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Lección 1. Definición e historia de la hidrología La hidrología proviene de las raíces hidro y logía que pueden expresarse como el estudio del agua o de las aguas. Sin embargo una de las definiciones más completas ha sido la suministrada por el ingeniero Chino Ven Te Chow fundador y editor en jefe de Handbook of Applied Hidrology (1964), quien dijo que la hidrología es la ciencia que estudia el agua en cuanto a su origen, distribución y circulación sobre la superficie terrestre, teniendo en cuenta sus propiedades, físicas, químicas y su relación con el medio ambiente.

La hidrología como ciencia es relativamente antigua. Civilizaciones tan antiguas como la Griega, con su pensadores trataron de explicar el por que de la lluvia, por que los ríos fluían. Fue el filosofo griego Anaxágoras quien dio una explicación al proceso, donde intuyo que las lluvias provenían de la evaporación del agua de mar por parte del sol. Posteriormente Teofrasto y el romano Marco Vitruvio basados en las ideas de Anaxágoras, definieron lo que hoy conocemos como ciclo hidrológico. Las civilizaciones asiáticas, generaron una aproximación más de medición, para lo cual llevaron registros sistemáticos de precipitaciones, caída de nieve y viento, llegando a una teoría sobre el ciclo hidrológico tal como la conocemos hoy, alrededor del 900 – 400 A.C., sin embargo por su poca comunicación con occidente, sus teorías no impactaron significativamente el conocimiento del resto del mundo.

Durante la edad media y el renacimiento el concepto de hidrología no avanzó en gran medida, hasta que Leonardo da Vinci realizó mediciones sistemáticas de velocidades en diferentes cauces, con lo que llegó a la conclusión que el agua es más rápida en la superficie que en el fondo.

En la era moderna varios científicos aportaron sus teorías para la consolidación de lo que hoy conocemos como hidrología. Entre ellos tenemos: Dalton en 1802 describió un principio para la evaporación; Hagen y Poiseuille en 1839, describieron una teoría para el flujo laminar; Darcy en 1856 presento su ecuación para el flujo en medios porosos; Manning (1891) presentó su ecuación para el flujo en canales abiertos; Hazen en 1914 introdujo el análisis de frecuencia para los máximos de una creciente; Horton en 1933 desarrollo una aproximación a la infiltración y en 1945 presentó su descripción de las cuencas de drenaje (índices de Horton) y finalmente en 1941 Gumbel propuso la ley de valor extremo para estudios hidrológicos. Todas estas teorías independientes ayudaron a consolidar la naciente ciencia de la hidrología hasta que a mediados del siglo XX (70s) alcanzó un reconocimiento definitivo como disciplina. La distribución del agua en la naturaleza, ya sea en las capas superiores de las atmósfera, en la superficie de la tierra o en los horizontes subterráneos del suelo es estudiada por la ciencia de la Hidrología, lo mismo que los métodos o sistemas disponibles para valorar en forma

cualitativa o cuantitativa la magnitud de los fenómenos físicos asociados con el movimiento y distribución de estas aguas. La Hidrología en su conjunto depende del clima que es la resultante de la influencia que ejercen los factores humedad, temperatura, luz solar, viento, presión atmosférica y cuya manifestación diaria constituye el tiempo. En cualquier lugar las variables atmosféricas o factores del clima varían, de acuerdo, con la región geográfica, la topografía, la proximidad a las cordilleras, los mares, los suelos, la vegetación, el hombre y el tiempo. De lo anterior surgen los macro y los microclimas. El primero incluye variables atmosféricas en la masa del aire libre, encima de la superficie de la tierra y se miden a unos cuantos metros sobre el nivel del mar registradas en las estaciones meteorológicas y que se refieren a temperatura, precipitación, humedad relativa, vientos, presión atmosférica, luz solar y evaporación. En cuanto al microclima se refiere al clima del espacio cercano al suelo donde crecen los cultivos, y depende de la actividad fotosintética, la transpiración, el sombreado mutuo de las plantas, cubierta del suelo, humedad, aireación y otros factores que lo diferencian del macroclima, haciéndolo mas importante para el agricultor y el ganadero. En conclusión la Hidrología está influenciada por es parte del medio ambiente que denominamos clima, tiene una naturaleza muy compleja y depende de variables atmosféricas, entre las cuales las mayores son la humedad, la temperatura y la luz solar. El ciclo hidrológico, representa el concepto fundamental en hidrología, ya que explica como es el comportamiento del agua a lo largo de la superficie terrestre. En la Tierra el agua, se mueve en el espacio llamado hidrósfera, que es la zona definida por la capa inferior de la atmósfera y la capa superior de la litósfera (Corteza terrestre).

El ciclo hidrológico es un ciclo cerrado, es decir se repite indefinidamente, en el cual el agua contenida en los océanos y en la superficie terrestre es evaporada por la acción del sol y la respiración de las plantas y convertida en vapor de agua.

Este vapor viaja por la atmósfera (en forma de nubes) hasta que se eleva lo suficiente para condensarse. En este punto retorna a la superficie terrestre en forma de lluvia o nieve. El agua que cae en la superficie terrestre puede tomar varios caminos: Puede ser interceptada por la vegetación (Hojas y tallos, plantas epifitas), convertirse en flujo superficial sobre el suelo (escorrentía) hasta llegar a un cuerpo de agua (Río, quebrada, lago o laguna) o puede infiltrarse hasta llegar a los acuíferos (agua subterránea). Es importante anotar que parte de esta agua, sobre todo la retenida en la vegetación y la de escorrentía se puede evaporar directamente por acción del sol, con lo que no regresa al mar. En la Figura 1, se presenta un esquema del ciclo hidrológico.

El agua en la superficie terrestre presenta aproximadamente la siguiente distribución.

En términos hidrológicos es importante cuantificar o hacer un balance de agua que pasa por un sistema dado. El balance tiene en cuenta las entradas, las salidas y la variación en el almacenamiento del sistema.

Las entradas están definidas por: Precipitación (P) en forma de Lluvia y/o nieve, agua de escorrentía (Qgin), agua superficial (Qin) y aguas subterráneas entrantes (Gin). Las salidas están definidas por: Evaporación (Es), transpiración (Ts), agua de escorrentía (Qgout), agua superficial (Qout), infiltración (I) y aguas subterráneas salientes (Gout). Ver Figura 2.

La variación en el almacenamiento está definida como la diferencia entre lo que entra y lo que sale y está definido por la ecuación (1), definido para un volumen de control, que se define como la porción de corteza terrestre a la cual se le va a determinar la variación en el almacenamiento.

Sumando y reagrupando términos tenemos:

El balance hídrico, como se observa en la ecuación anterior retoma toda el agua que atraviesa las barreras del volumen de control, o sea que tiene en cuenta tanto el agua superficial como la subterránea. Sin embargo, en términos prácticos lo que se hace normalmente es determinar el balance del agua superficial, es decir obtener valores de precipitación, evaporación, transpiración, escorrentía y de aguas superficiales para una zona dada. ESUMEN HISTORIA

DE

LA

HIDROLOGIA

El agua es el requisito primordial para la existencia de la vida y por lo tanto ha sido el empeño del hombre desde tiempos inmemoriales para utilizar los recursos hídricos disponibles. La hidrología ha sido un tema de la investigación y de la ingeniería por milenios. Por ejemplo, en cerca de 4000 B.C. el Nilo fue contenido para mejorar productividad agrícola de tierras

previamente estériles. Los pioneros de la ciencia moderna de la hidrología incluyen a Pierre Perrault, Edme Mariotte y Edmund Halley. Midiendo la precipitación, la salida, y el área del drenaje, Perrault demostró que la precipitación era suficiente explicar el flujo de la jábega. Velocidad combinada Marriotte y medidas seccionadas transversalmente del río para obtener descarga, otra vez en la jábega. Halley demostró que la evaporación del mar mediterráneo era suficiente explicar la salida de los ríos que fluían en el mar. Los avances en el décimo octavo siglo incluyeron Bernoulli piezómetro y ecuación de Bernoulli, por Daniel Bernoulli, Tubo Pitot. El diecinueveavo siglo consideró el desarrollo en hidrología de la agua subterránea, incluyendo la ley de Darcy, el fórmula bien de Dupuit-Thiem, y Hagen Poiseuille ecuación capilar del flujo.Desde los años 50, la hidrología se ha acercado con una base más teórica que en el pasado, facilitadapor avances en la comprensión física de procesos hidrológicos y a la visión que ocupan los niveles de decisión política y de gestión hidrológica. “En la hidrología venezolana llama la atención la ausencia de una referencia histórica especifica. Por ello se ha reunido y ordenado mucha información dispersa en numerosos artículos, informes técnicos y textos, dando el mayor énfasis a la presentación objetiva y resumida de los hechos y sus protagonistas, sin comentar el contexto histórico en que se circunscriben” (G. Silva León 1999)

Hidrología La hidrología es el estudio del movimiento, distribución y calidad del agua en todas las zonas de la Tierra, y se dedica tanto al ciclo hidrológico como a los recursos de agua. Los hidrólogos trabajan en ciencias ambientales o geológicas, geografía física, e ingeniería civil y ambiental. Los dominios de la hidrología incluyen la hidrometeorología, la hidrología superficial, la hidrogeología, la administración del drenaje y la calidad del agua. La oceanografía y la meteorología no están incluidas porque en ellas el agua es sólo uno de muchos aspectos importantes. La investigación hidrológica es útil en cuanto que nos permite entender mejor el mundo en el que vivimos, y también proporciona conocimientos para la ingeniería ambiental, política y planificación.

Historia de la hidrología La hidrología ha sido objeto de investigación e ingeniería desde hace milenios. Por ejemplo, sobre el año 4000 a.C. el Nilo fue represado para mejorar la productividad agrícola de las tierras, que antes eran estériles. Las ciudades de Mesopotamia fueron protegidas de los desbordamientos con altas paredes de tierra. Los acueductos fueron construidos por los antiguos griegos y romanos, mientras que en China se construyeron obras para controlar las inundaciones y la irrigación. Los cingaleses usaron la hidrología para construir las complejas obras de irrigación de Sri Lanka, e inventaron válvulas que permitieron la construcción de grandes embalses, presas y canales que todavía funcionan. Marcus Vitruvius, en el siglo I d.C., describió una teoría filosófica del ciclo hidrológico, en la cual se decía que la precipitación que cae en las montañas se infiltra en la superficie de la tierra y

provoca corrientes y brotes en las tierras bajas. Con la adopción de un acercamiento más científico, Leonardo da Vinci y Bernard Palissy alcanzaron de forma independiente una representación exacta del ciclo hidrológico. Hasta el siglo XVII no empezaron a cuantificarse las variables hidrológicas. Los pioneros de la ciencia moderna de la hidrología fueron Pierre Perrault, Edme Mariotte y Edmund Halley. Midiendo la precipitación, laescorrentía y el área de drenaje, Perrault demostró que la precipitación era suficiente para explicar el flujo del Sena. Marriotte combinó la velocidad y las medidas de corte transversal del río para obtener la descarga, de nuevo en el Sena. Halley demostró que la evaporación del Mar Mediterráneo era suficiente para explicar la efusión de los ríos que fluyen al mar. Los avances durante el siglo XVIII incluyeron el piezómetro de Bernoulli y la ecuación de Bernoulli (obtenidos por Daniel Bernoulli), así como el tubo de Pitot. En el siglo XIX se desarrolló la hidrología de agua subterránea, con la ley de Darcy, la fórmula de Dupuit-Thiem y la ecuación del flujo capilar de Hagen-Poiseuille. Los análisis racionales comenzaron a sustituir al empirismo en el siglo XX, mientras que las agencias gubernamentales comenzaban sus propios programas de investigación hidrológicos. De particular importancia fue la unidad hidrográfica de Leroy Sherman, la teoría de lainfiltración de Robert E. Horton y la prueba/ecuación de los acuíferos de C.V. Theis. Desde los años 1950, el estudio de la hidrología ha tenido una base más teórica que en el pasado, gracias a los avances en el entendimiento físico de los procesos hidrológicos y por el uso de ordenadores y sistemas de información, sobre todo geográficos.

Ramas de la hidrología * Hidrología química: estudio de las características químicas del agua. * Ecohidrología: estudio de las interacciones entre los organismos vivos y el ciclo hidrológico. * Hidrogeología: estudio de la presencia y movimiento del agua en acuíferos. * Hidroinformática: adaptación de la tecnología de la información a la hidrología y sus aplicaciones a los recursos de agua. * Hidrometeorología: estudio de la transferencia de agua y energía entre las superficies de tierra y agua y la atmósfera inferior. * Hidrología de isótopos: estudio de las firmas isotópicas del agua. * Hidrología superficial: estudio de los procesos hidrológicos que tienen lugar en la superficie de la Tierra o cerca de ella. Campos relacionados * * * * * * * * * *

Química acuática Ingeniería civil Climatología Ingeniería ambiental Geomorfología Hidrografía Ingeniería hidráulica Limnología Oceanografía Geografía física

Medidas hidrológicas El movimiento del agua por la Tierra puede ser medido de varias formas. Esta información es importante tanto para la evaluación de los recursos de agua como para el entendimiento de los procesos implicados en el ciclo hidrológico. Lo siguiente es una lista de dispositivos usados por los hidrólogos y lo que miden: * Disdrómetro - características de precipitación. * Olla de evaporación de Symon - evaporación. * Infiltrómetro - infiltración. * Piezómetro - presión de agua subterránea y, por inferencia, profundidad del agua subterránea. * Radar - propiedades de las nubes, estimación de la tasa de lluvia, y detección de nieve y granizo. * Pluviómetro - lluvia y nevada. * Satélite - identificación de áreas lluviosas, estimación de la tasa de lluvia, uso y cobertura de la tierra, humedad del suelo. * Higrómetro - humedad. * Corrientómetro - flujo de corriente. * Tensiómetro - humedad de suelo. * Reflectómetro de dominio temporal - humedad de suelo. * Sonda de capacitancia - humedad del suelo.

Predicción hidrológica Las observaciones de los procesos hidrológicos se usan para hacer predicciones sobre el futuro comportamiento de los sistemas hidrológicos (flujo de agua y calidad del agua). Uno de los principales intereses actuales en la investigación hidrológica es la Predicción en Cuencas No calibradas (BAR), es decir, en cuencas donde existen muy pocos datos o ninguno. Hidrología estadística Analizando las propiedades estadísticas de los archivos hidrológicos, como la precipitación o el flujo de un río, los hidrólogos pueden estimar los futuros fenómenos hidrológicos. Esto, sin embargo, asume que las características de los procesos permanecen sin alterar. Estas estimaciones son importantes para ingenieros y economistas, de modo que pueda hacerse un análisis de riesgo apropiado para influir en las decisiones sobre inversión en la futura infraestructura y determinar las características de fiabilidad de la producción de sistemas de abastecimiento de agua. La información estadística se utiliza para formular reglas de operaciones para presas grandes que forman parte de sistemas que incluyen demandas agrícolas, industriales y residenciales. Modelos hidrológicos Los modelos hidrológicos son representaciones conceptuales simplificadas de una parte del ciclo hidrológico. Se usan principalmente para la predicción hidrológica y para entender los procesos hidrológicos. Hay dos tipos principales de modelos hidrológicos: * Modelos basados en datos. Estos modelos son sistemas de caja negra, que usan conceptos

matemáticos y estadísticos para asociar una determinada entrada (por ejemplo, precipitación) con un modelo de salida (por ejemplo, escorrentía). Las técnicas que suelen usarse son la regresión, funciones de transferencia, redes neurales e identificación de sistema. Estos modelos son conocidos como modelos de hidrología estocásticos. * Modelos basados en descripciones del proceso. Estos modelos tratan de representar los procesos físicos observados en el mundo real. Contienen representaciones de escorrentía superficial, flujo subsuperficial, evapotranspiración y flujo de canal, pero pueden ser mucho más complicados. Estos modelos son conocidos como modelos hidrológicos deterministas. Pueden subdividirse en modelos de un solo evento y modelos de simulación continua. La investigación reciente sobre modelos hidrológicos trata de tener un acercamiento más global para entender el comportamiento de los sistemas hidrológicos, de manera que se puedan obtener mejores predicciones y afrontar los principales desafíos en la administración de los recursos de agua.

Transporte hidrológico El movimiento del agua es un medio significativo por el cual otros materiales, como el suelo o los contaminantes, son transportados de un lugar a otro. Desde los años 60, se han desarrollado modelos matemáticos bastante complejos, facilitados por la disponibilidad de ordenadores de alta velocidad. Las clases de contaminantes más comunes que se analizan son nutrientes, pesticidas, y sólidos y sedimentos disueltos.

Reservorios de agua y tiempos de residencia Reservorios de agua

Reservorio de agua

Volumen de agua Porcentaje del total de agua 6 (10 km³) Océanos 1370 97.25 Casquetes polares y glaciares 29 2.05 Agua del suelo 9.5 0.68 Lagos 0.125 0.01 Humedad del suelo 0.065 0.005 Atmósfera 0.013 0.001 Ríos y corrientes 0.0017 0.0001 Biosfera 0.0006 0.00004 En el contexto del ciclo hidrológico, un reservoriorepresenta el agua contenida en las diferentes etapas dentro del ciclo. El reservorio más grande lo constituyen los océanos, que contienen el 97% del agua de la Tierra. La siguiente cantidad más grande (el 2%) se almacena en forma sólida en los casquetes polares y glaciares. El agua contenida dentro de todos los organismos vivos representa el reservorio más pequeño. El volumen de agua en los reservorios de agua dulce, en particular aquellos que están disponibles para uso humano, son importantes recursos acuíferos.

Tiempos de residencia del agua El tiempo de residencia de un reservorio dentro del ciclo hidrológico es el tiempo medio que una molécula de agua pasará en esa reserva (ver la tabla). Es una medida de la edad media del agua en ese reservorio, aunque parte del agua pase mucho menos tiempo que el promedio y otra parte mucho más tiempo.

Reservorio de agua Océanos Glaciares Cubierta de nieve estacional Humedad del suelo Agua del suelo: superficial Agua del suelo: profunda Lagos Ríos Atmósfera

Tiempo de residencia promedio 3200 años 20 a 100 años 2 a 6 meses 1 a 2 meses 100 a 200 años 10000 años 50 a 100 años 2 a 6 meses 9 días

El agua subterránea puede pasar más de 10000 años bajo la superficie de la Tierra antes de salir. Al agua subterránea más antigua se le llama agua fósil. Sin embargo, el agua almacenada en el suelo permanece allí muy brevemente, porque se extiende poco a través de la tierra y se pierde fácilmente por evaporación, transpiración, corrientes o recarga de agua subterránea. Después de la evaporación, el agua permanece en la atmósfera durante aproximadamente 9 días antes de condensarse y caer a la Tierra comoprecipitación. En hidrología, los tiempos de residencia pueden estimarse de dos formas. El método más común se basa en el principio de conservación de la masa y asume que la cantidad de agua en un

reservorio dado es aproximadamente constante. Con este método, los tiempos de residencia se estiman dividiendo el volumen del reservorio por la tasa a la cual el agua entra o sale del mismo. Conceptualmente, esto es equivalente al cronometraje de cuánto tiempo tardaría el reservorio vacío para llenarse si no saliera nada de agua (o cuánto tiempo tardaría el reservorio lleno en vaciarse si no entrara nada de agua). Un método alternativo consiste en estimar los tiempos de residencia usando técnicas isotópicas. Este método está ganando popularidad, en particular para datar aguas subterráneas.

Efectos sobre la civilización humana La civilización ha prosperado históricamente alrededor de los principales ríos y canales. Mesopotamia, llamada "cuna de la civilización", estuvo situada entre los ríos principales Tigris y Eufrates. La sociedad antigua de los egipcios dependía completamente del Nilo. Las metrópolis grandes como Rotterdam, Londres, Montreal, París, Ciudad de Nueva York, Shanghai, Tokio, Chicago y Hong Kong deben su éxito en parte a su accesibilidad al agua y la extensión consiguiente del comercio. Las islas con puertos de agua seguros, como Singapur, han prosperado por la misma razón. En sitios como África del Norte y el Oriente Medio, donde el agua es más escasa, el acceso al agua potable era y es un factor fundamental en el desarrollo humano.

Salud y contaminación El agua adecuada para el consumo humano se llama agua potable. El agua que no es potable puede hacerse potable por destilación (calentándose hasta que se convierta en vapor de agua, y luego capturando el vapor sin las impurezas), o por otros métodos (sustancias químicas o tratamiento por calor que matan las bacterias). A veces se le llama agua segura al agua potable con un umbral de calidad inferior (es decir, eficaz para la nutrición de personas que tienen poco acceso al agua). El agua que no es adecuada para la bebida, pero no es dañina para las personas cuando se usa para nadar o bañarse, suele llenarse agua segura para el baño. El cloro es un irritante de la piel y las membranas mucosas que se usa para hacer segura el agua para el baño o la bebida. Su uso es supervisado por regulaciones estatales (típicamente 1 parte por millón (ppm) para el agua potable, y 1-2 ppm para el agua de baño). El agua cada vez es más escasa en ciertos sitios, y su disponibilidad es de gran interés social y económico. Actualmente, casi un billón de personas alrededor del mundo beben agua no potable de forma habitual. La mayor parte de los países aceptaron, en la cumbre del G8 de 2003, el objetivo para 2015 de reducir a la mitad el número de personas en el mundo que no tienen acceso a agua segura y saneada. Incluso si se alcanza este difícil objetivo, quedarán aproximadamente quinientos millones de personas sin acceso a agua potable segura, y más de un billón sin acceso a agua potabilizada. La pobre calidad del agua y una potabilización ineficaz son potencialmente mortales, provocando 5 millones de muertes por año a causa del agua contaminada. El agua, sin embargo, no es un recurso finito (como el petróleo), ya que se pone en circulación continuamente como agua potable con las precipitaciones en cantidades mucho más altas que el consumo humano. Por lo tanto, el agua que no es renovable es la cantidad relativamente pequeña de agua que está en reserva en la Tierra (aproximadamente el 1% de nuestro suministro de agua potable, que se rellena en los acuíferos alrededor de entre 1 a 10

años). Lo que escasea es la distribución de agua potable y de irrigación, más que la cantidad actual que existe en la Tierra. Los países pobres en agua usan la importación como método primario para obtener el agua (lo suficiente para el consumo humano local). En los países en vías de desarrollo, el 90% de toda el agua residual todavía llega sin tratar a los ríos y corrientes locales. Alrededor de 50 países, con un tercio de la población mundial, también sufren de problemas por agua, y 17 de ellos extraen más agua anualmente de la que es recargada por sus ciclos de agua naturales. El problema no sólo afecta a las fuentes de agua dulce superficiales, como los ríos y lagos, sino que también degrada el agua subterránea.

HISTORIA DE LA HIDROLOGIA INTRODUCCIÓN La Hidrología se plantea como la ciencia que permite estudiar el agua sobre la superficie terrestre, teniendo en cuenta sus interacciones. Para los profesionales del sector agropecuario, este conocimiento se está volviendo cada día más necesario debido a los cambios que está sufriendo el clima global debido al calentamiento. Es imprescindible pronosticar y predecir la oferta de recursos hídricos para el presente y futuro, para así poder tomar las previsiones necesarias mediante la planeación de las explotaciones asesoradas. Este trabajo data de los sucesos históricos que han revolucionado la hidrología, en el cual se detallan etapa por etapa cada uno de los hechos de mayor énfasis hasta la actualidad. Entre los cuales podemos citar; los periodos de la antigüedad, especulación, observación, medición, experimentación, empirismo, racionalización, teorización y modernización. HISTORIA DE LA HIDROLOGÍA La hidrología se ha desarrollado como ciencia en respuesta a la necesidad de comprender el complejo sistema hídrico de la Tierra y ayudar a solucionar los problemas de agua. Los hidrólogos juegan un papel importante en la búsqueda de soluciones a los problemas del agua y, para los que estudien hidrología, los retos son interesantes. La hidrología proviene de las raíces hidro y logía que pueden expresarse como el estudio del agua o de las aguas. Sin embargo una de las definiciones más completas ha sido la suministrada por el ingeniero Chino Ven Te Chow fundador y editor en jefe de Handbook of Applied Hidrology (1964), quien dijo que la hidrología es la ciencia que estudia el agua en cuanto a su origen, distribución y circulación sobre la superficie terrestre, teniendo en cuenta sus propiedades, físicas, químicas y su relación con el medio ambiente. La hidrología como ciencia es relativamente antigua. Civilizaciones tan antiguas como la griega, con sus pensadores trataron de explicar el porqué de la lluvia, porque los ríos fluían. Fue el filósofo griego Anaxágoras quien dio una explicación al proceso, donde intuyo que las lluvias provenían de la evaporación del agua de mar por parte del sol. Posteriormente Teofrasto y el romano Marco Vitruvio basados en las ideas de Anaxágoras, definieron lo que hoy conocemos como ciclo hidrológico. Las civilizaciones asiáticas, generaron una aproximación más de medición, para lo cual llevaron registros sistemáticos de precipitaciones, caída de nieve y viento, llegando a una teoría sobre el ciclo hidrológico tal como la conocemos hoy, alrededor del 900 – 400 A.C., sin embargo por su poca comunicación con occidente, sus teorías no impactaron significativamente el conocimiento del resto del mundo. Durante la edad media y el renacimiento el concepto de hidrología no avanzó en gran medida, hasta que Leonardo da Vinci realizó mediciones sistemáticas de velocidades en diferentes cauces, con lo que llegó a

la conclusión que el agua es más rápida en la superficie que en el fondo. En la era moderna varios científicos aportaron sus teorías para la consolidación de lo que hoy conocemos como hidrología. Entre ellos tenemos: Dalton en 1802 describió un principio para la evaporación; Hagen y Poiseuille en 1839, describieron una teoría para el flujo laminar; Darcy en 1856 presento su ecuación para el flujo en medios porosos; Manning (1891) presentó su ecuación para el flujo en canales abiertos; Hazen en 1914 introdujo el análisis de frecuencia para los máximos de una creciente; Horton en 1933 desarrollo una aproximación a la infiltración y en 1945 presentó su descripción de las cuencas de drenaje (índices de Horton) y finalmente en 1941 Gumbel propuso la ley de valor extremo para estudios hidrológicos. Todas estas teorías independientes ayudaron a consolidar la naciente ciencia de la hidrología hasta que a mediados del siglo XX (70s) alcanzó un reconocimiento definitivo como disciplina. ELEMENTOS BÁSICOS DE HIDROLOGÍA La distribución del agua en la naturaleza, ya sea en las capas superiores de las atmósfera, en la superficie de la tierra o en los horizontes subterráneos del suelo es estudiada por la ciencia de la Hidrología, lo mismo que los métodos o sistemas disponibles para valorar en forma cualitativa o cuantitativa la magnitud de los fenómenos físicos asociados con el movimiento y distribución de estas aguas. La Hidrología en su conjunto depende del clima que es la resultante de la influencia que ejercen los factores humedad, temperatura, luz solar, viento, presión atmosférica y cuya manifestación diaria constituye el tiempo. En cualquier lugar las variables atmosféricas o factores del clima varían, de acuerdo, con la región geográfica, la topografía, la proximidad a las cordilleras, los mares, los suelos, la vegetación, el hombre y el tiempo. De lo anterior surgen los macro y los microclimas. El primero incluye variables atmosféricas en la masa del aire libre, encima de la superficie de la tierra y se miden a unos cuantos metros sobre el nivel del mar registrado en las estaciones meteorológicas y que se refieren a temperatura, precipitación, humedad relativa, vientos, presión atmosférica, luz solar y evaporación. En cuanto al microclima se refiere al clima del espacio cercano al suelo donde crecen los cultivos, y depende de la actividad fotosintética, la transpiración, el sombreado mutuo de las plantas, cubierta del suelo, humedad, aireación y otros factores que lo diferencian del macroclima, haciéndolo más importante para el agricultor y el ganadero. En conclusión la Hidrología está influenciada por es parte del medio ambiente que denominamos clima, tiene una naturaleza muy compleja y depende de variables atmosféricas, entre las cuales las mayores son la humedad, la temperatura y la luz solar. EVOLUCIÓN HISTORIA DE LA HIDROLOGÍA Antigüedad Una presa sobre el río Nilo en Egipto, 3200 A.C. Los ríos Tigris y Eufrates en Mesopotamia, 3000 A.C. El río Yellow en China, 3000 A.C. El río Indus en India 2500 A.C. México (centro del país) 800 A.C PERIODO DE ESPECULACIÓN Antiguedad a 1400 d.c. Griegos y Romanos (Homero, Tales, Platón, Aristotoles; Seneca y Plinio) especularon sobre la concepción del ciclo hidrológico. Sin embargo alrededor de 100 a.c. quien se acercó más al concepto fue un Ingeniero Romano Marcus Vitruvius Pollio que relacionó los conceptos de lluvia y nieve con agua subterránea.

PERIODO DE OBSERVACIÓN -1400 a 1600 d.c. Etapa del renacimiento. Leonardo de Vinci y Etapa del renacimiento. Leonardo de Vinci y Bernard Palissy ampliaron la concepción del ciclo hidrológico (aún por mera observación y análisis) relacionando lluviainfiltración-manantiales. La ingeniería de ríos avanza. PERIODO DE MEDICIÓN (1600-1700). El ciclo hidrológico y sus procesos inicia un ciclo hidrológico y sus procesos inicia un proceso de cuantificación. Pierre Perrault mide caudales en el R. Sena en Paris. Inician estudios sobre los pozos artesianos. PERIODO DE EXPERIMENTACIÓN 1700 a 1800 d.c. Coincide con el desarrollo de la experimentación en Hidráulica (piezometro, teorema de Bernoulli, fórmula de Chezy, tubos de pitot). Se desarrolla la hidrología cuantitativa. PERIODO DE EMPIRISMO (1800-1930) Grandes aportaciones: aforos de aguas superficiales, instrumentación para aforos, vertedores, Manning, Francis, desarrollos en el campo de la evaporación, se de la evaporación, se relaciona precipitación con altitud. Inicia el empirismo. Se desarrolla el método racional. PERIODO DE RACIONALIZACIÓN (1930 A 1950) La hidrología es más analítica que empírica. Sherman desarrolla el Sherman desarrolla el concepto de hidrograma unitario. Horton inicia estudios de infiltración. Theis trabaja en Hidráulica de pozos. Nace la hidrometeorología. Eistein trabaja sobre Eistein trabaja sobre arrastre de sedimentos. Se establecen muchos laboratorios hidráulicos e hidrológicos. PERIODO DE TEORIZACIÓN 1950 a 1990 Computadoras, análisis matemático, instrumentos sofisticados, técnicas de investigación de sofisticados, técnicas de investigación de operaciones, hidrología estocástica. PERIODO DE MODERNIZACIÓN: La tecnología revoluciona a la hidrología • Cartografía Digital • Sistemas de Información Geográfica (GIS) • Grandes bases de datos meteorológicas e hidrológicas: en México ERICIII, CLICOM, BANDAS • Imágenes de satélite: LANDSAT y SPOT para interpretar uso de suelo. • RADAR para pronósticos de lluvia (NEXRAD) • RADAR para pronósticos de lluvia (NEXRAD) • Sistemas de alerta de inundaciones en tiempo real (sensores) • Software: HEC-HMS, SWAT, HEC-RAS.