Fundamentos de Hidrología: Balance Hídrico y Componentes Clave

Hidrología: Ciencia del Agua

Hidrología: ciencia que estudia el agua y su comportamiento en un lugar dado, tanto por encima como por debajo de la tierra.

Importancia de la Hidrología

Importancia: La hidrología es crucial para:

• Sistemas de riego
• Recreación
• Determinación de cauces
• Modelación de aguas de lluvia
• Sistemas de drenaje

Objetivos de un Estudio Hidrológico

Objetivos: Obtención de la avenida máxima que puede ocurrir en un cierto lugar con una determinada cantidad, frecuencia y ocurrencia de transporte de agua.

Información Básica Requerida

Información básica requerida para la ejecución de un estudio hidrológico:

• Localización
• Recolección de información
• Trabajo de campo
• Análisis de la información hidrológica (clima, precipitación, caudal medio, balance hidrológico)

Ecuación General del Balance Hidrológico

La ecuación general del Balance Hidrológico en una cuenca determinada tiene la siguiente forma: P + Qa + G = ET + Q + dS

• P es la precipitación en el período seleccionado.
• Qa es el aporte superficial de cuencas vecinas.
• G constituye el flujo neto de aguas subterráneas desde y hacia cuencas vecinas.
• ET representa la evapotranspiración real en la cuenca.
• Q es el caudal superficial que sale de la cuenca que se analiza.
• dS es el cambio en almacenamiento superficial y subterráneo. Incluye almacenamiento en cauces, embalses, suelo y acuíferos.

Sistema Hidrológico y Balance

Sistema Hidrológico - Ecuación de Balance hidrológico.

Entradas - Salidas = Variación del Almacenamiento

Aplicando estos conceptos, se expresa la precipitación como: P = E + R + I

• P: Precipitación
• E: Evapotranspiración
• R: Escurrimiento
• I: Infiltración

Unidad Hidrogeológica y Período de Tiempo

Unidad hidrogeológica: Es decir, que todas las aguas que se miden y comparan pertenezcan al mismo acuífero.

Período de tiempo: El período de medición deberá de ser de al menos un año.

Ecuación Detallada del Balance Hídrico

ΔS = P + Qse + Qte - E - Qss – Qts

Donde:

• P = Aportación pluviométrica
• Qse = Caudal superficial entrante
• Qte = Caudal subterráneo entrante
• E = Evapotranspiración real
• Qss = Caudal de superficie saliente
• Qts = Caudal subterráneo saliente
• ΔS = Variación del almacenamiento (final - inicial). En condiciones ideales de medida debe ser igual al error de cierre.

Instrumentación y Hoyas Hidrológicas

Instrumentos Meteorológicos

Instrumentos Meteorológicos: Estación meteorológica, termómetro, pluviómetro, anemómetro, heliógrafo, veleta, barómetro, pirómetro.

Hoyas Hidrológicas

Hoyas hidrológicas: Es una área definida topográficamente, drenada por un curso de agua, tal que todo el cauce afluente es descargado a través de una salida simple.

Balance Hídrico en la Hoya Hidrológica

Balance hídrico encima de la superficie: P – R + Rg – Es – Ts - I = Ss

Balance hídrico debajo de la superficie: I + G1 – G2 – Rg – Eg – Tg = Sg

Balance Hídrico en la hoya hidrológica: P – R –(Es – Eg) – (Ts +Tg) + (G1 – G2) = (Ss + Sg)

En donde:

• P: Precipitación
• R: Escorrentía superficial
• E: Evaporación
• T: Transpiración
• I: Infiltración
• S: Almacenamiento
• G1: Escorrentía superficial entrada
• G2: Escorrentía superficial salida

Clasificación de Cursos de Agua

Clasificación de los cursos de Agua:

• Efímeros: Solo transporta escurrimiento superficial. No ocurre movimiento subterráneo.
• Perenne: Corriente de agua todo el tiempo, el nivel de agua subterráneo mantiene alineación continua y no desciende nunca debajo del lecho rio.
• Intermitente: Corriente que escurre en estaciones de lluvia y se seca durante el verano.