Énfasis en Recursos hidráulicos y medio ambiente

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1 Énfasis en Recursos hidráulicos y medio ambiente (modalidades de investigación y profundización) Hidráulica a superficie libre Introducción y objetivos. Energía y cantidad de movimiento. Flujo permanente. Flujo uniforme. Flujo gradualmente variado. Flujo espacialmente variado. Flujo no permanente a superficie libre. Ecuaciones y métodos de solución. Hidráulica de sistemas a presión Fundamentos para el análisis del flujo. Flujo de un fluido ideal compresible. Leyes básicas para volúmenes de control. Flujo de un fluido real. Modelación de sistemas en serie y en paralelo. Flujo viscoso incomprensible. Ecuaciones de Navier Stokes. Sistemas de redes cerradas a presión. Fenómenos transitorios en sistemas a presión. Bombas y estaciones de bombeo. Hidrología básica aplicada Introducción. Evaluación de los elementos del ciclo hidrológico. Escorrentía superficial. Crecientes y sequías. Generación sintética de caudales. Propagación de crecientes. Regulación de caudales. Principios de hidráulica subterránea. Impacto ambiental Conceptos generales. Diagnostico ecológico ambiental. Plan de manejo ambiental. Valoración económica. Planes de monitoreo y seguimiento. Estudio de casos de impacto ambiental de obras civiles. Legislación ambiental y desarrollo sostenible Temas: Principios de la legislación ambiental, normativa internacional, legislación ambiental nacional y mecanismos jurídicos de protección al derecho. Concepto desarrollo sostenible. Principios de protección ambiental. Desarrollo sostenible Teoría y enfoque de sistemas; El sistema de sustentación natural; biosfera y su funcionamiento; El sistema cultural y el sistema tecnológico; economía y política y su relación con el sistema de sustentación natural; Calidad de vida y calidad del medio ambiente en función de la cultura, los valores, los conceptos y paradigmas del imaginario colectivo; Desarrollo económico y desarrollo Comunicaciones y Mercadeo

2 sostenible; Los conflictos actuales y futuros frente al medio ambiente; Planeación de la sostenibilidad; instrumentos políticos y normativos. Lo público y lo privado. Aguas subterráneas Conceptos básicos y definiciones de la hidrogeología. Exploración de aguas subterráneas. Principios básicos de la química del agua subterránea, Teoría elemental del flujo del agua subterránea en los medios porosos. Perforación de pozos profundos para la exploración y explotación de las aguas subterráneas. Hidráulica de captaciones de agua subterránea. Relación entre las aguas superficiales y las aguas subterráneas. Introducción a los modelos numéricos hidrogeológicos. Introducción a la contaminación de acuíferos. Centrales hidráulicas y estaciones de bombeo Temas: CENTRALES HIDRÁULICAS: Propósitos. Descripción general. Tipos de centrales, Parámetros Hidrológicos en Centrales Hidráulicas Fluyentes, Centrales a Filo de Agua, Centrales con Embalse y Centrales Reversibles, Teoría y Calculo de un Salto Hidráulico, Tubería de Carga. Chimenea de Equilibrio. ESTACIONES DE BOMBEO: Momento de la Cantidad de Movimiento, Ecuaciones generales de Bombas, Curvas Características de Bombas, Hidráulica de los Sistemas de Bombeo, Problemas Prácticos, Golpe de Ariete en Estaciones de Bombeo, Tipos de Bombeo. Contaminación ambiental Contaminación del agua. Caracterización de aguas residuales. Tratamiento de aguas residuales. Residuos sólidos. Modelación matemática del transporte de contaminantes. Ecología Temas: Conceptos básicos en ecología, evaluación y degradación de los ecosistemas, relaciones organismo ambiente, ciclos ecológicos, la cuenca fluvial, poblaciones biológicas, dinámica y regulación poblacional, relaciones entre pares de poblaciones, comunidades, el hombre como parte del ecosistema, las alteraciones del medio ambiente: erosión acelerada, contaminación. Incidencias de las obras de ingeniería. Problemas mundiales críticos: Deforestación y pérdida de biodiversidad, cambio del clima. Movimientos ecologistas frente al ingeniero. Hidráulica de los medios porosos Temas: El medio Poroso; objetivos y generalidades, constitución de los Medios Porosos, velocidad de flujo en medios porosos. Estado energético del Agua en el Suelo; saturación y energía, presión Comunicaciones y Mercadeo

3 capilar y grado de saturación, potencial del agua en el suelo, sistema de equilibrio energético, el concepto de acuífero, tipos de acuífero. Hidrodinámica del Agua en Suelo; Ley de Darcy, ecuación de conservación de la masa, ecuación general de flujo, aplicaciones. Flujo a Superficie Libre bajo la aproximación de Dupuit, Flujos en Carga; ecuación de la superficie piezométrica, flujo hacia pozos. Hidráulica e hidrología computacional Enfoques numéricos aplicados a los recursos hidráulicos. Raíces de funciones. Métodos de diferencias finitas. Métodos de optimización. Elementos finitos. Solución numérica de ecuaciones diferenciales. Modelos hidráulicos comerciales para el análisis hidrológico de cuencas. Hidráulica fluvial Morfología fluvial. Transporte de sedimentos. Erosión y socavación de cauces. Dragados. Modelos matemáticos. Navegación fluvial. Hidráulica y explotación de acuíferos Temas: Esquemas de previsión de abatimiento de napas por bombeo: Caso de un pozo único, problemas particulares, generalización de la solución de Theis. Grupos de pozos. Flujo permanente. Determinación de las características hidrodinámicas: a partir de ensayos de perforación, a partir de ensayos de bombeo. Hidroinformática aplicada Introducir nociones básicas de los Modelos Basados en Datos (MBD, o en inglés Data Driven Models, DDM) aplicados a los recursos hidráulicos. Explorar los modelos comerciales disponibles para construir MBD. 1. Introducción 2. Metodología de los modelos basados en datos (Methodology of data driven modelling) 3. Modelar grupos de datos (Modelling groups in data) 4. Árboles de decisión en clasificación (Decision trees in classification) 5. Árboles de decisión en predicción (Model trees in numerical prediciton) 6. Redes neuronales (Artificial neural networks) 7. Modelos locales (Instance based learning) 8. Lógica difusa (Fuzzy rules trained on data) 9. Dinámica no lineal : Teoría del Caos (Non Linear Dynamics: Chaos Theory) Hidrología aplicada avanzada I Temas: Métodos de Correlación. Diseño Hidrológico Análisis de Frecuencias. Tormentas y Crecientes de Diseño. Metodologías en estudios hidrológicos. Modelos matemáticos en hidrología; Introducción, Principios estadísticos y Técnicas para la modelación de series de tiempo, estimación de parámetros periódicos, estimación de parámetros de modelos multivariados, preservación de Comunicaciones y Mercadeo

4 los parámetros estadísticos. Modelos Autorregresivos, generalidades, modelos multivariados para series anuales, modelos multivariados para series periódicas de tiempo. Impacto ambiental. Estudio de casos Temas: Presentación, estudio y discusión de casos reales. Evaluación de los mecanismos propuestos para la mitigación de los efectos negativos y su plan de manejo. Balance entre el impacto ambiental causado y el desarrollo promovido por los diversos proyectos de ingeniería estudiados. Ingeniería de regadíos y drenaje agrícola Temas: Estudio de riego en general, introducción, necesidades de agua de los cultivos, conducción y elevación del agua, tipos de riego, programación de riego, dosis, intervalos y duración de riego. Riego superficial: riego por surcos, riego por corrugaciones, riego por fajas, riego por inundación, análisis del drenaje agrícola subsuperficial; Movimiento del agua a través del suelo, Diagnostico del problema de drenaje, y drenaje agrícola superficial; Causas del problema, Principios de drenaje superficial, Diseño de la red colectora. Obras de drenaje en vías Temas: Introducción y generalidades. Hidrología vial. Criterios de diseño Hidrológico. Vías existentes. Métodos estadísticos. Análisis de lluvias. Métodos para la estimación de caudales de diseño. Métodos de regionalización. Diseño hidráulico de estructuras de paso. Diseño hidráulico de estructuras de conducción y disipación de energía en vías. Estructuras de manejo de la escorrentía superficial en proyectos viales. Subdrenaje en vías. Socavación en obras de drenaje vial. Planes y trabajos de mantenimiento en obras de drenaje en vías Obras hidráulicas Temas: Introducción y generalidades. Hidrología vial. Criterios de diseño Hidrológico. Vías existentes. Métodos estadísticos. Análisis de lluvias. Métodos para la estimación de caudales de diseño. Métodos de regionalización. Diseño hidráulico de estructuras de paso. Diseño hidráulico de estructuras de conducción y disipación de energía en vías. Estructuras de manejo de la escorrentía superficial en proyectos viales. Subdrenaje en vías. Socavación en obras de drenaje vial. Planes y trabajos de mantenimiento en obras de drenaje en vías. Sistemas de recursos hidráulicos Introducción. Planeación. Administración de los datos. Estudio de alternativas. Evaluación de Comunicaciones y Mercadeo

5 alternativas. Planeamiento de recursos hídricos. Ejecución de un plan. Política hídrica. Economía de los recursos hidráulicos. Programación lineal, dinámica y no lineal aplicada a los hidrosistemas. Teoría de riesgos Introducción pérdidas por eventos naturales y antrópicos. Relación entre factores de seguridad y probabilidades de falla temporales en componentes de sistemas. Diversas formas de la ecuación general de riesgo. Utilización de distribuciones de probabilidad simples y relaciones sencillas. Curvas de amenaza en Sistemas hidro geotécnicos y Sistemas geofísicos. Curvas de Fragilidad. Tratamiento de problemas con variables correlacionadas. Análisis de riesgo en sistemas más complejos (e.g Infraestructura de transporte, grupos de centros urbanos). Modelos usando razonamiento aproximado. Inclusión de causas humanas en modelos de riesgo. Toma de decisiones a partir de resultados de modelos de evaluación de riesgos. Introducción a sistemas de mitigación de riesgo. Sistemas de información geográfica aplicados Conceptos generales (Definición, funciones de un Sig, tipos de datos, aplicación y utilidad de los SIG S, tipos de herramientas SIG (públicas comerciales); Fundamentos generales de ARCGIS; Búsqueda y selección; Manipulación de datos geográficos; Manejos de tablas; Entrada y edición de daots geográficos; Mapas cartográficos, plantillas y SIG de consulta; Conceptos y análisis de datos. Comunicaciones y Mercadeo