los depósitos lacustres, los ríos, entre otros; y en los estratos geológicos
donde se tiene las aguas subterráneas.
Comprende desde luego el estudio de la calidad del agua y los aspectos relacionados
con la polución.
Los análisis y estudios sobre las ocurrencias, distribución, circulación y calidad del
agua se dirigen a establecer la disponibilidad de los recursos de éste elemento para
establecer las exigencias humanas de supervivencia y/o necesidades
fundamentales. Se relaciona sustancialmente con los campos agrícola, sanitario y
económico.
El ingeniero que se ocupa de proyectar, construir y supervisar el funcionamiento de
obras hidráulicas, debe resolver numerosos problemas muy prácticos de muy variado
carácter, así por ejemplo, se encuentra con la necesidad de diseñar puentes, estructuras
para el control de avenidas, presas, vertederos, sistemas de drenaje para poblaciones,
carreteras y aeropistas y sistemas de abastecimiento de agua sin excepción, estos
diseños requieren de análisis hidrológicos cuantitativos para la selección del evento de
diseño necesario.
El análisis hidrológico exhaustivo es el primer paso fundamental en la planeación,
diseño y operación de proyectos hidráulicos, en la fase de planeación y diseño de
análisis se dirige básicamente a fijar la capacidad y seguridad de las estructuras
hidráulicas.
Las dimensiones físicas a la capacidad de una conducción de una estructura
hidráulica, se determina de acuerdo con los volúmenes y gastos que se deseen
almacenar, controlar o transmitir. En este sentido se requieren estudios hidrológicos
para determinar las disponibilidades de fuentes naturales y para saber si el
abastecimiento es adecuado en todo tiempo o si se requiere de otras estructuras para
corregirlas o para disponer de los volúmenes excedentes de agua.
La hidrología juega un papel importante en la operación efectiva de estructuras
hidráulicas, especialmente aquellas que se destinan a la generación de energía y control
de avenidas, donde se requiere con frecuencia de pronósticos de avenidas y sequías.
Las ciencias en que se apoyan las investigaciones hidrológicas son básicamente la
geografía, física, meteorología, geología, hidráulica, matemática y la estadística, aunque
también es fácil encontrar relaciones de la hidrología con disciplinas como la física,
química, biología entre otros.
La hidrología es una parte interesante de la ingeniería, pero en algunos aspectos
resulta notablemente diferente de la mayoría de las disciplinas integrantes de ésta.
1.1.1. GENERALIDADES
La hidrología versa sobre el agua en la tierra, su existencia y distribución, sus
propiedades físicas – químicas y su influencia sobre el medio ambiente.
- El agua por ser materia pesa y ocupa un lugar en el espacio.
- Está conformado por dos elementos: hidrógeno y oxígeno.
- La fórmula química del agua es H2O.
- El agua se puede presentar en la naturaleza en tres estados físicos: sólido,
líquido y gaseoso.
- El agua pura no tiene olor, sabor ni color.
- No tiene forma y toma la forma del recipiente que lo contiene.
- El agua es buen disolvente de muchas sustancias.
- Es buen conductor de la electricidad.
1.1.2
Los proyectos hidráulicos son de dos tipos: los proyectos que se refieren al uso del
agua y los que se refieren a la defensa contra los daños que ocasiona el agua.
El estudio de nuestros recursos hidrológicos corre por cuenta del estado, siendo su
objetivo proporcionar a los ingenieros los elementos para el aprovechamiento y el
control del recurso agua.
La hidrología se divide en dos grandes ramas:
- Superficial: precipitación, escorrentía, evaporación, medida de caudales, etc.
- Subterránea: galerías, drenes, pozos, acuíferos, etc.
El agua se encuentra en la naturaleza en tres estados:
- Estado Solido: Se presenta como nieve, granizo, etc., formando los
nevados y los glaciares de la cordillera.
- Estado líquido: Se encuentra formando los océanos, mares, lagos,
lagunas, ríos y en forma de lluvia.
- Estado gaseoso: Esta se encuentra en la atmósfera como vapor del agua, en
proporciones variables formando las nieblas y las nubes.
1.1.1. IMPORTANCIA EN LA INGENIERÍA
Influye esencialmente en todos los aspectos de la vida humana y también en el de
los animales y vegetales, el agua influye e influirá indefinidamente en el habitad
humano, puesto que concreta procesos físicos y fisiográficos en la corteza terrestre,
esculpiendo y modificando el relieve e interviniendo predominantemente en las
características climáticas del globo terrestre.
La hidrología proporciona al ingeniero o hidrólogo los métodos para resolver los
problemas prácticos que se presentan en el diseño, la planeación y la operación de
estructuras hidráulicas.
1.1.3
Entre estos problemas se pueden mencionar los siguientes:
- Primero: Determinar si el volumen aportado por una cierta corriente es
suficiente para:
El abastecimiento de agua potable a una población.
El abastecimiento de agua potable a una industria.
Satisfacer la demanda de un proyecto de irrigación.
Satisfacer la demanda de un proyecto de generación de energía eléctrica.
Permitir la navegación.
- Segundo: Definir la capacidad de diseño de obras como:
Alcantarillas.
Puentes.
Estructuras para el control de avenidas.
Presas.
Vertederos.
Sistemas de drenaje.
* Agrícola
* Poblacionales
* Carreteras
* Aeropuertos
Estos diseños requieren del análisis hidrológico cuantitativo para la selección del
evento de diseño necesario. El objetivo de la hidrología aplicada es la determinación de
estos eventos.
1.1.1. APLICACIONES DE LA HIDROLOGÍA
La investigación y el análisis hidrológico referidos a la ingeniería de fenómenos
como la precipitación, escorrentía y aguas subterráneas tiene como propósito no solo el
conocimiento de estos fenómenos, sino obtener respuestas razonables y adecuadas
sobre problemas esenciales o importantes para la vida humana, como las siguientes:
- ¿Habrá en la fuente de agua investigada cantidad suficiente para satisfacer las
demandas para el consumo doméstico, industrial y comercial previstas en un
proyecto, hasta donde es posible desarrollar una o todas esas demandas en
función de los recurso disponibles y aprovechables?
Aprovechamiento de los recursos hídricos
Abastecimiento de Agua
Doméstico
Industrial
Comercial
Público
Agricultura, etc.
1.1.4
- ¿Qué posibilidades ofrece el régimen de caudales de una fuente para
garantizar el régimen de producción de energía, que a su vez garantizará
su producción sistemática, industrial, miera, etc.?
- ¿Cuál es la magnitud más probable de los mayores crecimientos en un
sistema hidrológico, para que en función de ella se proyecte un sistema
de protección de una zona urbana, agrícola o industrial, dentro de
márgenes de seguridad y economía adecuada?
- ¿Cuál es el grado de contaminación de una fuente, cuáles son los
contaminantes y su origen, para que conocidos sean la base para plantear
soluciones de purificación y recurso del agua, salvaguardando la salud
humana?
- ¿Cuál es la disposición hidrológica de un área pantanosa y/o las
condiciones hidrológicas para recuperarla mediante drenaje y dedicarla a
la agricultura y/o para resolver problemas de fundación?
Y muchos otros problemas variantes de los anteriores y que en general se refieren a
la cantidad, cualidad y disposición hidrológica del agua en relación al uso de ella. La
complejidad de los fenómenos hidrológicos es en si misma acusada y acrecentada por la
influencia de factores naturales, tanta o más complicada que hacen muy difícil
determinar la relación correcta, o seguirá satisfactoriamente aproximada entre causas y
efectos.
a) Drenaje.
- Estudio de características del nivel freático.
- Examen de las condiciones de alimentación y de escurrimiento natural del nivel
freático: precipitación, ya de contribución y nivel de agua de las corrientes.
a).
a) Irrigación.
- Escogencia de agua necesaria.
- Estudio de la evaporación e infiltración.
b).
a) Regulación de los recursos de agua y control de inundaciones.
- Estudio de variaciones de caudal y previsión de crecientes máximas.
- Examen de las oscilaciones del nivel de agua y de las áreas de inundación.
c).
a) Control de erosión.
- Análisis de la intensidad y frecuencia de precipitaciones máximas,
determinación de coeficientes de escorrentía superficial.
- Estudio de la acción erosiva de las aguas y de la protección contra ésta por
medio de la vegetación y otros recursos.
d).
a) Navegación.
- Obtención de datos y estudios sobre construcción y mantenimiento de canales
navegables.
e).
a) Aprovechamiento hidroeléctrico.
- Caudales máximos, mínimos y promedio de los cursos de agua para el estudio
económico y el dimensionamiento de las instalaciones de aprovechamiento.
- Estudio de sedimentos para la determinación del embalse muerto.
- Estudio de la evaporación e infiltración.
- Estudio del oleaje de embalses.
f).
a) Control de polución (efusión , derramamiento de un líquido)
- Análisis de la capacidad de recepción de los cuerpos receptores de efluentes de
sistemas de agua de desecho: caudales mínimos, capacidad de re aireación y
velocidad de escurrimiento.
g).
a) Estudio y construcción de obras hidráulicas.
- Fijación de las dimensiones hidráulicas de obras de ingeniería, tales como
puentes, alcantarillas, etc.
- Proyectos de presas.
- Métodos de construcción.
h).
La hidrología también es aplicable en los siguientes casos:
Escogencia de fuentes de abastecimiento de agua para uso domestico o
industrial.
Operación de sistemas hidráulicos complejos.
Recreación y preservación del medio ambiente.
Preservación y desenvolvimiento de la vida acuática.
UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”
FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS
CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
HIDROLOGÍA
UNIDAD DIDÁCTICA I
LA HIDROLOGÍA Y LA ATMOSFERA
Núcleo 02: EL CICLO HIDROLÓGICO
DOCENTE: Ing. Franz Joseph BARAHONA PERALES
1.1.1. DEFINICIÓN
Se denomina Ciclo Hidrológico al movimiento general del agua, ascendente por
evaporación y descendente primero por las precipitaciones y después en forma de
escorrentía superficial y subterránea.
El agua se evapora en el océano y se precipita sobre los continentes
La escorrentía subterránea es mucho más lenta que la superficial
Las aguas subterráneas no son más que una de las fases o etapas del ciclo del agua
2.2.1.
El agua de la Tierra que constituye la hidrósfera se distribuye en tres reservorios
principales: los océanos, los continentes y la atmósfera, entre los cuales existe una
circulación continua. El movimiento del agua en el ciclo hidrológico es mantenido por
la energía radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.
El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los
cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y
regresa en sus fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie de la
Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la evaporación directa,
a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso directo del agua
sólida a vapor de agua).
Condensación
Precipitación
Evapotranspiración
1,062 km3
Evaporación EL CICLO
HIDROLÓGICO
Océano
La cantidad de agua movida, dentro del ciclo hidrológico, por el fenómeno de
sublimación es insignificante en relación a las cantidades movidas por evaporación y
por transpiración, cuyo proceso conjunto se denomina evapotranspiración.
El vapor de agua es transportado por la circulación atmosférica y se condensa luego
de haber recorrido distancias que pueden sobrepasar 1,000 km. El agua condensada da
lugar a la formación de nieblas y nubes y, posteriormente, a precipitación.
La precipitación puede ocurrir en la fase líquida (lluvia) o en la fase sólida (nieve o
granizo). El agua precipitada en la fase sólida se presenta con una estructura cristalina,
en el caso de la nieve, y con estructura granular, regular en capas, en el caso del
granizo.
La precipitación incluye también el agua que pasa de la atmósfera a la superficie
terrestre por condensación del vapor de agua (rocío) o por congelación del vapor
(helada) y por intercepción de las gotas de agua de las nieblas (nubes que tocan el suelo
o el mar).
El agua que precipita en tierra puede tener varios destinos. Una parte es devuelta
directamente a la atmósfera por evaporación; otra parte escurre por la superficie del
terreno, escorrentía superficial, que se concentra en surcos y va a originar las líneas de
agua. El agua restante se infiltra, esto es penetra en el interior del suelo; esta agua
infiltrada puede volver a la atmósfera por evapotranspiración o profundizarse hasta
alcanzar las capas freáticas.
Tanto el escurrimiento superficial como el subterráneo van a alimentar los cursos
de agua que desaguan en lagos y en océanos.
La escorrentía superficial se presenta siempre que hay precipitación y termina poco
después de haber terminado la precipitación. Por otro lado, el escurrimiento
subterráneo, especialmente cuando se da a través de medios porosos, ocurre con gran
lentitud y sigue alimentando los cursos de agua mucho después de haber terminado la
precipitación que le dio origen.
Así, los cursos de agua alimentados por capas freáticas presentan unos caudales
más regulares.
Los procesos del ciclo hidrológico ocurren en la atmósfera y en la superficie
terrestre por lo que se puede admitir dividir el ciclo del agua en dos ramas: aérea y
terrestre.
La energía solar es la fuente de energía térmica necesaria para el paso del agua
desde las fases líquida y sólida a la fase de vapor, y también es el origen de las
circulaciones atmosféricas que transportan el vapor de agua y mueven las nubes.
La fuerza de gravedad da lugar a la precipitación y al escurrimiento. El ciclo
hidrológico es un agente modelador de la corteza terrestre debido a la erosión y al
transporte y deposición de sedimentos por vía hidráulica. Condiciona la cobertura
vegetal y, de una forma más general, la vida en la Tierra.
Como se trata de un ciclo podríamos considerar todas sus fases comenzando desde
cualquier punto, pero lo más intuitivo puede ser comenzar en la precipitación y
considerar que caminos puede seguir el agua que cae sobre los continentes.
LA HIDRÓSFERA
Los océanos y mares cubren el 71% de la superficie terrestre con un total de
361.128.000 km. Lagos, ríos, otros cursos líquidos, casquetes polares, glaciares y
campos de nieve son otras formas acuosas a las cuales se suman luego las aguas
subterráneas y el vapor de agua en el aire. El conjunto forma la Hidrosfera.
Estas enormes masas de agua están en constante movimiento, en modo especial por
los movimientos de rotación y translación del Planeta y por la radiación solar. Los
motivos producidos se deben a varias causas.
Causas internas:
Las corrientes marinas, que dependen de la temperatura y del grado de
salinidad
Los maremotos, que se originan en el fondo de los mares
Causas externas:
Las corrientes de deriva, causadas por los vientos locales, esas corrientes
son superficiales y no se sienten a cierta profundidad.
Los movimientos ondulatorios, llamados normalmente oleajes
INFILTRACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
Las aguas subterráneas son las aguas que se encuentran bajo la superficie terrestre. Se
encuentran en el interior de poros entre partículas sedimentarias y en las fisuras de las
rocas más sólidas.
El agua subterránea es de esencial importancia para la civilización porque supone la
mayor reserva de agua potable en las regiones habitadas por los seres humanos. El agua
subterránea puede aparecer en la superficie en forma de manantiales, o puede ser
extraída mediante pozos. En tiempos de sequía, puede servir para mantener el flujo de
agua superficial, pero incluso cuando no hay escasez, el agua subterránea es preferible
porque no tiende a estar contaminada por residuos o microorganismos.
LOS MANANTIALES
Los manantiales surgen cuando el nivel del terreno corta a la capa freática, efecto que
puede ser debido a la existencia de fallas, fisuras, diques, discordancias y capas
permeables. Si la salida ocurre en la parte baja de un valle, recibe el nombre de
“vaguada” o “vertiente de valle”; si surge en la ladera o flanco de una montaña, se llama
“vertiente de flanco”. Muchas de estas fuentes dan origen a torrentes y ríos.
La composición del agua de los manantiales varía según la naturaleza del suelo o la roca
de su lecho. El caudal de los manantiales depende de la estación del año y del volumen
de las precipitaciones. Los manantiales de filtración se secan a menudo en períodos
secos o de escasas precipitaciones; sin embargo, otros tienen un caudal copioso y
constante que proporciona un importante suministro de agua local. Algunos
manantiales, a menudo explotados en balnearios, tienen un valor medicinal debido a la
riqueza en sales minerales disueltas que contienen sus aguas.
CAPILARIDAD
La capilaridad es la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de
contacto con un sólido, por ejemplo, en las paredes de un tubo. Este fenómeno es una
excepción a la ley hidrostática de los vasos comunicantes, según la cual una masa de
líquido tiene el mismo nivel en todos los puntos; el efecto se produce de forma más
marcada en tubos capilares, es decir, tubos de diámetro muy pequeño. La capilaridad, o
acción capilar, depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y por el mojado
de las paredes del tubo. Si las fuerzas de adhesión del líquido al sólido superan a las
fuerzas de cohesión dentro del líquido, la superficie del líquido será cóncava, el líquido
subirá por el tubo, es decir, ascenderá por encima del nivel hidrostático.
LA EVOTRANSPIRACIÓN
En el ciclo hidrológico, la transferencia de agua desde la tierra a la atmósfera por
evaporación desde el agua de la superficie y el suelo, y por transpiración de la
vegetación. Los investigadores estudian las formas para reducir la evotranspiración
como medio para suplir la demanda creciente de agua para uso agrícola, industrial o
general.
MANTO O NIVEL ACUÍFERO
Los mantos acuíferos son estratos de rocas permeables en alto grado.
POZO ARTESIANO O MANTO ARTESIANO
El pozo artesiano es el perforado hasta un punto, generalmente a gran profundidad, en
el que la presión del agua es tan grande que la hace subir hasta la superficie. El nombre
deriva del de la región francesa de Artois donde, en 1126, fue perforado el pozo más
antiguo de Europa.
Las aguas del manto artesiano se encuentran confiscadas o cautivas en un manto
acuífero, aprisionado entre dos capas impermeables, generalmente de estructura
sinclinal: están sometidas a presión hidráulica. Cuando se practica una perforación.
AGUA CAPILAR
No toda el agua que se infiltra llegar al nivel freático; el agua capilar es una parte que
queda retenida por encima de este nivel por la tensión superficial y por los fenómenos
capilares que se producen en los líquidos contenidos en espacios estrechos que no
pueden ser arrastrada hacia abajo por la gravedad; sólo puede salir por evaporación a
través de los poros y grietas del suelo o ser absorbida por las raíces de las plantas.
Los sembradores y demás vegetales no podrían sobrevivir los largos períodos que
separan unas lluvias de otras, si no fuera por este depósito de agua capilar.
AGUAS CONTINENTALES
Son aguas continentales:
Aguas fluviales o de libre circulación (ríos, arroyos, quebradas, torrentes).
Aguas represadas en lagos y lagunas.
Aguas congeladas que forman los grandes glaciales y los casquetes polares.
Estas aguas desempeñan un importante papel en el desarrollo armónico del ser
humano y de su hábitat:
El hombre las usa para fines diversos y de provecho.
Sirven de enlaces con la atmósfera como fuentes de evaporación.
Entran dentro del sistema del Ciclo Hidrológico.
Contribuyen al equilibrio de la salinidad de los mares.
Desempeñan, a muy largo plazo, papel importante en la formación de nuevas
rocas.
Entran dentro del proceso lento del ciclo orogénico.
HUMEDAD
El peso del vapor de agua contenido en un volumen de aire se conoce como humedad
absoluta y se expresa en kg. de agua por kg. de aire seco. Los científicos se refieren a
estas medidas con gramos de vapor de agua por metro cúbico. La humedad relativa,
dada en los informes meteorológicos, es la razón entre el contenido efectivo de vapor en
la atmósfera y la cantidad de vapor que saturaría el aire a la misma temperatura.
Si la temperatura atmosférica aumenta y no se producen cambios en el contenido de
vapor, la humedad absoluta no varía mientras que la relativa disminuye. Una caída de
la temperatura incrementa la humedad relativa produciendo rocío.
BALANCE HIDROLÓGICO
El ciclo hidrológico comprende la entrada, el almacenamiento y la salida de aguas en la
hidrosfera, litosfera y atmósfera. Es posible calcular ese movimiento de humedad en la
litosfera mediante el llamado “Presupuesto local de Agua” que es de suma importancia.
Tiene un alcance vital el almacenamiento del agua subterránea.
Para la transpiración de las plantas.
Para el florecimiento de la agricultura.
Para el consumo local.
El uso sin control de esta agua conduce al descenso y el agotamiento del nivel freático
por lo que se toman medidas severas para regular su extracción.
P P P E E E
ES P P
I
R
ESS
EST
D
D
T
1.1.1. ESQUEMA
ATMÓSFERA
SUPERFICIE
SUELO
AGUA SUBTERRÁNEA
ALM
AC
ENA
JE E
N R
IOS
OC
ÉAN
OS
Dónde:
T = Transpiración
P = Precipitación
E = Evaporación
I = Infiltración
R = Recarga
D = Descarga
ES = Escorrentía superficial
ESS = Escorrentía subsuperficial
EST = Escorrentía subterránea
2.2.2
El ciclo hidrológico es la sucesión de cambios que sufre el agua en la hidrósfera y que
obedece a leyes físicas
El ciclo hidrológico no tiene principio ni fin y es un proceso continuo, es el aspecto más
importante de la hidrología. De su conocimiento depende la correcta aplicación de las
técnicas hidrológicas en la solución de los problemas de Ingeniería Hidráulica.
1.1.1. SISTEMA HIDROLÓGICO
Los hidrólogos han introducido el concepto de “SISTEMA” para entender el ciclo
hidrológico y de esta manera lograr su aplicación práctica en la solución de problemas
de ingeniería hidráulica.
Por lo tanto el ciclo hidrológico puede considerarse como un sistema cuyos
componentes son la precipitación, la escorrentía superficial, la evaporación, el flujo
subterráneo de agua y otras partes del ciclo hidrológico de interés.
Si aplicamos el concepto de sistema hidrológico, es decir considerándolo como un
sistema hidrológico, este se puede definir como un espacio con sus límites de frontera
que tiene entradas de agua que trabajan dentro de el y produce salidas de agua.
Esquemáticamente se representa así:
2.2.3
ENTRADA OPERACIÓN SALIDA
1.1.1. MODELOS HIDROLÓGICOS
Si el ciclo hidrológico se representa como un sistema entonces éste es posible
representarlo mediante un modelo.
Un modelo es una representación aproximada de un sistema real. Por lo tanto, un
modelo hidrológico tratará de representar en forma aproximada al ciclo hidrológico.
Un modelo hidrológico puede ser de dos clases: modelo físico y modelo abstracto. El
primero trata de representar a escala el ciclo hidrológico y el segundo lo representa en
forma matemática
En hidrología se usa mayormente el modelo abstracto o matemático, que es una
ecuación que relaciona las variables de entrada y salida del sistema hidrológico. En la
práctica, la importancia del modelo matemático reside en que conociendo las entradas
y estudiando la operación del sistema es posible predecir su salida.
2.2.4
1.1.1. LA ATMOSFERA
Es la capa de aire que rodea a la tierra y donde se realiza parte del ciclo hidrológico. La
atmosfera resulta comportándose como un gran reservorio de vapor de agua, un
sistema amplio de transporte de agua y un gran colector de calor.
COMPOSICIÓN
La atmosfera está compuesta de aire seco y vapor de agua
Nitrógeno 78%
Oxígeno 21%
Argón 0.94%
Otros gases 0.06%
Estos porcentajes medios son más o menos fijos hasta una altura de unos 20 km.
2.2.5
DIVISIÓN
Desde el punto de vista de la variación de la temperatura la atmosfera se divide en tres
capas:
Troposfera:
Es la capa inferior de la atmosfera, comprendida desde el nivel del mar hasta
unos 6 km., en los polos y unos 17 km., en el ecuador. La temperatura disminuye
a razón de 0.6ºC por cada 100 metros de ascenso. En ella se forman las nubes,
tienen lugar los vientos, las lluvias, etc.
Estratósfera:
Se extiende por encima de la troposfera hasta una altitud de 30 a 40 km. La
temperatura permanece sensiblemente constante en todo su espesor.
Ionosfera:
Se ubica encima de la estratósfera y se desvanece gradualmente en el espacio. La
temperatura aumenta con la altura.
1.1.1. LA TEMPERATURA
Es un factor importante del ciclo hidrológico, pues interviene en todas sus etapas.
MEDICION DE LA TEMPERATURA.
Con el fin de medir correctamente la temperatura del aire, los termómetros
deben colocarse en sitios donde la circulación del aire no se obstruya, y al
mismo tiempo donde estén protegidos de los rayos directos del sol y de la
precipitación.
La temperatura media diaria se calcula tomando la media aritmética de las
temperaturas máximas y mínimas.
La temperatura media mensual o anual es la media aritmética de las
temperaturas medias diarias en el periodo considerado
2.2.6
GRADIENTE DE TEMPERATURA
El gradiente vertical de temperatura es la variación de temperatura con la altura
en una atmosfera libre. El gradiente medio de temperatura corresponde a una
disminución de cerca de 0.6º a 0.7º C por cada 100 metros de aumento de
altura. Las mayores variaciones en el gradiente vertical se encuentran en la capa
de aire inmediata a la superficie del terreno. (Troposfera)
DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE LA TEMPERATURA
En general la temperatura del aire en la superficie tiende a ser mayor en
latitudes bajas y disminuye en dirección de los polos. Esta tendencia se ve
distorsionada por la influencia de las masas de tierra y agua, la topografía y la
vegetación.
INVERSION DE TEMPERATURA
Consiste en lo siguiente: en ausencia de vientos y con el cielo despejado, las
capas inferiores de la troposfera son más frías que las inmediatas superiores,
esto sucede en las primeras horas del día, cuando la tierra se encuentra a baja
temperatura debido a que en la noche ha perdido gran cantidad de calor.
VARIACIONES PERIODICAS DE TEMPERATURA
La variación diaria de temperatura va ligeramente retrasada respecto a la
variación diaria de la radiación solar. La temperatura comienza a aumentar
poco después de la salida del sol y alcanza su máximo de 1 a 3 horas y disminuye
durante la noche hasta la salida del sol.
1.1.1. RADIACIÓN SOLAR
Es la fuente de energía del ciclo hidrológico, debe de ser considerada como el
factor más importante del ciclo hidrológico. Produce variaciones de calor que se
traduce en una mayor o menor evaporación
2.2.7
RADIACION DIRECTA O DIFUSA
L a radiación directa viene a ser aquella que llega a la tierra.
La radiación difusa, es la que proviene de la radiación solar previamente
dispersa en la atmosfera. Puede a veces exceder en intensidad a la radiación
directa
Cuando ambas radiaciones inciden sobre los objetos, una parte se refleja
nuevamente al aire donde a su vez se vuelve a reflejar.
1.1.1. LOS VIENTOS
El viento, que es aire en movimiento, es un factor de gran influencia en varios
procesos hidrometereológicos, influye en el transporte de calor y de la humedad
y en el proceso de la evaporación.
El viento produce olas en los embalses, olas cuya altura es necesario calcular
para determinar la altura de las presas.
2.2.8
- MEDICION DE LOS VIENTOS
El viento tiene velocidad y dirección. La dirección del viento es la dirección
de donde sopla y se expresa usualmente en términos de los puntos
cardinales. La velocidad del viento está dada, generalmente, en metros por
segundo. La velocidad del viento se mide por medio de instrumentos
llamados anemómetros.
A fin de tener una idea del orden de magnitud de la velocidad de los vientos,
se tiene la escala de Beaufort que consta de 13 grados
Calma 0 – 1 km/h
Ventolina 2 – 6
Viento suave 7 – 12
Viento leve 13 – 18
Viento moderado 19 – 26
Viento regular 27 – 35
Viento fuerte 36 – 44
Viento muy fuerte 45 – 54
Temporal 55 – 65
Temporal fuerte 66 – 77
Temporal muy fuerte 78 – 90
Tempestad 91 – 104
Huracán mayor a 104 km/h
- VARIACION GEOGRAFICA DE LOS VIENTOS
Durante el invierno existe la tendencia de los vientos superficiales a soplar
desde las áreas interiores más frías de los continentes hacia el océano, que
permanece a mayor temperatura.
Durante el verano, y en forma opuesta, los vientos tienden a soplar desde los
cuerpos de agua, que se mantienen a baja temperatura, hacia la superficie
caliente de las masas continentales.
1.1.1. EL CLIMA
Es el conjunto fluctuante de condiciones atmosféricas caracterizados por los
estados y la evolución del tiempo, en el curso de un periodo suficientemente
largo en un dominio espacial determinado.
2.2.9
Los elementos que permiten distinguir un clima de otro son:
- La temperatura
- La precipitación
- La presión
- El viento
- La radiación solar
Los factores que condicionan el clima son:
- La latitud (Intensidad de la radiación solar)
- La altitud (La temperatura)
- La continentalidad Mayor o menor proximidad de un lugar a los mares
Otros factores de importancia eventual son la orientación, los vientos
dominantes, la naturaleza del terreno y la vegetación.
LOS CLIMAS EN EL PERU
En nuestro país hay una gran diversidad de climas, cuyo origen están en:
- La cordillera de los andes
- La cordillera marina de Humboldt
- El anticiclón del pacifico sur.
CLASIFICACIÓN DE LOS CLIMAS
- Climas cálidos
- Climas templados
- Climas fríos y polar
- Régimen de zonas desérticas
"Olvidamos que el ciclo
del agua y el ciclo de la
vida son uno mismo".
"Un plan hidrológico
que no sea capaz de
garantizar la
presencia de vida no
debiera ser ni
discutido"