Hidrología Superficial y Subterránea: Conceptos Clave y Métodos de Medición

Conceptos Básicos de Hidrología

Tipos de Cuencas Hidrográficas

• Cuenca Superficial (Exorreica): Se caracteriza porque toda el agua que precipita en su interior drena en un mismo punto. No tiene por qué coincidir con la cuenca subterránea.
• Cuenca Endorreica: El agua que precipita en su interior no sale al exterior. A veces, el material es impermeable y otras veces está conectada a un acuífero.

Representaciones Gráficas de las Cuencas

• Curva Hipsométrica: Relaciona la superficie en km² con la altitud de la cuenca.
• Curva de Frecuencias Altimétricas: Indica el porcentaje de superficie que corresponde a cada intervalo de alturas.

Características de la Red de Drenaje

• Densidad de Drenaje: Relación entre la longitud total de los cauces y la superficie de la cuenca.
• Densidad de Corriente: Relación de los ríos de primer orden con la superficie de la cuenca.

Precipitación

Es toda el agua meteórica que cae sobre la superficie terrestre. Se clasifica en:

• Líquida:
  • Lluvia: 0.5-2.5 mm
  • Llovizna: <0.5 mm
  • Chubasco: >2.5 mm
• Sólida: Granizo, pedrisco y nieve.
• Oculta: No cae como tal, se forma sobre la superficie terrestre (rocío).

Factores que Influyen en la Precipitación

Latitud, altitud, temperatura, humedad oceánica, oceanidad e insolación.

Instrumentos y Representaciones de la Precipitación

• Isoyetas: Líneas que unen puntos de igual precipitación.
• Pluviómetro: (Color blanco, a más de 1 m del suelo, en espacio abierto).
• Pluviógrafo: Permite medir la precipitación de forma continuada y automática.
• Nivómetro: Bandeja sobre la que cae la nieve, se licúa y se mide (poco preciso).
• Hietograma: Representa la precipitación en períodos de tiempo concretos.
• Precipitación Anual (P_anual): Precipitación total acumulada durante un año hidrológico.
• Precipitación Media Anual (P_{media anual}): Precipitación anual durante un período de años.
• Precipitación Media de una Cuenca: Es el valor medio de las precipitaciones anuales de las estaciones meteorológicas.
• Serie de Precipitación: Desviaciones acumuladas respecto a la media. Determina períodos húmedos, secos o medios.

Métodos para Calcular la Precipitación Media de una Cuenca

• Media Aritmética: Se aplica en zonas de topografía homogénea, no tiene en cuenta la naturaleza.
• Isoyetas: Líneas que unen puntos de igual precipitación.
• Polígonos de Thiessen: Dibujar polígonos que tengan como baricentro la estación meteorológica.

Evaporación

Es el proceso físico por el cual el agua líquida pasa a la atmósfera en forma de vapor de agua. Depende de la temperatura, humedad del aire y el viento.

Medición de la Evaporación

• Tanque (en superficie, enterrado o flotante).
• Evaporímetro Piché (papel secante conectado a un depósito).
• Lisímetro (permite medir la evaporación de agua contenida en el suelo).

Aforos

Estaciones de Aforo: Son estaciones que se construyen en los ríos con el objetivo de obtener medidas de los caudales de forma continua en el tiempo.

• Limnígrafo: Registra la altura de la lámina de agua.
• Curva de Gastos: Representa el caudal que lleva el río en relación con la altura.
• Hidrograma: Representa el caudal de un río en función del tiempo. Es unitario cuando es de una sola tormenta.
• Tiempo de Concentración: Es el tiempo que tarda la gota de agua caída en el punto más alejado de la cuenca en llegar a la estación de aforo.
• Red SAICA: Mide caudales y calidad del agua.
• Curva de Agotamiento: Cuando la curva de descenso tiene un cambio de pendiente antes de alcanzar la estabilidad subterránea.
• Hidrograma en Meseta: No tiene pico, el caudal máximo (Q_max) se mantiene en el tiempo. Se produce cuando el tiempo de lluvia (T_lluvia) es mayor al tiempo de concentración (T_{concentración}).
• Capacidad de Campo: Máxima cantidad de agua que puede almacenar un suelo antes de perderla por gravedad.
• Curva Hipsométrica: Gráfico que representa la superficie que queda por encima de determinada altura.

Datos de Aforo

• Caudal Diario (Q_diario)
• Caudal Medio Mensual (Q_{medio mensual})
• Caudal Medio Anual (Q_{medio anual})
• Aportación: Es el volumen aportado por el cauce de un río en un punto determinado.
• Caudal Específico (Q_específico): Es el caudal por unidad de superficie.
• Lámina de Agua Equivalente: Representa el espesor que alcanzaría la lámina de agua si repartiéramos la aportación anual por toda la superficie de la cuenca.

Análisis de Hidrogramas Unitarios

• En Pico: Sin conexión con acuíferos, material impermeable, poca vegetación, mucha pendiente.
• Estirado: No tiene conexión con acuífero, hay vegetación, material de alta permeabilidad, alta capacidad de campo.
• Si el hidrograma no toca el eje inferior, existe aportación subterránea.

Interpretación de la Evolución Anual del Caudal

Cuando la curva sube, se trata de un río ganador, hay precipitación y recibe del acuífero al que está conectado. Si no hay saltos de la curva, el río es perdedor, y todo lo que recibe es aportación subterránea.

Métodos de Aforo

Método Directo: Molinete

Selecciona diferentes perfiles equidistantes y mide la velocidad a distintas profundidades.

1. Seleccionar un tramo recto, de régimen laminar y sin obstáculos.
2. Construir una pasarela.
3. Obtener un perfil topográfico.
4. Diseñar una red de medidas de velocidad.
5. Calcular la velocidad de cada punto del molinete.
6. Dibujar a escala cada perfil.
7. Dibujar a escala la anchura del río.
8. Dibujar la envolvente y obtener el caudal.

El molinete es un método de aforo directo, como el flotador.

Métodos de Aforo Indirectos

• Vertedero de pared delgada: Q = 1.8LH^3/2
• Vertedero de pared gruesa: Q = 1.65LH^3/2