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Hidrología como estudio del ciclo del agua

  • Hidrología como estudio ciclo agua

Sobre el blog

Yuri Rubio Mora
Ingeniero civil especializado en hidráulica e hidrología.

En su aceptación más general, la hidrología es la ciencia que estudia la distribución del agua en la Tierra, sus reacciones físicas y químicas con otras sustancias existentes en la naturaleza, y su relación con la vida en el planeta. En particular, estudia el ciclo del agua en la naturaleza y su circulación superficial y subterránea en su rama hidrogeológica, considerando sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso.

La hidrología estudia en particular el ciclo del agua en la naturaleza

La hidrología ha adquirido especial relevancia, debido a la consideración de que el agua es un recurso limitado y en consecuencia debe explotarse con criterio económico. 

El problema de escasez del agua se agrava por su mala distribución en el tiempo y en el espacio, coexistiendo los problemas derivados de la necesidad de conocer los caudales máximos por razones de seguridad, y los caudales mínimos por razones de disponibilidad.

El conocimiento de los recursos hidráulicos es el punto de partida obligado para todo proyecto o plan hidráulico

El movimiento continuo de agua entre la Tierra y la atmósfera se conoce como ciclo hidrológico.

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Se produce vapor de agua por evaporación en la superficie terrestre y en las masas de agua, y por transpiración de los seres vivos. Este vapor circula por la atmósfera y precipita en forma de lluvia o nieve.

La precipitación caída en forma líquida se distribuye de la forma siguiente. Primero la que es interceptada por la cubierta vegetal. Una vez el almacenamiento de intercepción se rellena, el agua empieza a caer sobre el terreno. La precipitación que alcanza el suele puede seguir varios caminos. Una parte del agua rellena las depresiones en el terreno y otra infiltra al asuelo. Una parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo, y puede evaporarse directamente o penetrar en las raíces de las plantas para ser transpirada por las hojas. La porción de agua que supera las fuerzas de cohesión y adhesión del suelo, se filtra hacia abajo. Parte del agua infiltrada puede encontrarse con estratos relativamente impermeables cerca de la superficie del suelo y fluir aproximadamente de forma paralela a éste como flujo subsuperficial hasta que se alcanza un punto de salida superficial. El resto del agua infiltrada recarga el acuífero, el cual puede descargar a la red fluvial, o producir un flujo que escapa del sistema (fugas subterráneas). La componente de la entrada en la superficie (almacenamiento en superficie) hasta que comienza el flujo sobre el terreno, el cual contribuirá a la aportación de la red fluvial. De todos los almacenamientos citados puede producirse evapotranspiración.

La precipitación en forma sólida la constituye la nieve, cuya densidad recién caída es muy baja. Con el tiempo la estructura del manto de nieve acumulada en un punto sufre cambios importantes en sus propiedades (densidad, porosidad, estructura, temperatura), hasta alcanzar el estado caracterizado por propiedades homogéneas de la capa de nieve y temperatura de 0ºC. En esas condiciones la nieve se encuentra en condiciones para su fusión. Cuando comienza la fusión el agua fundida pasa a rellenar poros de nieve. Al alcanzarse el máximo contenido de agua líquida la nieve se dice estar madura y puede empezar a producirse la escorrentía. Cuando esa escorrentía llega al suelo ha de superar la capacidad de infiltración para que tenga lugar la escorrentía superficial. Todo este proceso hace que se produzca, generalmente, un desfase temporal entre los momentos de caída de la nieve y su fusión, que deberá ser tenido en cuenta al evaluar el recurso hídrico y su distribución temporal.

También existen, aunque con poca importancia cuantitativa en el ciclo del agua, aguas fósiles, confinadas en un acuífero sin circulación desde su deposición, acaecida hace miles de años.

En el ciclo hidrológico tiene fundamental importancia la atmósfera, que desempeña, además del papel de depósito de vapor de agua, el de elemento de transporte, de distribución y de captador de calor.

Las magnitudes que intervienen, en mayor o menor medida, en el ciclo hidrológico son las siguientes:

  • Índices de humedad: El contenido de vapor de agua en la atmósfera es muy variable, en un momento dado y en un punto se evalúa mediante los siguientes índices de humedad: tensión de vapor, humedad absoluta, humedad específica, razón de mezcla, altura del agua precipitable y humedad relativa.
  • Enfriamiento del aire: Para que se produzcan condensaciones el aire tendrá que alcanzar la saturación o lo que es lo mismo la tensión de vapor tendrá que crecer hasta alcanzar el valor de la tensión de vapor saturante.
  • Precipitación: Agua de procedencia atmosférica que cae sobre la superficie terrestre, bien en forma líquida (llovizna, lluvias o chubascos) o en forma sólida (nieve o granizo). A veces se depositan en el suelo ciertas cantidades de agua por condensación o sublimación de vapor atmosférico sobre el mismo (rocíos o escarchas), en general son cantidades muy pequeñas que se evaporan o subliman rápidamente por lo que ni se miden ni se computan en el cálculo del balance hídrico. Sin embargo, estas precipitaciones, llamadas ocultas, tienen un gran interés en agricultura. Para que existan precipitaciones tienen que producirse previamente en la atmósfera condensaciones, que se llevarán a efecto tras un enfriamiento del aire húmedo hasta alcanzar la saturación.
  • Evaporación: Es el volumen de agua que se evapora directamente del suelo y de la cubierta vegetal.
  • Transpiración: Es el volumen de agua utilizado por la vegetación.
  • Evapotranspiración real (ET): Es la suma del volumen de agua utilizado por la vegetación (transpiración) y la que se evapora directamente del suelo y de la cubierta vegetal (evaporación).
  • Evapotranspiración potencial (ETP): Cantidad de agua transpirada por unidad de tiempo por un cultivo herbáceo de corta altura, que cubra completamente el suelo, con altura uniforme y nunca escaso de agua. Es el valor que hubiese alcanzado la ET si, permanentemente, se hubiera contado con la humedad suficiente para que ala evapotranspiración fuese la máxima posible acorde con las condiciones climáticas.
  • Intercepción: Es el agua almacenada sobre las hojas y tallos de la cubierta vegetal. Cuando se llena este almacenamiento toda la precipitación alcanza el suelo. El volumen retenido como intercepción se evapora rápidamente al cesar la lluvia. El volumen retenido como intercepción se evapora rápidamente al cesar la lluvia. La capacidad máxima de almacenamiento puede oscilar entre 1 y 5 mm, según la cubierta vegetal existente sobre la cuenca.
  • Escorrentía: flujo sobre el terreno del agua que excede la tasa de infiltración del suelo una vez descontada la intercepción y la evapotranspiración.
  • Infiltración: Parte de la precipitación que penetra en el suelo, constituyendo su humedad, alimentando las raíces de las plantas y filtrándose hacia estratos inferiores.
  • Otras magnitudes climáticas: Temperatura, velocidad de los vientos, radiación solar.
  • Caudal: Volumen por segundo. Caudal instantáneo, medio diario, medio mensual, medio anual y media de los medios anuales de un periodo. Se expresan en m3/s o l/s.
  • Aportación: volumen por unidad de tiempo distinta del segundo. Aportación diaria, mensual, anual, media de las anuales de una serie de años. Se expresan en m3/día, hm3/mes o hm3/año

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