Hidrología

El agua cubre el 70% de la superficie de la Tierra.

Hidrología (del griego: Yδωρ, hudōr, "agua"; y λόγος, logos, "estudio") es el estudio del movimiento, la distribución y la calidad del agua en toda la Tierra, y por lo tanto las direcciones de ambas las del ciclo del agua y los recursos hídricos . Un practicante de la hidrología es un hidrólogo, trabajando en los campos de cualquiera tierra o ciencias ambientales , geografía física o civiles y de ingeniería ambiental .

Dominios de hidrología incluyen hidrometeorología, hidrología superficial, hidrogeología, gestión de las cuencas de drenaje y la calidad del agua, donde el agua juega un papel central. Oceanografía y meteorología no se incluyen porque el agua es sólo uno de los muchos aspectos importantes.

Investigación hidrológica es útil porque nos permite comprender mejor el mundo en que vivimos, y también proporciona una visión de la ingeniería ambiental , política y planificación.

Historia de la hidrología

Hidrología ha sido un tema de investigación e ingeniería durante milenios. Por ejemplo, en 4000 aC el Nilo fue represado para mejorar la productividad agrícola de las tierras previamente estériles. pueblos mesopotámicos fueron protegidos de las inundaciones con altas paredes de tierra. Acueductos fueron construidos por los griegos y romanos , mientras que la Historia de China muestra que construyeron las obras de riego y control de inundaciones. La antigua Hidrología usado cingaleses para construir obras de riego complejos en Sri Lanka , también conocidos por invención de la arqueta de la válvula que permitía la construcción de grandes embalses, anicuts y canales que todavía funcionan.

Marcus Vitruvio, en el siglo I aC, describió una teoría filosófica del ciclo hidrológico, en el que la precipitación que cae en las montañas se infiltraron en la superficie de la tierra y llevó a los arroyos y manantiales en las tierras bajas. Con la adopción de un enfoque más científico, Leonardo da Vinci y Bernard Palissy independientemente alcanzó una representación exacta del ciclo hidrológico. No fue sino hasta el siglo 17 que comenzaron las variables hidrológicas a cuantificarse.

Los pioneros de la moderna ciencia de la hidrología incluyen Pierre Perrault, Edme Mariotte y Edmund Halley . Mediante la medición de las precipitaciones, la escorrentía, y el área de drenaje, Perrault mostró que las precipitaciones fueron suficientes para explicar el flujo del Sena. Marriotte velocidad combinada y las mediciones de la sección transversal del río para obtener aprobación de la gestión, de nuevo en el Sena. Halley demostró que la evaporación del mar Mediterráneo fue suficiente para dar cuenta de la salida de los ríos que desembocan en el mar.

Los avances en el siglo 18 incluyeron la Bernoulli piezómetros y la ecuación de Bernoulli, Daniel Bernoulli, la Tubo de Pitot. El siglo 19 vio el desarrollo en hidrología subterránea, incluyendo la ley de Darcy, la fórmula bien Dupuit-Thiem y Hagen- Ecuación de Poiseuille flujo capilar.

Análisis racionales empezaron a sustituir el empirismo en el siglo 20, mientras que las agencias gubernamentales comenzaron sus propios programas de investigación hidrológica. De particular importancia fueron hidrograma unitario de Leroy Sherman, la teoría de la infiltración de Robert E. Horton, y Acuífero prueba / ecuación de CV Theis describe la hidráulica así.

Desde la década de 1950, la hidrología ha sido abordado con una base más teórica que en el pasado, facilitado por los avances en la comprensión física de los procesos hidrológicos y por la llegada de los ordenadores y, especialmente, Sistemas de Información Geográfica (SIG).

Ciclo hidrológico

El tema central de la hidrología es que el agua se mueve a lo largo de la Tierra a través de diferentes vías y en diferentes tasas. La imagen más vívida de esto está en la evaporación del agua de los océanos, que forma nubes. Estas nubes a la deriva sobre la tierra y producen lluvia. El agua de lluvia fluye en lagos, ríos o acuíferos. El agua de los lagos, ríos y acuíferos entonces o bien se evapora de nuevo a la atmósfera o el tiempo fluye de regreso al océano, completando un ciclo.

Las ramas de la hidrología

Hidrología química es el estudio de las características químicas del agua.

Ecohidrología es el estudio de las interacciones entre los organismos y el ciclo hidrológico.

Hidrogeología es el estudio de la presencia y el movimiento del agua en los acuíferos.

Hydroinformatics es la adaptación de la tecnología de la información para las aplicaciones de la hidrología y los recursos hídricos.

Hidrometeorología es el estudio de la transferencia de agua y energía entre la tierra y la superficie del cuerpo de agua y la atmósfera inferior.

La hidrología isotópica es el estudio de las firmas isotópicas de agua.

Hidrología superficial es el estudio de los procesos hidrológicos que operan en o cerca de la Tierra superficie 's.

Los campos relacionados

• La química acuática
• Ingeniería civil
• Climatología
• Ingeniería Ambiental
• Geomorfología
• Hidrografía
• Ingeniería hidráulica
• Limnología
• Oceanografía
• Geografía física

Mediciones hidrológicas

El movimiento del agua a través de la Tierra se puede medir en un número de maneras. Esta información es importante tanto para la evaluación de los recursos hídricos y la comprensión de los procesos que intervienen en el ciclo hidrológico. A continuación se presenta una lista de dispositivos utilizados por los hidrólogos y lo que se utilizan para medir.

• Capacitancia probe- humedad del suelo
• Características de precipitación - Disdrometer
• La evaporación del -Symon tanque de evaporación
• Infiltrómetro - infiltración
• Piezómetro - presión del agua subterránea y, por inferencia, la profundidad de las aguas subterráneas (ver: acuífero prueba)
• Radar - propiedades de las nubes, la estimación de la intensidad de lluvia, el granizo y la detección de la nieve
• Pluviómetro - la lluvia y las nevadas
• Satélite - identificación zona lluviosa, la estimación de la intensidad de lluvia, la cubierta terrestre / uso de la tierra, la humedad del suelo
• Psicrómetro honda - Humedad
• Medidor de corriente - flujo de corriente (ver: descarga (hidrología))
• Tensiómetro - humedad del suelo
• Tiempo reflectómetro de dominio - humedad del suelo

Predicción Hidrológica

Las observaciones de los procesos hidrológicos se utilizan para hacer predicciones del comportamiento futuro de los sistemas hidrológicos (flujo de agua, calidad del agua). Una de las principales preocupaciones actuales de la investigación hidrológica es la Predicción en cuencas no aforadas (PUB), es decir, en las cuencas donde nadie o muy pocos datos existan.

Hidrología estadística

Mediante el análisis de las estadísticas propiedades de registros hidrológicos, como la lluvia o el río de flujo, hidrólogos pueden estimar futuros fenómenos hidrológicos. Esto, sin embargo, asume las características de los procesos permanecen sin cambios.

Estas estimaciones son importantes para ingenieros y economistas de manera que adecuada análisis de riesgos se puede realizar para influir en las decisiones de inversión en infraestructura de futuro y para determinar las características de fiabilidad de rendimiento de los sistemas de abastecimiento de agua. La información estadística se utiliza para formular normas de funcionamiento de las grandes presas que forman parte de los sistemas que incluyen la agricultura , la industria y demandas residenciales.

Ver: período de retorno.

Modelación hidrológica

Modelos hidrológicos son representaciones simplificadas, conceptuales de una parte del ciclo hidrológico. Se utilizan sobre todo para la predicción hidrológica y para la comprensión de los procesos hidrológicos. Dos de los principales tipos de modelos hidrológicos se pueden distinguir:

• Modelos basados en datos. Estos modelos son sistemas de caja negra, utilizando conceptos matemáticos y estadísticos para vincular ciertos insumos (por ejemplo, las precipitaciones ) a la salida del modelo (por ejemplo, escurrimiento). Técnicas más utilizados están de regresión, funciones de transferencia, redes neuronales y identificación del sistema. Estos modelos se conocen como modelos de hidrología estocástica.

• Los modelos basados en descripciones de procesos. Estos modelos tratan de representar los procesos físicos observados en el mundo real. Por lo general, estos modelos contienen representaciones de escorrentía superficial, flujo subsuperficial, evapotranspiración, y caudal en canal, pero pueden ser mucho más complicado. Estos modelos se conocen como modelos hidrológicos deterministas. Modelos hidrológicos deterministas pueden subdividirse en modelos de un solo evento y modelos de simulación continua.

La investigación reciente en modelos hidrológicos que intenta tener un enfoque más global de la comprensión de la comportamiento de los sistemas hidrológicos para hacer mejores predicciones y para afrontar los principales retos en la gestión de los recursos hídricos.

Transporte Hidrológica

El movimiento del agua es un medio importante por el cual otros materiales, como el suelo o contaminantes, son transportados de un lugar a otro. Entrada inicial a aguas receptoras puede surgir de una descarga de fuentes puntuales o una fuente de línea o fuentes de área, tales como escorrentía superficial. Desde la década de 1960 bastante complejo Se han desarrollado modelos matemáticos, facilitado por la disponibilidad de ordenadores de alta velocidad. Las clases de contaminantes más comunes son analizados nutrientes , pesticidas, sólidos disueltos totales y sedimentos .

Las aplicaciones de la hidrología

• La determinación de la balance de agua de una región.
• La elaboración de proyectos de restauración de ribera.
• La mitigación y la predicción de inundaciones , deslizamientos de tierra y la sequía riesgo.
• Tiempo real previsión de inundaciones y advertencia de inundación.
• Diseño de riego y gestión de esquemas agrícola productividad.
• Parte del módulo de riesgo en modelos de catástrofes.
• Proporcionar agua potable .
• El diseño de las presas para suministro de agua o la generación de energía hidroeléctrica.
• El diseño de los puentes .
• Diseño alcantarillado y sistema de drenaje urbano.
• El análisis de los impactos de antecedente de humedad en los sistemas de alcantarillado sanitario.
• Predecir cambios geomorfológicos, como la erosión o sedimentación.
• Evaluación de los impactos de los cambios ambientales naturales y antropogénicos en los recursos hídricos .
• Evaluar contaminante riesgo de transporte y el establecimiento de directrices de política ambiental.