Hidrología - Imagen: ciccp.es

La hidrología o cómo entender el comportamiento del agua en la naturaleza

En el campo de la ingeniería civil, la hidrología es un área fundamental  que estudia el comportamiento del agua en la naturaleza. Este conocimiento es fundamental para el diseño y la planificación de obras hidráulicas, desde pequeñas estructuras hasta grandes proyectos de infraestructura como presas y canales.

En este artículo, encontrarás una visión general de los conceptos más importantes de la hidrología y cómo se aplican en la práctica. Además, exploraremos algunas de las herramientas y técnicas más comunes utilizadas por los ingenieros hidráulicos.

Qué es la hidrología

Si no sabes qué es la hidrología debes saber que es la ciencia de la que dispone la ingeniería para elaborar predicciones acerca de la disponibilidad de agua, lo que la convierte en una de las necesidades propias en el diseño y proyecto de obras hidráulicas.

El U.S. Federal Council for Science and Technology (1962) define hidrología como la de ciencia que trata del Agua en la Tierra, su ocurrencia, circulación y distribución, sus propiedades físicas y químicas y su reacción con el medio, incluyendo su relación con los seres vivos.

Qué estudia la hidrología

La hidrología se ocupa del estudio científico del agua, su movimiento y distribución, sus propiedades físico-químicas y sus efectos en relación con el medio ambiente, la atmósfera y los seres vivos, estudiando el ciclo hidrológico y los recursos de agua.

Un estudio hidrológico tiene diferentes características dependiendo del enfoque profesional y la base de conocimiento utilizada en la investigación. En todo caso, los estudios hidrológicos requieren el análisis de la información hidrometeorológica disponible (series de precipitaciones, caudales, temperatura, evaporación y otros).

La Hidrogeología es la ciencia dedicada al estudio y modelización del agua subterránea.

Hidrología urbana

La hidrología urbana, según la define la UNESCO, es la rama de la hidrología que estudia la hidrología de zonas urbanas y metropolitanas, lugares donde predominan las superficies casi impermeables y el relieve del terreno es marcadamente artificial, analizando el efecto del desarrollo urbano.

Hidrología superficial

Algunos de los procesos hidrológicos que estudia la hidrología superficial son la hidráulica de los abanicos aluviales, la respuesta a las precipitaciones y el escurrimiento, las relaciones de inundación y frecuencia de volumen en arroyos efímeros, la calidad del agua en arroyos y cuencas hidrográficas, transporte de sedimentos y contaminantes y los impactos sobre los ecosistemas acuáticos.

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Estos estudios proporcionarán mejores herramientas para la investigación y gestión hidrológica, incluyendo pronósticos de flujo, restauración de corredores de arroyos, predicción de los efectos de los incendios en la escorrentía superficial y la erosión, manejo de aguas pluviales y comprensión de los impactos de los cambios deuso de la tierra sobre la calidad y cantidad de sistemas hidrológicos.

Ciclo  hidrológico

El ciclo hidrológico es el proceso natural por el cual el agua se mueve a través de la tierra y la atmósfera. Comienza con la evaporación del agua desde la superficie terrestre y los cuerpos de agua, como ríos y lagos. La evaporación crea vapor de agua que se eleva a la atmósfera y se condensa en nubes. Las nubes luego liberan agua en forma de lluvia, nieve o granizo. Esta agua vuelve a la superficie terrestre, donde se acumula en ríos, lagos y acuíferos.

Cuenca hidrográfica

Una cuenca hidrográfica es el área de la superficie por donde el agua de lluvia escurre y transita o drena a través de una red de corrientes que fluyen hacia una corriente principal y, por esta, hacia un punto común de salida (lago, presa o el mar).

Las partes de una cuenca son: cuenca alta (zona donde nace el río), cuenca media y cuenca baja (cono de deyección).

Las cuencas hidrográficas, según donde drenen o desemboquen sus aguas, pueden ser exorreicas (drenan sus aguas al mar), endorreicas (en lagos o lagunas sin conexión con el mar) y arreicas (las aguas se evaporan o filtran en el terreno antes de encauzarse).

Una cuenca hidrográfica están delimitada por sus cuencas vecinas por la línea divisoria de aguas (parteaguas). El agua de lluvia caída a cada lado de la divisoria desemboca en ríos distintos.

Balance hídrico

El balance hídrico es la cantidad de agua que entra y sale de una cuenca hidrográfica en un período determinado. Para calcular el balance hídrico, es necesario tener en cuenta factores como la precipitación, la evaporación, la escorrentía y la infiltración.

Precipitación

La precipitación es cualquier forma de agua que cae del cielo, como lluvia, nieve, granizo o llovizna. La cantidad de precipitación que cae en un área determinada se conoce como la precipitación media anual. La precipitación es fundamental para el ciclo hidrológico y es un factor clave en la hidrología.

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Escorrentía

La escorrentía es el movimiento del agua sobre la superficie del suelo o en el subsuelo. La escorrentía superficial se produce cuando la lluvia o la nieve se acumulan en la superficie del suelo y fluyen hacia ríos, arroyos y lagos. La escorrentía subterránea se produce cuando el agua se infiltra en el suelo y fluye hacia acuíferos subterráneos.

Maestría en hidrología

La especialización en hidrología permite aplicar el conocimiento científico y las matemáticas a la resolución de los problemas relacionados con el agua en la sociedad: disponibilidad, cantidad y calidad.

La Hidrología ofrece una variedad de opciones de carrera interesantes y desafiantes. El trabajo de los hidrólogos es tan variado como los usos del agua, desde la planificación de proyectos de agua interestatales de gran presupuesto hasta el asesoramiento a los propietarios con problemas de drenaje en su patio trasero.  Estos son algunos de los trabajos de los hidrólogos:

  • Encontrar suministros de agua para las ciudades o las granjas de regadío
  • Estimación del volumen de agua subterránea almacenada
  • Control de las crecidas de los ríos o la erosión del suelo.
  • Protección del medio ambiente: prevenir o limpiar la contaminación o ubicar sitios para la eliminación segura de los desechos peligrosos.
  • Estudio de las consecuencias de las emisiones de yacimientos o el efecto de fugas de tanques subterráneos de almacenamiento de petróleo.

Como científico o ingeniero capacitado en hidrología podrás estar involucrado tanto en investigaciones de campo como en trabajos de oficina:

  • En el campo, pueden recopilar datos básicos, supervisar las pruebas de calidad del agua, dirigir a las cuadrillas y trabajar con el equipo. Muchos trabajos requieren viajar. Así que, si quieres ser hidrólogo debes saber que puedes pasar un tiempo considerable realizando trabajos de campo en lugares remotos y accidentados.
  • En la oficina, los hidrólogos hacen muchas cosas, como interpretar los datos hidrológicos y realizar análisis para determinar los posibles suministros de agua. Gran parte del trabajo de oficina se basa en organizar, resumir y analizar grandes cantidades de datos para modelar estudios como la predicción de inundaciones y las consecuencias de las emisiones de yacimientos o el efecto de fugas de tanques de almacenamiento de petróleo subterráneos.

Si estás planeando convertirte en hidrólogo necesitarás una buena base de matemáticas, física, estadística, química, geología, informática y biología. Y mucho mejor si cuentas con suficientes antecedentes en otras materias como economía, derecho ambiental, finanzas públicas o política gubernamental, ya que necesitarás comunicarte con expertos en estos campos y comprender las implicaciones de tu profesión.

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Herramientas hidrológicas

Existen numerosas herramientas y técnicas utilizadas por los ingenieros hidráulicos para la planificación y el diseño de proyectos hidrológicos. A continuación, presentamos algunas de las herramientas más comunes:

  • SIG (Sistemas de Información Geográfica) son herramientas informáticas utilizadas para analizar y representar datos geográficos. En hidrología, se utilizan para identificar las características de una cuenca hidrográfica, como su área, su pendiente y su uso del suelo.
  • HEC-RAS es un software utilizado para modelar el flujo de agua en ríos y arroyos. Se utiliza para determinar los niveles de inundación y para el diseño de estructuras hidráulicas, como puentes y canales.
  • HEC-HMS es un software desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos que se utiliza para modelar el comportamiento hidrológico de una cuenca hidrográfica. Es una herramienta muy precisa y se utiliza en proyectos de gran envergadura, como presas y embalses.
  • HidroEsta permite evaluar si una serie de datos se ajustan a una serie de distribuciones, calcular a partir de la curva de variación estacional o la curva de duración, eventos de diseño con determinada probabilidad de ocurrencia, realizar el análisis de una tormenta y calcular intensidades máximas, a partir de datos de pluviogramas, cálculos de aforos realizados con correntómetros o molinetes, cálculo de caudales máximos, con métodos empíricos y estadísticos, cálculos de la evapotranspiración y cálculo del balance hídrico.

Libros de hidrología

En resumen

La hidrología es un área fundamental en la ingeniería civil que estudia el comportamiento del agua en la naturaleza. El conocimiento de la hidrología es esencial para el diseño y la planificación de proyectos hidráulicos, desde pequeñas estructuras hasta grandes proyectos de infraestructura.

En este artículo hemos presentado una visión general de los conceptos más importantes de la hidrología y algunas de las herramientas y técnicas utilizadas por los ingenieros hidráulicos. Esperamos que esta información te sea útil en su trabajo y le ayude a comprender mejor los desafíos y oportunidades que presenta la hidrología.

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