HIDROLOGIA APLICADA.
La Hidrología Aplicada utiliza la información básica y la procesa de acuerdo con las necesidades de los proyectos de aprovechamiento de los recursos hidráulicos, empleando las herramientas que ofrece la tecnología moderna.
Entre los temas que desarrolla la Hidrología Aplicada están los siguientes:
1. Hidrología en cuencas pequeñas con información escasa.
El problema de la información escasa es muy frecuente en las cuencas que están alejadas de los centros poblados y en las que pertenecen a zonas selváticas y montañosas. El tema trata del manejo de la información hidrológica en estudios que utilizan las fuentes de agua para captaciones, y para diseño de obras en corrientes naturales.
2. Drenaje de aguas lluvias
El drenaje de aguas lluvias relaciona factores que tienen que ver con las lluvias intensas y con las características de las áreas de drenaje. En su estudio se combinan la Hidrología Aplicada y la Hidráulica general.
3. Hidrología en Proyectos de Riego y Drenaje.
En los proyectos de Riego y Drenaje los estudios de Hidrología tienen su desarrollo en los siguientes capítulos:
Los requerimientos de agua se refieren al volumen de agua que necesitan los cultivos para desarrollarse adecuadamente. Su valor depende de la relación que existe entre el clima, el suelo y el cultivo por una parte, y en el tamaño del área de proyecto, la eficiencia en la aplicación del riego y las pérdidas en las conducciones por la otra.
Los estudios hidrológicos que se ejecutan para determinar los requerimientos de agua comprenden análisis de Clima, Evapotranspiración y Lluvia en períodos cortos.
Cuando los cultivos pueden desarrollarse adecuadamente dentro de las condiciones climáticas naturales de la zona del proyecto no hay necesidad de aplicar riego.
En caso contrario se estudia la necesidad de aplicar riego durante aquellos períodos que presentan deficiencias porque las condiciones naturales de la zona no tienen capacidad para suministrar los requerimientos de agua, y de instalar estructuras de drenaje de los campos agrícolas para evacuar los excesos de agua que se presentan durante los períodos de lluvias altas.
Una vez que se ha determinado el valor de la Demanda de agua se analiza la fuente que va a suministrarla. Esa fuente puede ser una corriente natural o un depósito subterráneo.
El estudio hidrológico incluye análisis de Caudales Medios, Curvas de Duración de Caudales y Operación de Embalses.
Muchos sistemas de captación y conducción de aguas afrontan actualmente graves problemas de sedimentación en las estructuras de captación. Entre las causas de estos problemas pueden estar las siguientes:
- No hubo suficiente información cuando se hicieron los cálculos de los volúmenes de transporte de sedimentos en las corrientes que alimentan las captaciones,
- El uso de la tierra en las cuencas vertientes cambió luego de la construcción de las obras hidráulicas tanto por la instalación de asentamientos humanos como por la explotación no controlada de los recursos naturales.
Las obras que se construyen en los ríos o en sus riberas están expuestas a los ataques de las corrientes, tanto por la socavación del lecho y de las márgenes como por los desbordamientos en períodos de creciente.
Tanto los excesos en la aplicación del riego como las lluvias intensas generan volúmenes indeseables de agua en los campos agrícolas. Se deben construir , entonces, canales para drenaje de aguas lluvias y subdrenes para drenaje de las aguas de infiltración.
4. Hidrología en Proyectos de Acueducto y Alcantarillado.
La Hidrología contempla los siguientes aspectos en los proyectos de Acueducto y Alcantarillado:
El estudio de la demanda de un acueducto incluye el análisis del crecimiento de la población y la asignación de la dotación. Esta última se refiere al volumen medio de agua que necesita cada persona en su hogar o en hospitales, oficinas, establecimientos industriales o comerciales, etc.
Los estudios hidrológicos que se necesitan para definir estos aspectos se realizan de acuerdo con las necesidades de los proyectos particulares.
Los caudales de aguas servidas representan un porcentaje de los caudales que se suministran al sistema de acueducto.
El estudio hidrológico de los caudales de aguas lluvias se explica en el artículo sobre drenaje de aguas lluvias.
5. Hidrología en Proyectos de Generación de Energía Hidráulica.
El producto que entrega un proyecto de Generación de Energía Hidráulica es Energía en un tiempo dado. La Energía se expresa en Kilovatios-hora y tiene una formula matemática que responde a la siguiente expresión:
E = K Q H
donde K incluye el Tiempo, la Densidad del Agua y las Dimensiones. Q representa el Caudal y H la Cabeza Neta del Sistema Hidrológico de Generación.
El Sistema Hidrológico de Generación puede ser A Filo de Agua o con Embalse:
Los estudios hidrológicos determinan la capacidad que tiene la fuente para suministrar la demanda de energía, analizan las magnitudes de las crecientes que pueden atacar las obras civiles, cuantifican los procesos de sedimentación y determinan las condiciones de la descarga.
Para cumplir con estos propósitos los estudios hidrológicos se realizan en coordinación con los estudios de Potencia y Energía.
6. Embalses
La necesidad de utilizar embalses en los proyectos de suministro de agua se analiza inicialmente con la Curva de duración de Caudales y posteriormente se utiliza un Modelo de generación estocástica de caudales para afinar los resultados.
Cuando la fuente tiene capacidad suficiente para suministrar la demanda durante el ciento por ciento del tiempo no es necesario utilizar embalses. Algunas veces, a pesar de que la fuente no tenga la capacidad suficiente, se asume el riesgo de que se presenten deficiencias en el suministro y se programan racionamientos para evitar los costos adicionales que representa la construcción de un embalse. Esta decisión no es recomendable cuando se trata de suministrar agua para acueductos pero puede ser factible en los suministros para riego o para generación de energía hidráulica.
La operación de un embalse o de una serie de embalses se simula mediante un modelo matemático que tiene como componentes las estructuras de descarga y las características geométricas de los embalses, y como variables las entradas de caudal, las entregas al proyecto, los niveles en el embalse y las pérdidas por evaporación e infiltración.
7. Hidrología para estudios de aprovechamiento de Aguas Subterráneas.
Dentro de los estudios de exploración que se realizan cuando se quiere evaluar la posibilidad de extraer aguas subterráneas de manera permanente y segura en una zona determinada resulta indispensable analizar la relación que existe entre la Precipitación, el Caudal Superficial y la Infiltración.
Una parte del agua de Infiltración, conocida como Caudal de Recarga, llega hasta los depósitos de Aguas Subterráneas en la zona de estudio y los alimenta. Otra parte del agua de Infiltración es atrapada por el suelo y el resto drena en forma subsuperficial o se escapa como percolación profunda.
8. Control de Inundaciones
Las magnitudes y los efectos de las inundaciones dependen de las características de las crecientes que son generadas por lluvias intensas, y de otros eventos relacionados con ellas, como son los deslizamientos de taludes, la formación y el rompimiento de presas naturales, y las obstrucciones al flujo por destrucción de obras civiles.
