HIDROLOGÍA SUPERFICIALINSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA INGENIERÍA CIVIL HIDROLOGÍA SUPERFICIAL “LA HIDROLOGÍA EN LA HISTORIA” MONROY DE JESÚS JORDI ALUMNO DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA SEMESTRE 6 hr.:7-8 ING. CARLOS ESPINOZA NÁJERA CATEDRÁTICO DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA FEBRERO 2015 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA de acuerdo.y -logia que pueden expresarse como el estudio del agua o de las aguas. cubierta del suelo. trataron de explicar el porqué de la lluvia… porqué los ríos fluían…. con la región geográfica. Sin embargo una de las definiciones más completas ha sido la suministrada por el ingeniero Chino Ven Te Chow fundador y editor en jefe de Handbook of Applied Hidrology (1964). presas y canales que todavía funcionan. Por ejemplo. el hombre y el tiempo. químicas y su relación con el medio ambiente.. temperatura. presión atmosférica y cuya manifestación diaria constituye el tiempo. quien dijo que la hidrología es la ciencia que estudia el agua en cuanto a su origen.C. distribución y circulación sobre la superficie terrestre. En cualquier lugar las variables atmosféricas o factores del clima varían. la proximidad a las cordilleras. De lo anterior surgen los macro y los microclimas. ya que es la resultante de la influencia que ejercen los factores humedad. el sombreado mutuo de las plantas. luz solar y evaporación. humedad relativa. humedad. la topografía. teniendo en cuenta sus propiedades.C. el Nilo fue contenido para mejorar la productividad agrícola de tierras previamente estériles. precipitación. físicas. los suelos. vientos. viento. fué el filósofo griego Anaxágoras quien dio una explicación al proceso. Los cingaleses usaron la hidrología para construir las complejas obras de irrigación de Sri Lanka. Con la adopción de un acercamiento INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA . Marcus Vitruvius. La hidrología en la historia… El agua es el requisito primordial para la existencia de la vida y por lo tanto ha sido una de las primeras necesidades del hombre desde tiempos inmemoriales. presión atmosférica.HIDROLOGÍA SUPERFICIAL HIDROLOGÍA Introducción La hidrología proviene de las raíces hidro. mientras que en China se construyeron obras para controlar las inundaciones y la irrigación. luz solar. los mares. y depende de la actividad fotosintética. aireación y otros factores que lo diferencian del macro clima. alrededor del 4000 A. en el siglo I d. la transpiración. haciéndolo más importante para el agricultor y el ganadero. describió una teoría filosófica del ciclo hidrológico. El macro clima incluye variables atmosféricas en la masa del aire libre. en la cual se decía que la precipitación que cae en las montañas se infiltra en la superficie de la tierra y provoca corrientes y brotes en las tierras bajas. encima de la superficie de la tierra y se miden a unos cuantos metros sobre el nivel del mar registrado en las estaciones meteorológicas y que se refieren a temperatura. donde intuyo que las lluvias provenían de la evaporación del agua de mar por parte del sol. Por ello la hidrología ha sido un tema de la investigación y de la ingeniería por milenios. En cuanto al microclima se refiere al clima del espacio cercano al suelo donde crecen los cultivos. También civilizaciones tan antiguas como la Griega. Las ciudades de Mesopotamia fueron protegidas de los desbordamientos con altas paredes de tierra. La hidrología en su conjunto depende del clima. Los acueductos fueron construidos por los antiguos griegos y romanos. e inventaron válvulas que permitieron la construcción de grandes embalses. la vegetación. HIDROLOGÍA SUPERFICIAL más científico. lago o laguna) o puede infiltrarse hasta llegar a los acuíferos (agua subterránea). para lo cual llevaron registros sistemáticos de precipitaciones.C. de medición. es decir se repite indefinidamente. en el cual el agua contenida en los océanos y en la superficie terrestre es evaporada por la acción del sol y la respiración de las plantas y convertida en vapor de agua. convertirse en flujo superficial sobre el suelo (escorrentía) hasta llegar a un cuerpo de agua (Río. En este punto retorna a la superficie terrestre en forma de lluvia o nieve. Este vapor viaja por la atmósfera (en forma de nubes) hasta que se eleva lo suficiente para condensarse. con lo que no regresa al mar. llegando a una teoría sobre el ciclo hidrológico tal como la conocemos hoy. alrededor del 900 – 400 A.. Leonardo da Vinci y Bernard Palissy alcanzaron de forma independiente una representación exacta del ciclo hidrológico. El ciclo hidrológico es un ciclo cerrado. sus teorías no impactaron significativamente en el conocimiento del resto del mundo. generaron una aproximación más. plantas epifitas). sin embargo por su poca comunicación con el occidente. El agua que cae en la superficie terrestre puede tomar varios caminos: Puede ser interceptada por la vegetación (Hojas y tallos. sobre todo la retenida en la vegetación y la de escorrentía se puede evaporar directamente por acción del sol. Las civilizaciones asiáticas. caída de nieve y viento. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA . Es importante anotar que parte de esta agua. quebrada. Los dominios de la hidrología incluyen la hidrometeorología. En la era moderna algunos científicos aportaron sus teorías para la consolidación de lo que hoy conocemos como hidrología. la administración del drenaje y la calidad del agua. Hazen en 1914 introdujo el análisis de frecuencia para los máximos de una creciente. geografía física. en la superficie de la tierra o en los horizontes subterráneos del suelo. describieron una teoría para el flujo laminar. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA .HIDROLOGÍA SUPERFICIAL Durante la edad media y el renacimiento el concepto de hidrología no avanzó en gran medida. los hidrólogos trabajan en ciencias ambientales o geológicas. y también proporciona conocimientos para la ingeniería ambiental. la hidrogeología. Todas estas teorías independientes ayudaron a consolidar la naciente ciencia de la hidrología. Horton y la prueba/ecuación de los acuíferos de C. CONCLUSIÓN La investigación hidrológica es útil en cuanto a que nos permite entender mejor la manera en la que el agua se comporta en el mundo en el que vivimos. política y la planificación urbana. la teoría de la infiltración de Robert E. la hidrología superficial. e ingeniería civil y ambiental. con lo que llegó a la conclusión que el agua es más rápida en la superficie que en el fondo. lo mismo que los métodos o sistemas disponibles para valorar en forma cualitativa o cuantitativa la magnitud de los fenómenos físicos asociados con el movimiento y distribución de estas aguas. La oceanografía y la meteorología no están incluidas porque en ellas el agua es sólo uno de muchos aspectos importantes. Fue hasta que a mediados del siglo XX cuando los análisis racionales comenzaron a sustituir al empirismo que la hidrología alcanzó un reconocimiento definitivo como disciplina. De particular importancia fue la unidad hidrográfica de Leroy Sherman. Darcy en 1856 presento su ecuación para el flujo en medios porosos. Hagen y Poiseuille en 1839. mientras que al mismo tiempo las agencias gubernamentales comenzaban sus propios programas de investigación hidrológicos. Manning (1891) presentó su ecuación para el flujo en canales abiertos. Horton en 1933 desarrollo una aproximación a la infiltración y en 1945 presentó su descripción de las cuencas de drenaje (índices de Horton) y finalmente en 1941 Gumbel propuso la ley de valor extremo para estudios hidrológicos. ya sea en las capas superiores de las atmósfera. Esta nueva disciplina estudiaría entonces la distribución del agua en la naturaleza.V. hasta que Leonardo da Vinci realizó mediciones sistemáticas de velocidades en diferentes cauces. Entre ellos tenemos a: Dalton en 1802 que describió un principio para la evaporación. Así entonces. Theis. Siendo así de vital importancia las contribuciones empíricas que hicieron los antiguos filósofos en el ámbito de esta ciencia. En el siglo I d. En cambio Anaxágoras (500428 a. El río Indus en India 2500 A.C. 3200 A. 3000 A. Aristóteles.) reflexionaba sobre conceptos como condensación y precipitación. Platón.C. Aristóteles por su parte (384-323 a. El río Yellow en China.) imaginaban que el interior de la tierra tenía una inmensa cueva llena de agua en movimiento continuo y que de aquí salían los ríos y volvían a él mismo. lagos. En ese sentido Homero ya creía que existían grandes almacenes subterráneos que alimentaban ríos.HIDROLOGÍA SUPERFICIAL LÍNEA DEL TIEMPO DE LA HIDROLOGÍA ANTIGÜEDAD Una presa sobre el río Nilo en Egipto. Seneca y Plinio) especularon sobre la concepción del ciclo hidrológico. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA .C.C.C. ANTIGÜEDAD - 1400 d. quien se acercó más al concepto fue un Ingeniero Romano Marcus Vitruvius Pollio que relacionó los conceptos de lluvia y nieve con agua subterránea.) y Platón (429-347 a. etc. 3000 A.C. Los ríos Tigris y Eufrates en Mesopotamia. Tales.C. PERIODO DE ESPECULACIÓN Griegos y Romanos (Homero.C.C.C. Sin embargo alrededor de 100 a. Marcus Vitruvius en el tratado de Architectura Libri Decem presentaba la hipótesis de que la lluvia y la nieve que caen se infiltra en las tierras altas y salen en las tierras bajas en forma de ríos y manantiales. 1400 d.C.C. Leonardo de Vinci y Bernard Palissy ampliaron la concepción del ciclo hidrológico (aún por mera observación y análisis) relacionando lluvia-infiltración-manantiales como un proceso continuo. En esta etapa se tuvo un cambio gradual de los conceptos de la hidrología a la ciencia observacional de tal época.1600 d.HIDROLOGÍA SUPERFICIAL PERIODO DE OBSERVACIÓN Etapa del renacimiento. La ingeniería de ríos avanza. . INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA . Edmon Halley en el Mar Mediterráneo.HIDROLOGÍA SUPERFICIAL PERIODO DE MEDIDA La ciencia moderna de la hidrología comienza en el siglo XVII con las mediciones de: a.C. Pierre Perrault y Edmé Marriotte en el rio Sena en Paris midiendo su caudal. Inician los primeros estudios sobre los pozos artesianos. b.C.1700 d. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA . PIERRE PERRAULT EDMON HALLEY 1600 d. . c.C. La fórmula de Chezy.1800 d. d. .HIDROLOGÍA SUPERFICIAL PERIODO DE EXPERIMENTACIÓN Durante el siglo XVIII se implementó la experimentación en hidráulica y como resultado de ello se obtuvieron diversos teoremas como: a.C. Los tubos de pitot y borda. Se desarrolla la hidrología cuantitativa con ayuda de los trabajos anteriores. BERNOULLI 1700 d. El teorema y piezómetro de Bernoulli . b. El principio de D´Lambert. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA . C. Ley de Dalton (1802) b. b. DARCY HENRY DALTON En hidrometría en relación al aforo de aguas superficiales. Ley de Darcy (1856). Formula de descarga de los vertedores de Francis (1855). Ley de Miller (1849). Formula del pozo de DupuitThiem(1863). 1800 d. se tuvo un gran avance.C. incluyendo el desarrollo de varias fórmulas del flujo e instrumentos de medida y el comienzo del aforo sistemático de corrientes tales como: a. Ecuación Hagen-Poiseille del flujo capilar (1840). c. d. d.1900 d. por ejemplo: a. . INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA . Principio de Ghyben-Herzberg (1889). c. Determinación del coeficiente de Chezy propuesta por Ganguillet y Kutter (1869) y por Manning (1889).HIDROLOGÍA SUPERFICIAL PERIODO DE MODERNIZACIÓN Las contribuciones de esta época se obtuvieron a partir de la aplicación de la hidrometría y la geo hidrología. por lo que esta ciencia era totalmente empírica.C. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA .HIDROLOGÍA SUPERFICIAL PERIODO DE EMPIRISMO El desarrollo en hidrología cuantitativa fue inmaduro en aquel entonces.1930 d. MANNING 1800 d.C. . por ello los coeficientes y parámetros utilizados en las formulas estaban basadas en la experiencia. ALBERT EINSTEIN 1930 d. . d. Además de Einstein con el análisis teórico en estudios de sedimentación.HIDROLOGÍA SUPERFICIAL PERIODO DE RACIONALIZACIÓN Se desarrolla el análisis racional con ayuda de los grandes hidrólogos de la época: a. Sherman con su concepto del hidrograma unitario en 1932.1950 d. b. c. Theis y el neo equilibrio hidráulico de pozos en 1935.C.C. Horton con la teoría de la infiltración de la lluvia en 1953. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA . INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA . tomando medidas específicas del fenómeno hidrológico.C.1990 d. 1950 d. debido a los avances tecnológicos. .C.HIDROLOGÍA SUPERFICIAL PERIODO DE TEORIZACIÓN En este periodo los principios propuestos en el periodo de racionalización son sujetos a un verdadero análisis matemático.