FACULTAD DE BIOLOGÍA

Transcripción

1 ASIGNATURA: 04M0 HIDROLOGÍA Curso: Segundo / 2º Cuatrimestre. Tipo: Obligatoria Créditos (Teoría + Prácticas): 6 (4+2) Departamento (Area): Ecología e Hidrología (Investigación y Prospección Minera) Profesor responsable: Profesor de Teoría: Profesor de Prácticas: D. Melchor Senent Alonso (melchors@um.es) D. Melchor Senent Alonso D. Melchor Senent Alonso Objetivos de la asignatura/ competencias: El objetivo central de la asignatura es proporcionar a los alumnos las bases científicas para la comprensión del comportamiento del agua en la tierra, incidiendo sobre su relación con el medio ambiente. Conocimientos previos recomendables: Fundamentos de geología y estadística. Métodos docentes: Tipo de exámenes y evaluaciones (criterios): Convocatoria ordinaria. El examen consta de dos partes de 2 horas de duración, correspondientes a la división realizada en el programa: Hidrología de Superficie e Hidrología Subterránea. El examen de cada parte es escrito y consta de una parte Teórica, con 5 a 10 preguntas cortas, y otra Práctica, con 1 ó 2 ejercicios similares a los realizados en clase. Para poder presentarse al examen es imprescindible entregar previamente el cuaderno de prácticas. Convocatoria extraordinaria. Al finalizar el temario de Hidrología de Superficie se realiza un EXAMEN PARCIAL de esta parte, con el mismo tipo de examen que el expuesto para la convocatoria ordinaria. A los alumnos que superen esta prueba se les mantiene la nota en los exámenes finales de Junio y Septiembre, pero no en la convocatoria de Diciembre. Tutorias (horario): Lunes, martes y miércoles, de 18:00 a 19:00 horas. PROGRAMA DE TEORÍA I.- HIDROLOGÍA DE SUPERFICIE Tema 1. Introducción Introducción El ciclo hidrológico Concepto de sistema Modelo del sistema hidrológico Historia de la Hidrología. Tema 2. La cuenca hidrológica Definición Características físicas de la cuenca Parámetros de forma Parámetros de relieve Parámetros de relieve en relación con la erosión Parámetros relativos a la red hidrográfica. Tema 3. Precipitación Introducción Formación de la precipitación Formas de precipitación Tipos de precipitación Medición de la precipitación Medidores de precipitación. Pluviómetros Red de pluviómetros Interpretación de los datos de precipitación Estimación de datos faltantes de precipitación Análisis de dobles masas Precipitación promedio sobre un área Análisis de área-duración-precipitación. Tema 4. Evaporación y transpiración Evaporación desde una superficie libre Tanques de evaporación. 1

2 Evaporación por el método de transferencia de masa Evaporación pro el método del balance de energía Evapotranspiración en la cuenca hidrológica Evapotranspirómetros La relación empírica de Thornthwaite Método combinado de Penman Método de Blaney-Criddle para cultivos específicos Relación entre la evapotranspiración real y la potencial Empleo práctico de los métodos de Thornthwaite y Blaney-Criddle Método de Thornthwaite Método de Turc (1ª y 2ª fórmula) Método de Blaney-Criddle Resultados y críticas al método. Tema 5. Infiltración y retención Introducción Componentes de la escorrentía Distribución de un aguacero Entradas de agua en la cuenca, Pluviogramas e Hietogramas Salidas de agua de la cuenca. Hidrogramas Desfase entre las entradas y salidas de escorrentía. Tiempo de concentración Interceptación La infiltración Concepto Cuantificación de la infiltración Medida de la infiltración Retención por depresiones del terreno Medida de las retenciones: Método del número de curva o del Número Hidrológico. Tema 6. La escorrentía: ciclo y componentes. El ciclo del agua en la naturaleza La escorrentía El ciclo de la escorrentía Componentes de la escorrentía El hidrograma Relación entre aguas superficiales y aguas subterráneas Condicionantes geológicos Condicionantes hidrológicos Análisis de hidrogramas Análisis del hidrograma de una crecida simple Métodos simplificados Métodos aproximados Análisis de hidrogramas anuales. Tema 7. Hidrometría: métodos y equipos de aforo Aforos Aforo con flotador Aforo volumétrico Aforo con molinete Principio del método Elección del lugar de aforo Selección de las secciones parciales Medida de la velocidad Medida de la sección Cálculo del caudal El material de aforos Aforo químico Método por inyección a caudal constante Método global o por integración Comparación entre ambos métodos Estaciones de aforo Sección limnimétrica Sección de aforos. 2

3 Control Clasificación de las estaciones Estaciones de primer orden Estaciones de segundo orden Estaciones de tercer orden Eventuales estaciones Curva de gastos Ecuación y forma de la curva de gastos Dispersión de los aforos Extrapolación en la curva de gastos. Tema 8. Probabilidad y estadística en hidrología Introducción Probabilidad y sus axiomas Funciones de probabilidad Periodo de retorno Parámetros estadísticos Funciones de distribución de probabilidad usadas en hidrología Distribución normal Distribución Gumbel Límites de aplicabilidad. Tema 9. Relaciones lluvia-escorrentía Métodos de envolventes La fórmula racional Hidrograma unitario Hidrograma unitario tradicional Curva S Métodos matriciales. Hidrograma unitario instantáneo Hidrogramas unitarios sintéticos. Tema 10. Caudales ecológicos. II.- HIDROLOGÍA SUBTERRÁNEA Tema 1. Introducción Definición de Hidrología Subterránea y análisis terminológico. 1.2 La evolución histórica de la hidrogeología. 1.3 El ciclo del agua en la naturaleza. 1.4 Zonación del agua en el subsuelo. 1.5 El acuífero subterráneo como embalse. 1.6 Los acuíferos: tipos de acuíferos. Tema 2. Estructuras hidrogeológicas. 2.1 El papel de la geología aplicada. 2.2 La estratigrafía de los acuíferos Características físicas de las rocas almacén Estudio y análisis granulométrico Porosidad total Representación de resultados Geología estructural de acuíferos Mapas estructurales. Tema 3. Medidas y mapas piezométricos Control piezométrico Los mapas piezométricos Elaboración de isopiezas Interpretación de isopiezas Mapas de variación de niveles. Tema 4. Balance hidrogeológico. Tema 5. Los manantiales Clasificación de manantiales Causas de la fluctuación del caudal de los manantiales Curvas de vaciado. 3

4 Tema 6. Hidráulica subterránea: principios teóricos El acuífero: complejo roca almacén agua subterránea Características y tipos de roca almacén Características y tipos de agua subterránea Parámetros de la función almacenadora del acuífero La porosidad eficaz Coeficiente de almacenamiento Parámetros de la función conductora de un acuífero Permeabilidad Valores del coeficiente de permeabilidad Transmisividad Difusividad. Tema 7. Hidráulica de pozos: interpretación de bombeos de ensayo Repaso de principios teóricos Tipos de ecuaciones de flujo Métodos de interpretación de descensos Acuífero cautivo Método bilogarítmico de Theiss Método semilogarítmico de Jacob Métodos de interpretación de curvas de recuperación Acuífero sin efecto de goteo e infinito Acuífero sin efecto de goteo y semi-infinito Acuífero cautivo con estrato conductor de agua Ensayo de pozos Efecto de capacidad de pozo Pérdidas de carga Determinación de pérdidas de carga cuadráticas Determinación de pérdidas de carga globales Pozo incompleto Conclusiones. Tema 8. La gestión de acuíferos. Tema 9. Aguas subterráneas y medio ambiente Contaminación de aguas subterráneas Aguas subterráneas y conservación de ecosistemas acuáticos El caso del Alto Guadiana. PROGRAMA DE PRÁCTICAS 1. Determinación de características físicas de una cuenca hidrológica. 2. Cálculo de la precipitación sobre una cuenca (método de isoyetas y método de Thiessen). 3. Cálculo de la ETP y ETR por el método de Thornthwaite y Blaney-Criddle. 4. Cálculo del aforo de un río por el método del molinete. 5. Establecimiento de una curva de gastos de una estación de aforo. 6. Cálculo de las retenciones y de su distribución temporal por el método de número de curva (USSCS). 7. Análisis de Hidrogramas. Determinación de la escorrentía subterránea. 8. Ejercicios sobre Hidrograma Unitario. 9. Ejercicios sobre periodo de retorno. 10. Cálculo de caudales máximos por la distribución normal. 11. Cálculo de caudales máximos por la distribución de Gumbel. 12. Cálculo de caudales máximos para distribución de Peerson III. 13. Identificación de estructuras hidrogeológicas. 14. Elaboración e interpretación de mapas piezométricos. 15. Construcción de mapas de isoprofundidades. 16. Ejercicio caso práctico sobre balance hidrogeológico. 17. Análisis de curvas de vaciado de manantiales. 18. Interpretación de bombeos de ensayo por el método de Theiss y por el método de Jacob-Cooper. 19. Ejercicio sobre ensayos de pozo. 4

5 20. Ejercicios sobre regulación de recursos hídricos superficiales. 21. Estimación de caudales máximos por aplicación de la Instrucción de Carreteras 5.2-IC. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA: 1. Hydrology for water management. Thompson. Ed. Balkema, Stream Hydrology. An introduction for Ecologists. Gordon et al. Ed. Wiley, Principes et méthodes de l hydrogéologie. Castany. Ed. Dunod Université, Hidrología subterránea. Custodio y Llamas. Ed. Omega, Libro blanco del agua. Ministerio de Medio Ambiente, Fundamentos de Hidrología de Superficie. F.J. Aparicio. Ed. Límite Hidrología. Apuntes de la E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la U.P.M. 5