09 Abr
Hidrología: Ciencia del Agua en la Tierra
La hidrología es la ciencia que estudia el agua en la Tierra, su distribución, propiedades físicas y químicas, sus movimientos y transformaciones, así como su relación con el ambiente y con los seres vivos.
Ramas de la Hidrología
- Hidrología Física: Estudia los fenómenos físicos asociados desde una orientación determinista.
- Hidrología Superficial: Estudia el comportamiento del agua sobre la superficie terrestre.
- Hidrogeología: Estudia el comportamiento del agua subterránea.
- Hidrología Estocástica: Estudia los fenómenos hidrológicos como fenómenos probabilísticos (eliminadas las causas), basados en datos experimentales y análisis estadístico.
Historia de la Hidrología
La hidrología moderna es una ciencia muy reciente (siglo XX), y el conocimiento del ciclo hidrológico ha sido tardío.
- Grecia y Roma: Hipótesis del ascenso subterráneo del agua de mar. Marco Vitrubio ya habla de infiltración (100 años a. C.).
- Da Vinci y Palissi (finales del siglo XV y principios del XVI): Ya sugieren los mecanismos de condensación y evaporación.
- Siglo XVIII: Se producen grandes avances:
- Perrault relaciona medidas de precipitación con el caudal del río Sena.
- Mariotte obtiene el caudal a partir de la sección del río y las velocidades.
- Halley estudia la evaporación en el Mediterráneo.
- Siglo XIX: Se generaliza el aforo de los ríos y las medidas de evaporación.
- Darcy estudia el flujo de agua subterránea.
- A principios del siglo XX: Se desarrolla mucho más la hidrología superficial y la meteorología.
Relación con Otras Ciencias
La hidrología está muy relacionada con otras ciencias básicas como:
- La física
- La química
- La biología
- La geología
- La mecánica de los fluidos
- La matemática
- La estadística
La hidrología atraviesa el dominio de la meteorología y la climatología.
Dentro de la hidrosfera, la hidrología se relaciona con la potamología (cauces superficiales), limnología (lagos), criología (nieve y hielo), glaciología y oceanología.
En la litosfera, la hidrología se relaciona con la agronomía, la hidrogeología y la geomorfología.
Aplicaciones de la Hidrología
¿Para qué puede servir la hidrología?
- ¿Qué caudales máximos pueden circular por un río?
- ¿Qué volumen de embalse es necesario para asegurar el suministro para riego?
- ¿Qué efectos tienen los diques de control sobre una gran avenida de agua?
- ¿Dónde se sitúan las zonas de riesgo en una inundación?
Actividades Importantes en la Actualidad
- Procesos ecohidrológicos
- Recursos subterráneos en peligro
- Estrategias para la gestión y manejo
- Gestión integrada en zonas áridas y semiáridas
- Gestión integrada de las aguas urbanas
- Introducción salina en acuíferos y aguas dulces, debido al incremento del nivel del mar por Cambio Climático
- Transferencia de conocimientos y tecnología
Agua
Características del Agua
El agua líquida es un solvente universal sin igual, capaz de disolver grandes cantidades de una gran variedad de compuestos. El agua líquida es la única sustancia común que se expande, en vez de contraerse cuando se congela. Aumenta de volumen (+9%) y flota. Tiene una elevada tensión superficial (72.8 x10-3 N/m), que permite que las grandes masas de agua (mares y océanos) puedan servir de vías de transporte de grandes embarcaciones.
Características: El agua químicamente pura (H2O) es prácticamente imposible de encontrar en la naturaleza y muy difícil de obtenerla en laboratorio. Se puede considerar, para fines prácticos, que la fórmula del agua tal cual se encuentra en ríos, lagos, manantiales, pozos, mares, etc. es la siguiente: H2O + X, donde X representa las características o impurezas del agua, pudiendo ser éstas físicas, químicas y/o biológicas.
Las substancias tóxicas sólo se toleran en cantidades ínfimas (0.05 mg/l o menos), lo que demuestra la exactitud que debe tener un análisis de agua.
Olor y Sabor
Olor y Sabor: El olor supone una respuesta por parte de los quimiorreceptores olfativos y gustativos al contactar con una sustancia estimulante. Son muchas las sustancias, tanto orgánicas como inorgánicas que contribuyen a dotar de olor y sabor al agua, siendo las más importantes: los organismos microscópicos vivos, vegetación en estado de descomposición, incluyendo semillas, bacterias, hongos, actinomicetos y algas. También puede deberse a materia orgánica en descomposición en aguas residuales domésticos e industriales.
Olor y Sabor: Tanto el olor como el sabor son difíciles de detectar y se encuentran íntimamente ligados.
Los problemas de olor se agravan en los embalses y en cualquier sistema en que se almacene agua cargada de materia orgánica que irá al fondo y se descompondrá en condiciones anaeróbica.
La medida recomendada para este caso es que el agua no huela y tenga un sabor agradable.
Color
Color: El color es producido por los minerales disueltos o en suspensión, colorantes, o ácidos húmicos de las plantas, etc.
Color Aparente: Es el término aplicado a los compuestos coloreados en solución junto con materia coloreada en suspensión (partículas de color dan color).
Color Verdadero: En cambio, son las originadas por sustancias coloidales o disueltas que permanecen después de filtrados de 0.45mm.
La coloración de un agua natural no contaminada es causado principalmente por:
- Sustancias húmicas, ácidos tánicos, hojas… Color café amarillento o pardo
- Fitoplancton, clorofíceas… Color verde
- Sales de Fe (zonas graníticas o silíceas)… Color rojizo o pardo
- Macizos no Calcáreos… Color amarillento
- Macizos calcáreos… Color verdoso
Turbiedad
Turbiedad: Es la característica que hace aparecer el agua como sucia o barrosa.
Es causado por la presencia de partículas no solubles en suspensión la cual dispersa y absorbe la luz.
El tamaño de las partículas suspendidas depende de la velocidad de arrastre o de la turbulencia del agua.
Estas partículas pueden ser inorgánicas u orgánicas (limo, arcilla, compuestos de Zn, Fe, Mn, etc; materiales como aserrín, fibras orgánicas, microorganismos, etc.)
Temperatura
Temperatura: La temperatura es el parámetro más crítico, porque su alteración puede causar muchos efectos.
Por ejemplo, la concentración de OD disminuiría si se eleva la T.
A > T mayor actividad de organismos aeróbicos por tanto > demanda de O2, y su escasez generar una muerte de estos y su descomposición generar los malos olores y sabor.
A < T > viscosidad del agua disminuyendo la sedimentabilidad de los flocs y la velocidad de reacción química en los procesos de tratamiento.
A > T < tensión superficial.
Estos problemas generan mayores gastos de insumos químicos como coagulantes, neutralizantes, desinfectantes, etc. Por otro lado, las altas T pueden generar problemas de corrosión de las tuberías.
Hidrología
Agua
- Componente importante de los seres vivos
- Factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas.
- El ciclo hidrológico es la matriz en la cual los otros ciclos biogeoquímicos funcionan
Características del H2O
- Polaridad (buen disolvente de sales y otras sustancias polares)
- Calor específico elevado (buen almacenador de calor, regula la temp. del planeta y los seres vivos)
- Cohesividad (permite el ascenso de la savia en las plantas)
- Densidad (1 kg/L) varía con la t° y susts. disueltas
Distribución del Agua en la Tierra
- 2 – 8 * 106 km3 Aguas subterráneas
- 15 000 km3 Atmósfera
- 225 000 km3 Epicontinentales
- 26 * 106 km3 Agua sólida oceánica
- 1322 * 106 km3 Agua líquida oceánica
Ecuación Básica de la Hidrología
Precipitación = Escorrentía + Evapotranspiración
P = E + ET
Precipitación
- Principal entrada de agua para la mayoría de los ecosistemas terrestres
- Lagos y ríos = aguas subterráneas y escorrentía
- Neblina = intercepción aumenta las entradas de agua al ecosistema
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