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    HIDROLOGIA CANTIDAD Y CALIDAD DEL AGUA

    1. INTRODUCCION:A travs de esta conferencia, dar una breve explicacin de losconceptos ms importantes para el desarrollo del tema, como disponibilidad de agua,

    ciclo hidrolgico, cambio climtico, clculo de las demanda de abastecimiento,recopilacin de la informacin de datos en el campo, caractersticas importantesanlisis de la calidad del agua, y el modelamiento de cuencas a travs del HEC H!"#

    A continuacin reali$are una breve explicacin sobre el mane%o del soft&are Hidroesta,y desarrollaremos e%emplos de aplicacin' concluyendo con una evaluacin de lasesin de aprendi$a%e#

    2. MARCO TEORICO:

    2.1 Disponibilidad de aga: (a disponibilidad de agua en el mundo se ha reducido a

    la mitad en los )ltimos treinta a*os#+n -. de la superficie de la tierra es agua, pero la mayor parte de sta es ocenica#En volumen, slo /. de toda el agua del mundo es agua dulce, y en su mayor parteno se halla generalmente disponible 0/1, 23#

    +nas tres cuartas partes de toda el agua dulce se halla inaccesible, en forma decas4uetes de hielo y glaciares situados en $onas polares muy ale%adas de la mayorparte de los centros de poblacin' slo un 5. es agua dulce superficial fcilmenteaccesible#

    6sta es primordialmente el agua 4ue se encuentra en los lagos y ros y a pocaprofundidad en el suelo, de donde puede extraerse sin mayor costo#"lo esa cantidad de agua se renueva habitualmente con la lluvia y las nevadas y es,por tanto, un recurso sostenible#

    !ientras 4ue el agua cada ve$ es ms escasa, la poblacin sigue aumentando

    7ig# 89 -5 se muestra un resumen de la disponibilidad del agua en el mundo

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    Ca!a"#e!i$a"i%n de las Disponibilidades po! &abi#an#e'A(o

    2.2 Ci"lo &id!ol%gi"o: Es el con%unto de cambios 4ue experimenta el agua en lanaturale$a, tanto en su estado0 ",(,:3, como en su forma 0 agua superficial,subterrnea, etc#3#

    ;ambin se define como un fenmeno global de circulacin del agua entre superficieterrestre y atmsfera, impulsado por energa solar, asociada a gravedad y a rotacinde ;ierra#

    7ig# 89 -< se muestra el ciclo hidrolgico

    Circulacin del agua en cual4uiera de sus estados fsicos 0l4uido, slido o gaseoso3#

    Con%unto de procesos 4ue ocurren en forma continua, no tiene principio ni fin#

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    Ecuacin del ciclo hidrolgico=

    Precipitacin > escurrimiento ? infiltracin ? evaporacin ? transpiracin ? almacena%e

    Ciclo del agua puede ser modificado por hombre?.Hombre intenta adaptar o

    modificar ciclo hidrolgico para hacerlo ms )til a sus necesidades#

    E%emplos= Lluvia artificial, desalinizacin del agua de mar o construccin deembalsespara controlar flu%o de ros#

    Kravk describe el "i"lo &id!ol%gi"o de una gota de agua# "e evapora de unaplanta, de la superficie terrestre, de un pantano, de un ro, de un lago o del mar paraacabar volviendo a la tierra en forma de precipitacin# "i la gota de agua vuelve a caeren un bos4ue, lago, hierba, prado o campo, puede cooperar con la naturale$a, parainiciar un nuevo ciclo hidrolgico# )El de!e"&o de do*i"ilio de na go#a +o!*a pa!#ede los de!e"&os +nda*en#ales, - es n de!e"&o in+ini#a*en#e *s i*po!#an#e

    /e los de!e"&os &*anos),afirma Kravk.

    7ig# 89 / "e muestra la cada de una gota de lluvia en < espacios diferentes

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    7ig# 89 @ se muestra en resumen el proceso 4ue sigue la precipitacin#

    2.0 Ca*bio "li*#i"o:

    El calentamiento global, es el fenmeno observado en las medidas de la temperatura4ue muestra en promedio un aumento en la temperatura de la atmsfera terrestre y de

    los ocanos en las )ltimas dcadas#+na parte del calor no puede escapar por4ue es refle%ada nuevamente hacia la ;ierrapor los gases 4ue producen el invernadero# Estos gases, vapor de agua, dixido decarbono y metano permiten 4ue la lu$ pase pero impiden 4ue el calor salga, simulandoas un invernadero, y por ende calentamiento#

    7ig# 89 2 en la imagen se observa los posible da*os del calentamiento global

    (a "onen"i%n *a!"o de las na"iones nidas, sobre el cambio climtico' usa eltrmino "a*bio "li*#i"o solo pa!a !e+e!i!se al "a*bio po! "asas &*anas:

    Bor cambio climtico se entiende un "a*bio de "li*a a#!ibido di!e"#a oindi!e"#a*en#e a la a"#iidad &*ana 4ue altera la composicin de la atmsfera

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    mundial y 4ue se suma a la variabilidad natural del clima observada Durante perodoscomparables#

    A!#3"lo 1, p!!a+o

    E+e"#o ine!nade!o:El calentamiento ocurre debido a 4ue la lu$ solar penetra desdeel espacio exterior, choca contra la superficie del planeta, se convierte en calor y luegoes irradiada de regreso hacia el espacio exterior#

    7ig# 89 en la imagen se observa los posible da*os del calentamiento global#

    7ig# 89 en la imagen se reali$a un anlisis de la relacin temperatura , efecto invernadero ycalentamiento global#

    Modi+i"ado!es - "onside!a"iones a"e!"a del "li*a global:

    F Este es peridico a muy largo pla$o, oscilan glaciaciones y se4uas#

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    F A medio pla$o, podemos encontrar ciclos secos y ciclos h)medos#

    F Emisiones de CG< produce 4ue haya un cierto calentamiento global#

    F El hombre con su presencia modifica parmetros globales#

    F El Clima de nuestro planeta no siempre ha sido tan estable como nosotros loconocemos#

    actor a tener en cuenta! Cambio de polo magntico terrestre y movimientosgeotrmicos

    7ig# 89 en la imagen se observa los posible da*os del calentamiento global

    2.4 De*anda de sis#e*as de abas#e"i*ien#o: Bara el clculo de la demanda deagua se re4uiere anali$ar cuatro variables 4ue son=

    I Beriodo de dise*o

    I Boblacin actual y futura

    I Dotacin de agua

    I Calculo de caudales

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    5eg6n DIGE5A.

    5is#e*as

    7e!iodo de !e#o!no8

    a(os9

    :ravedad

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    ;ona Modlo 8lppd9

    "ierra 2-

    Costa -

    "elva -

    Cuadro 89 -5#/ Nm

    Nmax h>

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    7recuencia

    Beriodo de retorno

    (as p!in"ipales +en#es de e!!o! 4ue surgen al usar instrumentos para evaluar la

    precipitacin de una cuenca son=

    De+i"ien"iasen el instrumento#

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    7ig# 89 5- se muestra los formas de calcular la precipitacin promedio

    T!a#a*ien#o de la in+o!*a"i%n:

    Anlisis de sal#os= (os saltos son formas determinsticas transitorias 4ue permiten a

    una serie hidrolgica peridica pasar desde un estado a otro, como respuesta acambios hechos por el hombre debido al continuo aprovechamiento de los recursoshdricos en la cuenca o a cambios naturales continuos 4ue puedan ocurrir# (os saltosse presentan principalmente en los parmetros media y desviacin estndar#

    Brocedimiento de anlisis=

    i# Mdentificacin#

    ii# Evaluacin yOo cuantificacin#

    Correccin yOo eliminacin#

    Consistencia en la media 0prueba de medias3#

    Brueba ;

    Consistencia de la desviacin estndar 0pruebas de variancias3

    Brueba 7

    Co!!e""i%n de la in+o!*a"i%n:

    Co*ple#a"i%n de da#os &id!ol%gi"os

    Completacin de datos mediante un promedio simple

    Completacin de datos mediante el mtodo de ra$ones normales#

    Completacin de datos mediante regresin simple

    Legresin (ineal simple

    Completacin de datos mediante generacin aleatoria

    :eneracin de n)meros aleatorios con distribucin uniforme

    :eneracin de n)meros aleatorios con distribucin normal#

    :eneracin de n)meros aleatorios con distribucin (og P8ormal#

    :eneracin de n)meros aleatorios con distribucin :amma#

    To*a de da#os en "a*po:

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    7ig# 89 55 en la imagen se muestra la estacin de condocerro Cuenca del rio santa

    A(o Ene n >l Ago 5e# O"# No. Di".

    512 5#5

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    7ig# 89 5< se muestra la curva de doble masa

    7ig# 89 5/ se muestra la el anlisis de persistencia en el rio santa#

    ;abla del clculo de los caudales de mxima avenida en una cuenca#

    ; 0a*os3 :umbel :amma < :amma / (og 8ormal < (og 8ormal / Bromedio

    5--

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    2.? Anlisis - "alidad del aga: (a calidad de agua se determina por / parmetros4ue son=

    7sicos

    Numicos

    Kacteriolgicos

    Calidad de aga po! salinidad: determinada por la conductividad elctrica0CE3, 4uese expresa en mhosOcm

    Tipo de aga CE8*i"!o*&os'"*9

    Excelente a buena hasta 5---

    Legular aper%udicial 5---/---

    Ber%udicial ada*ina !ayor a /---

    Cuadro 892

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    Bara modeli$ar una cuenca se debe de conocer tanto el propio modelo matemticocomo la cuenca a tratar#

    Modelae de se!ies de #ie*po: (os pasos en el modela%e son=

    "eleccin del tipo de tiempo

    Mdentificacin de la forma o el orden del modelo 0numero de parmetros3#

    Estimacin de los parmetros del modelo

    Comprobacin de la bondad del modelo#

    El modela%e es por eso en un proceso iterativo#

    "e debe contemplar el calibrado del modelo y el anlisis de sensibilidad#

    El proceso de calibrado exige el conocimiento de datos de avenida, de datos de lluviay de la situacin de la cuenca al momento de producirse#

    (os modelos hidrolgicos tienen una clasificacin basada en su utili$acin#

    !odelos de avenidas= Modelo HECHM5#

    !odelos de recursos#

    El programa, puede simular la respuesta 4ue tendr la cuenca de un rio en suescurrimiento superficial como producto de la precipitacin, mediante la representacinde la cuenca como un sistema interconectado de componentes hidrolgicos ehidrulicos#

    +n componente puede representar una identidad de escurrimiento superficial, un canalde flu%o o un embalse#

    (os resultados de los estudios se pueden aplicar para =

    Disponibilidad de agua#

    Drena%e urbano#

    Brediccin de flu%o#

    Leduccin de los da*os de las avenidas#

    Gperacin de sistemas#

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    7ig# 89 5/ se muestra el modelamiento en cuencas a travs del HECH!"

    7ig# 89 5@ se muestra el anlisis de una embalse

    2. 5o+#a!e Hid!oes#a: Es una herramienta 4ue facilita y simplifica los clculos

    laboriosos y el proceso del anlisis de la abundante informacin 4ue se debe procesaren los estudios hidrolgicos#

    Es#e so+#a!e pe!*i#e:

    El clculo de los parmetros estadsticos, para datos agrupados y noagrupados, tanto con los momentos tradicionales como son momentos lineales#

    Clculos de regresin lineal, no lineal, simple y m)ltiple as como regresinpolinomial#

    Evaluar si una serie de datos se a%ustan a una serie de distribuciones= 8ormal, log,8ormal, gamma, log Bearson, tipo MMM, :umbel y (og :umbel, tanto con momentos

    ordinarios, como con momentos lineales# "i la serie de datos se a%usta a una

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    distribucin, permite calcular por e%emplo caudales o precipitaciones de dise*o, conun periodo de retorno dado o con una determinada probabilidad de ocurrencia#

    Calcular a partir de la curva de variacin estacional o la curva de duracin, eventosde dise*o con determina probabilidad de ocurrencia#

    Leali$ar el anlisis de una tormenta y calcular intensidades mximas, a partir dedatos de pluviogramas, as como intensidad mxima de dise*o para una duracin yperiodo de retorno dado, a partir del periodo de intensidades mximas#

    Bermite el clculo de la precipitacin promedio por los mtodos promedioaritmtico, polgono de ;hiessen e Msoyetas#

    (os clculos de los aforos reali$ados con molinetes o correntometros#

    El clculo de caudales mximos, con mtodos empricos0 racional, y !ac math3y estadsticos0 :umbel y 8ash3#

    Clculos de la evapotranspiracin con los mtodos de ;horh&aite, Klaney PCriddle, Benman, Hargreves y clculo del balance hdrico#

    2..1 I*po!#an"ia:Broporciona de fcil utili$acin para el ingeniero civil, hidrlogos yotros especialistas 4ue traba%en en el campo de la hidrologa#

    Bermite clculos estadsticos con mucha informacin para el uso en hidrologa yclculos hidrolgicos en general#

    Bermite calcular los parmetros estadsticos, para los datos agrupados y noagrupados, tanto con los momentos ordinarios como con momentos lineales 0 (!oments3#

    Bermite calcular la regresin lineal, no lineal simple y m)ltiple as como regresinpolinomial#

    Bermite evaluar si una serie de datos se a%ustan a una serie de distribuciones= normal,(og normal con < y / para metros, gamma con < y / parmetros, (og pearson tipo MMM,:umbel y (og :umbel, tanto con momentos ordinarios, como con momentos lineales#

    "i la serie de datos, se a%usta a una distribucin, permite calcular por e%emplo caudaleso precipitaciones de dise*o, con un periodo de retorno dado o con una determinadaprobabilidad de ocurrencia#

    Bermite calcular a partir de la curva de variacin estacional o la curva de duracin,eventos de dise*o con determinada probabilidad de ocurrencia#

    Bermite reali$ar el anlisis de tormentas y calcular las intensidades mximas, a partirde datos de pluviogramas , as como la intensidad mxima de dise*o para unaduracin y periodo de retorno dado, a partir de registro de intensidades mximas#

    Bermite el clculo de la precipitacin promedio por los mtodos promedio por losmtodos promedio aritmtico, polgono de ;hiessen e isoyetas#

    Bermite los clculos de aforos reali$ados con molinetes o correntometros#

    Bermite el clculo de caudales mximos, con mtodos empricos 0 racional y !ac

    !ath3 y estadstico0 :umbel y 8ash3#

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    Bermite clculos de la evapotranspiracin con los mtodos de ;horth&aite, KlaneyPCriddle, Benman, Hargreaves y clculo del balance hdrico#

    Bermite reducir enormente el tiempo de clculo, por4ue en todos los casos, se tiene4ue traba%ar con el procesamiento de mucha informacin#

    Bermite reali$ar simulaciones rpidas, variando cual4uier parmetro en las formulas delas diferentes opciones ofrecidas en la aplicacin#

    Es posible almacenar la informacin de entrada en archivos , a fin de repetir losclculos las veces 4ue se desee#

    (os datos procesados y resultados obtenidos, se almacenan en archivos de textos enformato # L;7, de donde se puede agregar a un documento # DGC cuando se 4uieraelaborar un informe#