EL CICLO HIDROLÓGICO DEL AGUA. Juan Antonio Calvo Bonacho

Transcripción

1 EL CICLO HIDROLÓGICO DEL AGUA Juan Antonio Calvo Bonacho

2 Aristóteles ( a.c.) consideraba que el flujo de los ríos se encontraba en condensación de vapor de agua subterránea, producida por el flujo y la desalinización del agua del mar.

3 EL ORIGEN DE LAS AGUA, ASÍ COMO SU CIRCULACIÓN Y CICLO EN LA NATURALEZA NO SE ACLARA HASTA FINALES DEL SIGLO XVII CIENTIFICO FUNDADOR DE LA HIDROLOGÍA, PIERRE PERRAULT EN 1674 PUBLICA DE L ORIGINE DES FONTAINES EFECTUA BALANCES HIDROLÓGICO DE UNA CUENCA EN FRANCIA, CONCLUYENDO QUE EL VOLUMEN DE LAS PRECIPITACIONES ERA SEIS VECES SUPERIOR A LAS APORTACIONES DEL RÍO. OTROS CIENCIFICOS EMPIEZAN A CUANTIFICAR LA EVAPORACIÓN, INFILTRACIÓN PROFUNDA, MEDIDAS DE CAUDALES DE MANANTIALES.

4 El Ciclo Hidrológico

5 El Ciclo Hidrológico

6 El Ciclo Hidrológico

7 MOTORES?

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9 GRAVEDAD

10 Distribución del agua en la hidrosfera

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12 El Ciclo Hidrológico interno

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14 BALANCE DE AGUA EN EL SUELO ENTRADA = SALIDAS ± Variación de reservas P = Esuperf. + Esubt. + ET

15 LAS PRECIPITACIONES Definición: Cualquiera de las formas en la que el agua cae sobre la superficie terrestre Clasificación: Precitaciones verticales y horizontales Verticales: Lluvia, Llovizna, Aguacero, Nevada, Granizo. Horizontales: Rocío, Escarcha, Niebla.

16 Cambios de estado

17 PRECIPITACIONES VERTICALES Lluvia: Gotas líquidas de 0,5 a 3 mm de diámetro, velocidad de caída 3 a 7 m/s Nevada: Copos microscópicos de cristales de hielo hexagonales, que forman sobre el suelo capas estructura esponjosa. Granizo: Gránulos de hielo concrecionados con un diámetro mayor de 1 mm en los que se alternan capas amorfas y cristalinas ( >5 mm pedrisco )

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24 PRECIPITACIONES HORIZONTALES Rocío: El vapor de agua de las capas bajas atmosféricas se condensa sobre la superficie más fría que el aire ambiente. Escarcha: El vapor de agua de las capas bajas atmosféricas se solidifica sobre la superficie más fría que el aire ambiente. ( Aportaciones de hasta 80 mm al año ) Nieblas: Minúsculas gotitas que flotan en el aire.

25 ORIGEN DE LAS PRECIPITACIONES Punto de rocío: En una masa de aire para unas condiciones determinadas de presión y temperatura puede existir una cantidad máxima de vapor de agua sin condensarse. Aire saturado de agua a la Tª Punto de rocío. Humedad relativa: Relación entre la presión de vapor de una masa de aire en condiciones determinadas de presión y Tª y la correspondiente a la misma masa saturada. Humedad absoluta: Masa de vapor de agua contenida en un volumen determinado de aire. Presiónes

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28 MEDIDA DE LAS PRECIPITACIONES La unidad de medida es el mm, que equivale a la altura que alcanza un litro de agua sobre un m 2 de superficie. Instrumentos de medida Medidores de cantidad: Pluviómetro. Medidores de distribución: Pluviografos.

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34 1 cm de altura de nieve = 1 mm de lluvia

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36 EVAPORACIÓN, TRANSPIRACIÓN Y EVAPOTRANSPIRACIÓN De las precipitaciones que llegan a la superficie terrestre, buena parte retorna a la atmósfera en forma de vapor de agua. ( agua interceptada, infiltrada, reservas de nieve, hielo, agua estancadas, en movimiento y agua almacenada en el suelo que es transpirada por las plantas.) EVAPORACIÓN DIRECTA EVAPORACIÓN BIOLÓGICA EVAPOTRANSPIRACIÓN

37 EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL: El agua que retorna a la atmósfera en forma de vapor a partir de un suelo completamente cubierto de vegetación y suponiendo que no existe limitación de humedad en el suelo. ETP Depende de: nº de días del mes, nº de horas efectivas de luz solar (Latitud), temperatura media mensual. EVAPOTRANSPIRACIÓN REAL: Para un mes se obtiene en relación a las precipitaciones caídas, la ETP y la disponibilidad de agua en el suelo. ETR ETR<=ETP

38 Evapotranspirómetros El suelo se mantiene a capacidad de campo y con cobertura vegetal total miden EP Tanque de nivelación Tanque regulador del nivel freatico Evapotranspirometr

39 Características del suelo Humedad: Peso de agua en una muestra respecto al peso de la muestra seca, expresado en (%) Capacidad de Campo: Grado de humedad en el momento en que el suelo a perdido su agua gravífica (%) Punto de marchitez: Grado de humedad cuando las plantas no pueden absorber más agua (%) Agua utilizable por las plantas: Diferencia entre los dos anteriores.

40 INFILTRACIÓN Infiltración: Movimiento del agua a través de la superficie del suelo hacia el interior por la acción de las fuerzas gravitaciones y capilares. Movimiento vertical. Precipitación que llega al suelo parte se infiltra y otra escurre por la red de drenaje superficial. La parte infiltrada: Una parte se retiene en el suelo y es evapotranspirada. Otra escapa de los procesos de ET al moverse hacia el subsuelo a zonas mas profundas, hasta incorporarse a las capas freáticas y acuíferos. ( recarga de acuíferos y caudales de ríos )

41 ESCORENTIA Fracción de la precipitación que nutre los cursos de agua de una cuenca Según camino hasta red de drenaje: Escorrentía superficial: Agua que no se infiltra y llega a la red de drenaje moviéndose por la superficie del terreno bajo la acción de la gravedad. Escorrentía subsuperficial: Saturación de horizontes edáficos inferiores, el agua penetra en el suelo y se mueve por los horizontes superiores. Escorrentía subterránea: Agua se infiltra hasta alcanzar la capa freática y que circula en régimen laminar a través de los acuíferos hasta desembocar en la red de drenaje superficial.

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46 IMPORTANCIA DE LA ESCORRENTÍA - ALIMENTA CORRIENTES DE RIOS Y ARROYOS - APROVECHAMIENTO EN EPOCA DE ESTIAJE MEDIANTE SU ALMACENAMIENTO EN AZUDES Y PRESAS. - ENERGÍA POTENCIAL PARA CREACIÓN DE ENERGIA ELECTRICA - CAUSANTE DE AVENIDAS E INUNDACIONES - PROVOCA LOS PROCESOS EROSIVOS. - CONDICIONA LA COMPOSICION QUIMICA DE LAS AGUAS

47 ESTUDIO HIDROLÓGICO DE LAS CUENCAS Cuenca hidrogeológica: Área definida topográficamente que tiene una salida única para la escorrentía superficial y subterránea. Drenada por un río y sus afluentes que recogen el agua de las precipitaciones.

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49 AFOROS (medidas de caudales) Caudal = Sección x velocidad m 3 / s = m 2 x m / s

50 AFOROS DIRECTOS -Molinete:

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52 Aforos químicos

53 AFOROS INDIRECTOS (Nivel de agua en el cauce y estimamos caudal) Limnígrafos

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55 Escalas limnimétricas

56 HIDROGRAMA Hidrograma: Expresión gráfica del caudal en función del tiempo.

57 Separación de componentes en un hidrograma (Método simple)

58 ACUIFERO HIDROGRAMA

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69 COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL AGUA EN EL CICLO

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72 PARÁMETROS FISICO-QUÍMICOS: ph (acidez), residuo seco y conductividad eléctrica (mineralización), dureza (Ca ++ + Mg ++ ), DBO (demanda bioquímica y química de oxigeno) y DQO (contaminación), temperatura, turbidez, color, COMPONENTES MAYORITARIOS (generalmente >1 mg/l): Cationes: Ca ++, Mg ++, Na + y [K + ] Aniones: HCO 3-, SO 4 = y Cl - No iones: SiO 2, CO 2 (gas), [O 2 (gas)] COMPONENTES MINORITARIOS (generalmente 0,1 a 1 mg/l): Cationes: NH 4+, PO +++ 4, Si ++, [Fe ++ ] Aniones: NO 3-, CO 3=, F -, [NO 2- ] COMPONENTES TRAZA (generalmente < 0,1 mg/l): Mn, As, Zn, Al,. INDICADORES DE CONTAMINACIÓN: DBO y DQO, K +, NO 3-, NH 4+, PO 4 +++, NO 2-, Fe ++, Mn, As, Zn, Al,.

73 ΔΔ [HCO 3- ] y [Ca ++ ] Δ [Cl - ], [SO 4= ], [NO 3- ] Δ [Mg ++ ], [Na + ] [K + ] Δ mineralización Evolución a Cl Na Modificación por: - Rocas solubles AGUA EN LA ATMÓSFERA: vapor de H 2 O AGUA DE LLUVIA: disolución gases atmosféricos AGUA EDÁFICA:- disolución CO 2 y ácidos húmicos - ambiente árido: precipitación sales - ambiente húmedo: percolación AGUA EN Z.N.S: disolución de sales del terreno AGUA EN LA Z.S: disolución progresiva de sales. Evulución: - solubilidad de la roca (sal > yeso > caliza..) - permanencia y contacto agua-roca: HCO - 3 SO = 4 Cl - Ca ++ Mg ++ Na + Cambio composición SALIDA A SUPERFICIE: - modificaciones químicas - dilución con agua superficial Salinización OCÉANOS Y MARES: - evaporación y concentración