IN ST IT UT O POLIT ÉCN ICO N A CION A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

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1 CARRERA: Ingeniería Civil PROGRAMA SINTÉTICO ASIGNATURA: Hidrología SEMESTRE: Sexto OBJETIVO GENERAL: El alumno realizará un estudio hidrológico en el que cuantificará el volumen de escurrimiento disponible en una cuenca hidrológica en una carta topográfica; así mismo dimensionará las obras hidráulicas de aprovechamiento, determinando las avenidas máximas que presentan para el diseño de obras de protección. CONTENIDO SINTÉTICO: IN ST IT UT O POLIT ÉCN ICO N A CION A L I II III IV V VI VII Aspectos generales Conceptos básicos de cuencas y su fisiografía Características del drenaje Ciclo hidrológico Determinación de las avenidas Tránsito de avenidas Dimensionamiento de un vaso METODOLOGÍA: Consulta bibliográfica e investigación documental por parte de los alumnos. Realización de cálculos para el manejo de las diferentes técnicas. Resolución de problemas de aplicación. Realización de tareas y trabajos extra clase. Elaboración de apuntes, discusión y exposición en clase con la coordinación del profesor. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: 1ª evaluación parcial: unidades I, II y III Examen escrito 70 %, Trabajos extra clase y entrega de memoria de cálculo de las características fisiográficas 25 % y 5 % apuntes elaborados en clase. 2ª evaluación parcial: unidad IV. Examen escrito 70 %, trabajos y apuntes 30 %. 3ª evaluación parcial: unidades V, VI y VII. Examen escrito 80%, tareas, participaciones y trabajos extra clase 20%. BIBLIOGRAFÍA: Aparicio Mijares,.F. Javier. Fundamentos de Hidrología de Superficie. Editorial Limusa. México págs Campos Aranda, Javier. Procesos del Ciclo Hidrológico. Universidad Autónoma de San Luís Potosí, págs Monsalve Sáenz, Germán Hidrología en la Ingeniería, Editorial Alfa Omega, 2ª Edición. Colombia, págs Selma García Jorge F., Manejo de Cuencas Hidrográficas, Editorial Visión Mundial, el Salvador, 2003, págs

2 ESCUELA: Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad Zacatenco CARRERA: Ingeniería Civil OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: ASIGNATURA: Hidrología SEMESTRE: Sexto CLAVE: HIDVI3404 CRÉDITOS: 9 VIGENTE: Agosto 2005 TIPO DE ASIGNATURA: Teórica MODALIDAD: ESCOLARIZADA. TIEMPOS ASIGNADOS /SEMANA/TEORÍA: 4.5 /SEMANA/PRÁCTICA: /SEMESTRE/TEORÍA: 8 /SEMESTRE/PRÁCTICA: /TOTALES: 8 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Hidráulica REVISADO POR: Subdirección Académica APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN. Ing. José Luis Minaburo Castillo

3 ASIGNATURA: HIDROLOGÌA CLAVE HIDVI3404 HOJA: 2 DE 11 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Un conflicto que está llamando mucho la atención es la problemática que se está presentando debido a la escasez de agua en muchos países y regiones del mundo y el inadecuado aprovechamiento que se tiene en los diferentes sectores como son el agropecuario, el industrial y los usos domésticos. En la actualidad se sabe que el agua es un recurso renovable pero finito y de vital importancia para la subsistencia de la humanidad, de ahí que sea necesario conocer los datos de la disponibilidad que se puede hacer de ella, ya que dependiendo de los volúmenes existentes con que se cuente se podrán satisfacer diversas demandas como son: irrigación, energía eléctrica, agua potable, industria, etc. A través de un programa de aprovechamiento racional de ella. En particular un manejo sustentable del recurso agua será crucial para lograr estabilidad social y económica en un medio ambiente saludable. Por otro lado los alumnos al participar en la solución de problemas relacionados con la presencia de fenómenos extraordinarios como son las avenidas máximas les permitirá tener una visión mas amplia acerca del carácter social que tiene la Ingeniería Civil al aplicar los conocimientos adquiridos en una forma práctica y plantear posibles soluciones a problemas que se presentan en nuestro país debido a la presencia de fenómenos como son las depresiones tropicales, tormentas tropicales o los ciclones y huracanes, que por su magnitud y áreas de influencia ocasionan graves daños debido a las precipitaciones intensas y de gran duración registradas en los periodos en que se manifiestan estos eventos, los que a su vez generan grandes escurrimientos, provocando inundaciones en las planicies en donde desembocan los ríos, en las partes bajas de las poblaciones y deslaves, entre otros desastres. De ahí la necesidad de impartir una asignatura como Hidrología que permite conocer a los alumnos la disponibilidad actual de agua como los problemas que se tienen cuando se presentan en demasía. Las asignaturas antecedentes son: Tuberías y Canales, Hidráulica Básica; las asignaturas colaterales son: Estructuras de Mampostería, Ingeniería de Sistemas I, Estructura y Desarrollo de México, Mecánica de Suelos III y Caminos y Ferrocarriles; las asignaturas consecuentes son: Obras Hidráulicas de Captación Superficial, entre otras. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno realizará un estudio hidrológico en el que cuantificará el volumen de escurrimiento disponible en una cuenca hidrológica en una carta topográfica; así mismo dimensionará las obras hidráulicas de aprovechamiento, determinando las avenidas máximas que presentan para el diseño de obras de protección.

4 ASIGNATURA: HIDROLOGÍA CLAVE: HIDVI3404 HOJA: 3 DE 11 UNIDAD I NOMBRE: Aspectos generales El alumno explicará la importancia y repercusión de la hidrología en el contexto de los recursos naturales de nuestro país, para hacer un mejor aprovechamiento de los mismos y clasificará las regiones hidrológicas. 1.1 Antecedentes históricos B, 2C, 4C 1.2 Cultura del agua. 1.3 Definición de la hidrología. 1.4 Objetivos e importancia de la hidrología. 1.5 Aplicación de la hidrología en las obras hidráulicas. 1.6 Clasificación de las regiones hidrológicas. 1.7 Clasificación de las regiones administrativas. 1.8 Potencial hidrológico nacional. Subtotal Investigación documental relacionada con la Hidrología en nuestro país y clasificación de las regiones hidrológicas y administrativas por parte de los alumnos con guía y asesoría del profesor. Utilización de apoyos didácticos como pizarrón blanco, marcadores, borrador, proyector de acetatos, etc. Realización de trabajos extra-clase. La primera evaluación parcial se integra con las unidades I, II y III, tomando en cuenta:: Examen escrito 70% Trabajos extra clase y entrega de memoria de cálculo de las características fisiográficas 25% Apuntes elaborados en clase 5%.

5 ASIGNATURA: HIDROLOGÍA CLAVE: HIDVI3404 HOJA: 4 DE 11 UNIDAD II NOMBRE: Conceptos básicos de cuencas y su fisiografía El alumno identificará y clasificará los diversos tipos de cuencas, mediante una división de la misma de acuerdo a sus características. 2.1 Clasificación de cuencas B, 2C, 3C, 4C 2.2 Definición de cuenca hidrográfica y cuenca hidrológica. 2.3 Ordenamiento territorial de una cuenca. 2.4 División de una cuenca. 2.5 Características y clasificación de cuencas. 2.6 Magnitud de la cuenca. 2.7 Forma de la cuenca. 2.8 Pendiente de la cuenca Cobertura vegetal. Subtotal Identificación y delimitación sobre planos topográficos escala 1: de una subcuenca hidrológica con guía y asesoría del profesor; elaboración de trabajos con cartas de aguas superficiales escala 1: , Determinación de las características fisiográficas de la cuenca, por parte de los alumnos con guía y asesoría del profesor. Utilización de apoyos didácticos como pizarrón blanco, marcadores, borrador, proyector de acetatos, planos topográficos escala 1: y 1: La primera evaluación parcial se integra con las unidades I, II y III, tomando en cuenta: Examen escrito 70% Trabajos extra clase y entrega de memoria de cálculo de las características fisiográficas 25% Apuntes elaborados en clase 5%.

6 ASIGNATURA: HIDROLOGÍA CLAVE: HIDVI3404 HOJA: 5 DE 11 UNIDAD III NOMBRE: Características del drenaje El alumno determinará cada una de las características del drenaje, lo que permitirá saber el grado de infiltración y escurrimiento de la misma. 3.1 Clasificación de corrientes. 1B, 3C 3.2 Grado de bifurcación. 3.3 Densidad de corrientes. 3.4 Densidad de drenaje. 3.5 Pendiente del cauce principal. Subtotal Localización en planos topográficos y de aguas superficiales una corriente para delimitar una subcuenca. Elaboración de croquis y determinación de las características fisiográficas de la cuenca. Utilización de recursos didácticos como: marcadores, pizarrón blanco, borrador, proyector de acetatos. Determinación de las características con trabajos de cálculo, apoyándose en las cartas de agua superficiales escala 1: , por parte de los alumnos con guía y asesoría del profesor. Elaboración de apuntes y trabajos extra clase. La primera evaluación parcial se integra con las unidades I, II y III, tomando en cuenta: Examen escrito 70% Trabajos extra clase y entrega de memoria de cálculo de las características fisiográficas 25% Apuntes elaborados en clase 5%.

7 ASIGNATURA: HIDROLOGÍA CLAVE: HIDVI3404 HOJA: 6 DE 11 UNIDAD IV NOMBRE: Ciclo hidrológico El alumno determinará cada uno de los componentes del ciclo hidrológico, mediante los datos de boletines hidrológicos Hidrometeorologia. Precipitación. Definición de precipitación. Tipos y formas de la precipitación. Medición de la precipitación. Definición y obtención de curva, masa histograma. Estimación de registros faltantes. Estimación de la precipitación media sobre un área. Escurrimiento. Definición. Origen y componentes del escurrimiento. Factores que afectan el escurrimiento. Métodos para obtener el escurrimiento. Análisis de hidrogramas. Métodos para obtener volúmenes de escurrimiento B, 2C, 3C Subtotal Obtención de datos de curva masa en los respectivos boletines hidrológicos y de las cartas de aguas superficiales. Aplicación de los métodos correspondientes para obtener los histogramas, a partir de registros en las cartas de aguas superficiales. Localización de isoyetas y estaciones climatológicas de la subcuenca en estudios y determinación de la precipitación media mediante diferentes métodos. Realización del cálculo de la hpm y el manejo de técnicas para deducir datos faltantes. Determinación del índice de infiltración mediante diversos métodos, por parte de los alumnos con guía y asesoría del profesor. Utilización de recursos didácticos como: planos, película, rotafolio, dibujos, registros de boletines hidrológicos, pizarrón blanco, marcadores, borrador, para la realización de estudio hidrológico. Elaboración de apuntes y trabajos extra clase. La segunda evaluación parcial abarca la unidad IV, tomando en cuenta: Examen escrito 70% Trabajos extra clase y apuntes elaborados en clase 30%.

8 ASIGNATURA: HIDROLOGÍA CLAVE: HIDVI3404 HOJA: 7 DE 11 UNIDAD IV NOMBRE: Ciclo hidrológico (continuación) El alumno determinará cada uno de los componentes del ciclo hidrológico, mediante los datos de boletines hidrológicos Infiltración. Definición. Factores que afectan la infiltración. Medición de la infiltración. Métodos para obtener las curvas de capacidad de infiltración. Métodos para obtener la capacidad de infiltración media. Evaporación y evapotranspiración. Definición. Factores que afectan la evaporación. Estimación en vasos de almacenamiento de la evaporación. Medición de la evapotranspiración B, 2C Obtención de datos de curva masa en los respectivos boletines hidrológicos y de las cartas de aguas superficiales. Aplicación de los métodos correspondientes para obtener los histogramas, a partir de registros en las cartas de aguas superficiales. Localización de isoyetas y estaciones climatológicas de la subcuenca en estudios y determinación de la precipitación media mediante diferentes métodos. Realización del cálculo de la hpm y el manejo de técnicas para deducir datos faltantes. Determinación del índice de infiltración mediante diversos métodos, por parte de los alumnos con guía y asesoría del profesor. Utilización de recursos didácticos como: planos, película, rotafolio, dibujos, registros de boletines hidrológicos, pizarrón blanco, marcadores, borrador, etc. La segunda evaluación parcial abarca la unidad IV, tomando en cuenta: Examen escrito 70% Trabajos extra clase y apuntes elaborados en clase 30%.

9 ASIGNATURA: HIDROLOGÍA CLAVE: HIDVI3404 HOJA: 8 DE 11 UNIDAD V NOMBRE: Determinación de las avenidas El alumno determinará las avenidas máximas que se puedan presentar en cualquier corriente, aplicando los métodos estadísticos en el diseño de las obras de cruce: puentes, carreteras y alcantarillas Introducción. Relación lluvia escurrimiento. Métodos de las envolventes. Método racional americano. Método de Gregory Amold. Hidrograma unitario. Métodos estadísticos probabilísticas. Funciones de probabilidad. Concepto de periodo de retorno. Funciones de distribución de probabilidad. Selección de la función de distribución. Uso de hojas de cálculo electrónicas para el desarrollo de las funciones de distribución. Cálculo de la P.M.P. Análisis estadístico de lluvias máximas diarias. Obtención de curvas precipitación duración tr (periodo de retorno). Obtención de curvas intensidad duración - tr. Obtención de curvas precipitación área duración. Estimación de la precipitación máxima probable. Subtotal B, 2C, 3C Utilización de gráficas y tablas para la determinación de los gastos máximos mediante diversos métodos y realización de trabajos extra clase, por parte de los alumnos con guía y asesoría del profesor. La tercera evaluación abarca las unidades V, VI y VII, tomando en cuenta: Examen 80%. Tareas, participaciones y trabajos extra clase 20%

10 ASIGNATURA: HIDROLOGÍA CLAVE: HIDVI3404 HOJA: 9 DE 11 UNIDAD VI NOMBRE: Tránsito de avenidas El alumno calculará el tránsito de avenidas en cauces y en vasos, utilizando hojas de cálculo para determinar llanuras de inundación y la elevación que debe tener el vertedor de demasías en una presa de almacenamiento o derivación. 6.1 Objetivo. 1B, 2C, 3C 6.2 Tránsito de avenidas en cauces Tránsito de avenidas en vasos Subtotal Determinación de tránsito de avenidas por un cauce seleccionado y un vaso de una presa ya operando, por parte de los alumnos con guía y asesoría del profesor. Desarrollo de un tránsito de avenidas. Aplicación de diferentes métodos para realizar el tránsito de avenidas utilizando hojas de cálculo electrónicas, por parte de los alumnos con guía y asesoría del profesor. Realización de visitas de campo. La tercera evaluación abarca las unidades V, VI y VII, tomando en cuenta: Examen 80%. Tareas, participaciones y trabajos extra clase 20%

11 ASIGNATURA: HIDROLOGÍA CLAVE: HIDVI3404 HOJA: 10 DE 11 UNIDAD VII NOMBRE: Dimensionamiento de un vaso El alumno dimensionará un vaso de almacenamiento a partir de las diferentes demandas de agua que se tengan y los volúmenes disponibles que se determinaron en otras unidades. 7.1 Curva de aportaciones. 1B, 2C, 3C 7.2 Curva de demandas. 7.3 Capacidad de azolves (NAMIN). 7.4 Capacidad útil (NAMO). 7.5 Capacidad de sobrealmacenamiento (NAME). 7.6 Introducción a la Hidrología Subterránea. 2.5 Subtotal Determinación del dimensionamiento de un vaso de almacenamiento con la utilización de recursos didácticos como: rotafolio, pizarrón blanco, marcadores, tablas, registros de boletines hidrológicos, registros de datos de zonas de riego, utilización de hojas de cálculo electrónicas por parte de los alumnos con guía y asesoría del profesor. Realización visitas de campo, tareas y trabajos extra clase. La tercera evaluación abarca las unidades V, VI y VII, tomando en cuenta: Examen 80%. Tareas, participaciones y trabajos extra clase 20%

12 ASIGNATURA: HIDROLOGÍA CLAVE: HIDVI3404 HOJA: 11 DE 11 PERÍODO UNIDAD 1er. parcial I, II, III Examen escrito 70 % Trabajos extra clase y entrega de memoria de cálculo de las características fisiográficas, 25 % Apuntes realizados en clase 5%. 2do. parcial IV Examen escrito 70 % Trabajos extra clase y apuntes 30 % 3er. parcial V, VI y VII Examen escrito 80%. Tareas, participaciones y trabajos extra clase 20% La calificación final es el promedio de las tres evaluaciones parciales. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 X Aparicio Mijares,.F. Javier. Fundamentos de Hidrología de Superficie. Editorial Limusa. México págs X X X Campos Aranda, Javier. Procesos del Ciclo Hidrológico. Universidad Autónoma de San Luis Potosí págs Monsalve Sáenz, Germán Hidrología en la Ingeniería, Editorial Alfa Omega, 2ª Edición. Colombia, págs Selma García Jorge F., Manejo de Cuencas Hidrográficas, Editorial Visión Mundial, el Salvador, 2003, págs

13 1. DATOS GENERALES PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA ESCUELA: Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad Zacatenco CARRERA: Ingeniería Civil SEMESTRE Sexto ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Hidráulica ASIGNATURA: Hidrología ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Hidráulica, experiencia profesional en Hidrología y/o estudios o grado de Maestría en Ciencias. 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno realizará un estudio hidrológico en el que cuantificará el volumen de escurrimiento disponible en una cuenca hidrológica en una carta topográfica; así mismo dimensionará las obras hidráulicas de aprovechamiento, determinando las avenidas máximas que presentan para el diseño de obras de protección. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS El docente deberá haber impartido cursos de Hidráulica I y II, tener cursos de actualización en el área de la especialidad, y de docencia o diplomado en docencia, así como conocimientos de Estadística; asimismo, deberá conocer los equipos y métodos de medición de niveles, velocidades, gastos y precipitación. Deberá contar con experiencia en la interpretación y análisis de información pluviométrica e hidrométrica. EXPERIENCIA PROFESIONAL Deberá tener mínimo 3 años de experiencia en el área de estudios hidrológicos o tener 3 años de experiencia en el área y maestría con especialidad en hidráulica y el grado correspondiente. HABILIDADES Facilidad de comunicación Creatividad. Ingenio. Manejo de grupos. Analizar. Sintetizar. ACTITUDES Ética, experiencia profesional, capacidad pedagógica, identidad politécnica. (Tener una actualización permanente en la docencia, poseer una elevada autoestima, ser pulcro, disciplinado, integro, organizado, tener presencia en el grupo, ser dinámico, manejar diversas técnicas de aprendizaje, respetar la opinión de los alumnos, manejar diversos materiales didácticos, estar abierto a la crítica, conocer el plan de estudios vigente, conocer la currícula del plan de estudios, etc.). Compromiso social. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Lucio Rosales Ramírez (T.M.) Ing. Gabriel Delgado Pereyra (T.V.) M en C. Demetrio Galíndez López Ing. José Luis Minaburo Castillo PRESIDENTE DE ACADEMIA SUBDIRECTOR ACADÉMICO DIRECTOR DEL PLANTEL FECHA Agosto del 2005