Hidrología II - Programa


CARRERA

NIVEL

HORAS SEMANALES

HORAS TOTALES

Ingeniería Ambiental 6º semestre 4 horas

64 horas

PRERREQUISITO: Hidrología I

CORREQUISITO: Hidráulica, Estadística II

Fecha de revisión: enero de 2002

JUSTIFICACIÓN

Para el adecuado entendimiento, manejo y consideración de fenómenos del medio físico natural propios de la climatología, el transporte de sedimentos y la hidrología subterránea, el ingeniero deberá adquirir la suficiente preparación con el apoyo del trabajo desarrollado en la mecánica de fluidos, la hidráulica y la hidrología.

OBJETIVO GENERAL

Adquirir la preparación suficiente para entender, evaluar y diseñar soluciones para el manejo del medio físico natural en aspectos relacionados con la climatología, el transporte de sedimentos y la hidrología subterránea, teniendo presente la sostenibilidad del ambiente.

CONTENIDO RESUMIDO Horas
1.   Introducción
2.  
La atmósfera
3.   Radiación solar y balance de calor
4.  
Presión atmosférica.
5.  
Temperatura.
6.  
Humedad atmosférica.
7.  
Vientos
8.  
Simulación y predicción del clima
9.  
Clasificación de climas
10. 
Efectos climáticos a nivel mundial y local
11. 
Transporte de sedimentos y dinámica fluvial
12. 
Aguas subterráneas
13. 
Nociones de hidrología estocástica
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PROGRAMA DETALLADO

1.  INTRODUCCIÓN

Objetivos y alcances del curso.  Importancia de la climatología.  Cambios climáticos a través de la historia.

2.  LA ATMÓSFERA

Estabilidad e inestabilidad atmosférica.  Inversión térmica.  Rosa de los vientos.

3.  RADIACIÓN SOLAR Y BALANCE DE CALOR

Procesos de radiación:  Leyes de Stefan y Kirchoff.  Calor específico. Variación de la radiación.  Ecuación de equilibrio.  Procesos de conducción.  Medición de la radiación.  Efectos de la radiación.

4.  PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Definición.  Presiones en el globo terrestre.  Leyes de los gases:  Charles, Boyle y Dalton.   Ecuación hidrostática.  Medición.  Presión y altimetría.  Mapas de presión.

5.  TEMPERATURA

Influencia de la latitud y altitud sobre la temperatura.  Procesos adiabáticos.  Procesos de mezcla. Variaciones anual y diurna.  Mediciones de temperatura:  Sensibilidad y precisión de instrumentos.  Representación gráfica de datos: mapas de isotermas, gráficos y diagramas.  Influencia de corrientes oceánicas.  Estabilidad  e inestabilidad.  Inversión atmosférica.

6.  HUMEDAD ATMOSFÉRICA

Humedad absoluta y relativa. Temperatura y Sicrometría.  Medición.  Representación gráfica de datos.  Alteración de la humedad.  Medida de flujos.  Procesos de formación de nubes, rocio, calima, neblina, niebla, smog.  Descripción de los diferentes tipos de nubes: cirros, estratos, cúmulos y combinación de éstos.  Nubosidad, altura de la base de las nubes y visibilidad.

7.  VIENTOS

Características del viento.  Rotación de la tierra.  Principales sistemas de vientos y sistemas de vientos zonales y locales. Influencia de continentes y océanos.  Variación con la altitud, corrientes de chorro. El cinturón ecuatorial.

8.  SIMULACIÓN Y PREDICCIÓN DEL CLIMA

Modelos de simulación y predicción:  Tipos, limitaciones, confiabilidad.  Modelo de Lorenz;  impredictibilidad a largo plazo.

Uso de mapas sinópticos e imágenes de satélite.

9.  CLASIFICACIÓN DE CLIMAS

Clasificación según Koppen: Tropical lluvioso, seco, templado, fríos, polares.

Descripción de los diferentes climas en Colombia.

10.  EFECTOS CLIMÁTICOS A NIVEL MUNDIAL Y LOCAL

Cambios climáticos a escalas geológicas e históricas.  Evidencias en glaciares y sedimentos.

Definición, causas y consecuencias de los siguientes fenómenos: Destrucción de la capa de ozono, efecto invernadero, lluvia ácida.  Fenómenos de El Niño y la Niña.

Impactos de las actividades humanas sobre el clima regional y local.

11.  TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Y DINÁMICA FLUVIAL

Producción de sedimentos:  Agentes físicos y biológicos.  Estimación de la producción (Ecuación universal de pérdida de suelos).

Caracterización de sedimentos:  Procedencia, Densidad, Tamaño.

Transporte:  Transporte de fondo y suspendido.  Estimación del transporte de sedimentos (Einstein, Duboys, Barbarrosa, Toffaletti, Graff).

Tipos de cauces y sus características:  Rectos, Meandros, Trenzados.

Perfiles de equilibrio:  agradación, degradación, depositación.

12.  AGUAS SUBTERRÁNEAS

Distribución del agua subterránea. Humedad del suelo-zona intermedia-zona de capilaridad-zona saturada.  Consideraciones geológicas, tipos de acuíferos: libres, confinados.  Flujo de agua subterránea:  Hidrostática, Ley de Darcy, Permeabilidad, Transmisividad. Líneas de flujo y equipotenciales.  Condiciones de borde.  Redes de flujo. Hipótesis de Dupuit.  Flujo en pozos: Flujo permanente  en acuífero libre, Flujo permanente  en acuífero confinado.  Flujo no permanente: método de Theis.  Campos de pozos.  Teoría de las imágenes.  Intrusión de cuñas salinas.

13.  NOCIONES DE HIDROLOGÍA ESTOCÁSTICA

Análisis de Series de Tiempo:  Persistencia hidrológica.  Modelos ARMA (p,q).  Modelos de desagregación.

METODOLOGÍA

El profesor orientará el aprendizaje de los temas propuestos en el contenido motivando la participación del estudiante de manera que este se sienta partícipe en la construcción de su saber, en el desarrollo de sus habilidades y en la formación de sus valores.  El estudiante adquirirá un completo entendimiento de los conceptos fundamentales que requiere la asignatura mediante una aproximación cercana a los fenómenos con apoyo de imágenes, descripciones, experimentos y ejemplos; podrá llevar a cabo cualquier desarrollo demostrativo y sabrá aplicar lo métodos y expresiones para la solución de los problemas relacionados con la asignatura incluyendo el uso de herramientas tecnológicas actuales como software especializado.

Se programarán visitas a estaciones de medición de variables climáticas e hidráulicas.

EVALUACIÓN

La evaluación deberá responder con la metodología propuesta y será definida en acuerdo con profesor y estudiantes.

BIBLIOGRAFÍA

AYLLÓN, Teresa y GUTIÉRREZ, Jesús.  Introducción a la observación meteorológica. México: Limusa,  1983

BARRY, Chorley.  Atmósfera, Tiempo y Clima. Barcelona: Omega, 1985

CHANG, H., H.  Fluvial processes in river engineering.  New York: John Wiley and Sons, 1985

MEDINA, Mariano.  Iniciación a la meteorología. s.l.: Paraninfo, 1980

POSADA, Lilian.  Transporte de sedimentos.  Medellín. Universidad Nacional de Colombia, 1994

PUIGCERVER, Manuel.  El Clima. Barcelona. Libros de Investigación y Ciencia, 1991

RICHARDS, K.  Rivers, form and process in alluvial channels.  New York: Methuen, 1982

VIERS, Georges.   Climatología.  Barcelona: Oikos-taw, 1975

WARRIC, Balin y JAGER, Doos.   The greenhouse effect, climatic change and ecosystems. Gran Bretaña: Scope publication, 1986

PREPARADO POR:

Coordinador de área:  Juan Fernando Barros Martínez