UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENÉ MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

Transcripción

1 PROGRAMA ANALÍTICO HIDROLOGIA 1. IDENTIFICACION Asignatura HIDROLOGIA Código de asignatura(sigla) CIV 231 Semestre 6to Prerrequisitos CIV 229 Hidráulica I Horas semanal (HS) HT 2 HP 2 LAB THS 4 Créditos (CR) 3 Período académico II/2011 Docente Ing. Francisco Pablo García Gutiérrez 2. JUSTIFICACION La carrera cuenta con 5 áreas de orientación del ejercicio profesional, Ingeniero Civil; Hidráulico, en Vías y Transportes, en Sanitarias, en Construcción y en Estructuras. La materia de Hidrología, sin embargo, se encuentra entre las ramas que el ingeniero civil, cualquiera sea la disciplina especial a la que se ha de dedicar, debe tener conocimientos sólidos ya que el agua siempre esta presente en cualquiera de sus formas en el quehacer de cualquier disciplina y en las diversas etapas del desarrollo de proyectos. La materia como tal, -ciencia, arte o técnica- ha tenido gran impacto desde el siglo pasado en todas las universidades Europeas y Norte-americanas y se ha convertido en una disciplina importante y esencial en el currículum de la formación de Ingenieros Civiles y disciplinas anexas. Su incorporación a otros países del globo básicamente como procesos de transferencia de tecnología de esos países - ha surgido de la necesidad de enfrentar los propios desafíos con responsabilidad y criterio y de llegar a ser menos dependientes. Hoy, la gran mayoría de los países, tienen bases sólidas y han generado como propios, el manejo de sus recursos hídricos tanto para abastecer necesidades humanas - agrícolas como energéticas- como aquellas que por sus excesos causan y afectan áreas urbanas y productivas manejo de inundaciones, control de torrentes, etc. Tal es el grado de desarrollo, que como ciencia y como técnica tiene características especialísimas aplicadas a necesidades regionales. En muchos casos, se han establecido Escuelas, ya que tienen prestigio con aportaciones, técnicas y aplicaciones propias. Bolivia, por sus características geográficas, ubicación y extensión presenta toda la variedad de climas y estaciones que pueden apreciarse en el planeta y, como consecuencia, el profesional debe ser capaz de manejar conceptos y tener las herramientas para actuar y analizar situaciones con la diversidad de componentes que el fenómeno se presenta en la naturaleza. Muchos hablan sobre el grado de especialidad, pero en nuestro medio y dependiendo de la disciplina, la especialidad es una restricción en vez de una ventaja. Las cosas hay que saber hacerlas bien, ya que como en todo, un error en el concepto puede tener consecuencias con impactos de proporciones considerables. En las próximas décadas, seremos testigos de grandes tragedias humanas por falta de agua. Ya que cantidad siempre habrá, pero la calidad necesaria para el consumo humano será una limitante para el desarrollo y la sobrevivencia de muchas especies, entre ellas poblaciones humanas enteras. 1

2 Los grandes cambios climáticos continentales, que ya empiezan a sentirse en latitudes no muy lejanas a las nuestras, nos dejan el desafío de no cometer los mismos errores y de tratar de armonizar las necesidades humanas como seres que compartimos y dependemos del equilibrio ecológico. El agua es uno de los elementos más esenciales. Sin humedad adecuada no puede existir vida. El contenido de la materia, por lo tanto, está íntimamente relacionado a la generación y distribución del agua en el planeta, -y de forma particular a la geografía Boliviana- de manera interrelacionada con el clima y las condiciones especiales que esto conlleva. Así mismo, es necesario brindar toda la conexión entre los diversos procesos y mecanismos que componen el ciclo hidrológico y su efecto en la disponibilidad final del agua sobre la superficie de la tierra o, por debajo de ella. Se incorporan los elementos necesarios para poder tener los datos que se requieren para poder emprender cualquier proyecto de ingeniería, a través de los diversos equipos que deben tener las estaciones hidrometeorológicas y los criterios para su dimensionamiento tanto en densidad como en la bondad de equipos. Finalmente, se incorporan elementos matemáticos estadísticos, para poder determinar las variables y parámetros que sirven de base tanto para cuantificar y diseñar diversas obras como para poder emprender la planificación y ejecución adecuada de cualquier proyecto o actividad; ya que el agua siempre estará presente. 3. OBJETIVOS GENERALES Entender y conocer los factores determinantes del clima en el planeta de manera general y en determinadas regiones. Conocer los procesos meteorológicos a escala continental, regional y local y entender la interrelación de los mecanismos que se dan en la atmósfera con el medio físico. Entender el Ciclo Hidrológico y los diversos procesos que interactúan entre la atmósfera, suelo y subsuelo. Ser capaz de plantear modelos de balances hídricos en diversas condiciones. Conocer las bases geológicas y sus formas en relación con el mecanismo de incidencia de la precipitación. Aplicar los métodos de obtención, presentación, proceso y evaluación de los datos meteorológicos e hidrológicos. Conocer los componentes y equipos de las estaciones hidrometeológicas y los criterios de su dimensionamiento y funcionalidad. Aplicar los procedimientos matemáticos determinísticos de cuantificación de los procesos con fines a obtener las variables requeridas para el diseño de obras de ingeniería. Entender la importancia de las intervenciones del hombre y sus impactos con el medio. 2

3 4. CONTENIDO TEMATICO UNIDAD I: EL AGUA Y LA ATMOSFERA HIDROMETEOROLOGIA.- TIEMPO: 31 HORAS OBJETIVOS ESPECIFICOS: CONTENIDO Brindar los conocimientos necesarios de los conceptos y mecanismos de las interrelaciones del medio atmosférico y la generación de la lluvia. Entender los fenómenos meteorológicos continentales y locales. Tener los elementos necesarios y las formas establecidas de cuantificación, medición y evaluación de las variables hidrometeorológicas. 1.- Conceptos básicos y Generalidades La Atmósfera, su composición y concepción La importancia de la atmósfera en la vida Propiedades de la atmósfera y variables de importancia El agua: sus tres estados y sus efectos. 2.- El ciclo hidrológico y sus fuentes de energía. 3.- El clima y la atmósfera. 4.- El agua atmosférica La precipitación Evaporación Evapotranspiración 5.- El campo de las presiones y los vientos El aire y los vientos Movimientos continentales Campo vertical y horizontal de las presiones. 6.- Factores de la evolución de las situaciones meteorológicas Circulación general de la atmósfera Los ciclones y anticiclones Las masas de aire Los frentes La génesis de las perturbaciones, los frentes y las lluvias asociadas a aquellas Las tempestades. 7.- PELICULAS RELACIONADAS AL TEMA: La relación del hombre con el sol; el clima. (7 Minutos) El ciclo hidrológico y la generación de la lluvia. Centros de información hidrometeorológicas. (15 Minutos) La circulación general del aire y los vientos. (5 Minutos) 3

4 UNIDAD II: LAS PRECIPITACIONES EL AGUA Y SU RELACION CON LA VIDA EN EL PLANETA. TIEMPO: 12 HORAS OBJETIVOS ESPECIFICOS: CONTENIDO: Poseer los conocimientos necesarios de la mecánica de generación del agua y su relación con el sistema atmosférico. Dar a conocer la importancia de la distribución de la lluvia y su significado en el globo, el continente y la región. Tener los elementos necesarios y las formas establecidas de medición y evaluación de la precipitación y otras variables hidrometeorológicas. 1.- Mecanismos de la formación de las precipitaciones Estructuras de las nubes El desprendimiento de las precipitaciones Velocidad de caída y propiedades de las gotas de lluvia Lluvia artificial Clasificación de las precipitaciones. 2.- Medidas de la precipitación y estaciones hidrometeorológicas Medida correcta de la altura de precipitación. Sentido físico Pluviómetros: registradores y no-registradores Nivómetros Establecimiento de redes de pluviómetros Medidores de: Evaporación, Temperatura (Máximas y mínimas), Humedad atmosférica, Presión atmosférica, Radiación solar, e Insolación Fuentes de documentación y registros. El sistema Boliviano. 3.- Los regímenes pluviométricos Regímenes anuales medios en diversos puntos del globo Variaciones sistemáticas de la precipitación El régimen de lluvias en Bolivia y sus regiones Los valores extremos de lluvias en Bolivia y sus regiones Efectos continentales que afectan la pluviometría en Bolivia Tempestades tropicales. 4.- El agua y su importancia en el equilibrio de la vida 4

5 UNIDAD III: LAS CUENCAS VERTIENTES: EL AGUA Y LA TIERRA. TIEMPO: 12 Horas OBJETIVOS ESPECIFICOS: CONTENIDO: Ser capaz de establecer las relaciones de las cuencas vertientes y lluvia. El agua, el suelo y el hombre. Poseer los conocimientos básicos necesarios de la interrelación de la incidencia de la precipitación sobre el medio geográfico. La respuesta de la cuenca. Ser capaz de determinar las características físicas de las cuencas vertientes y su relación con el fenómeno pluvial. 1.- Definiciones de cuenca vertiente superficial Relación de la precipitación con la tierra Influencias de la formas de las cuencas. 2.- Delimitación y planimetración de la cuenca vertiente Conceptos y sub-divisiones de las cuencas. 3.- Características físicas de las cuencas vertientes superficiales El Paisaje Cobertura vegetal Permeabilidad Pendiente del valle Uso del suelo. 4.- Características meteorológicas y su variación estacional. 5.- Curvas características de la topografía de una cuenca. 6.- Características geológicas y geomorfológicas de las cuencas. 7.- El escurrimiento superficial y la generación de agua utilizable La intervención del hombre y las alteraciones en la respuesta de la cuenca. 8.- Características glaciológicas de las cuencas. 5

6 UNIDAD IV: OBTENCIÓN, MANEJO Y PRESENTACION DE DATOS HIDROMETEOROLOGICOS: ANALISIS DE FRECUENCIA. TIEMPO: 10 Horas OBJETIVOS ESPECIFICOS CONTENIDO Ser capaz de ordenar, procesar y analizar los datos e información relacionada a variables hidrometeorológicas. Ser capaz de efectuar análisis de frecuencia y obtener las variables requeridas para el diseño de obras y planificación de actividades. Conocer y aplicar los métodos estadísticos aplicados a la hidrología y sus ventajas en el mundo de la ingeniería moderna. 1.- Presentación u organización de los datos pluviométricos Métodos de análisis estadísticos de series de observaciones Pluviometría anual, media y valores extremos Precipitaciones medias mensuales Precipitaciones diarias Cartas pluviométricas: método de las isoyetas Consistencia de datos hidrometeorológicos Criterios estadísticos de ajuste de datos hidrológicos. 2.- Análisis de frecuencia de datos Concepto de periodo de probabilidad, frecuencia y periodo de retorno Métodos para estimar la probabilidad y frecuencia de eventos Determinación de relaciones variable-frecuencia Determinación de relaciones Intensidad-duración y frecuencia 5. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Dinámica y metodología: El alumno tiene a disposición apuntes escritos para todos los temas del curso; por lo que se le incentiva a atender en clase a las exposiciones y explicaciones y solo debe, en su caso, complementar los apuntes. En todas las clases se efectúa preguntas a los alumnos sobre conceptos relacionados a las clases y temas anteriores, y se toma nota de su participación, esto aporta a la nota de evaluación contínua. Se tiene a disposición una serie de películas y videos cortos relacionados a temas relevantes. Solución a problemas tipo en clase. 6

7 Clases en el aula: Exposiciones del profesor con apoyo de proyector de transparencias y multimedia. Evaluación contínua en la modalidad de preguntas sobre conceptos ya explicados en la terminología del alumno. Proyecciones de videos y discusión. Trabajos de Investigación y prácticos. Trabajos de investigación personal donde el alumno refleje su habilidad para obtener datos relacionados al tema y presentar conclusiones relevantes. Presentación de Trabajos Prácticos. 6. CRONOGRAMA U Tema Hrs I II III IV Tema 1 6 Tema 2 3 Tema 3 3 Tema 4 4 Tema 5 5 Tema Películas 2 1er. Ex. Parc. 2 Tema 1 3 Tema 2 5 Tema 3 2 Tema 4 2 Temas 1,2 2 Tema 3 2 Temas 4,5,6 4 Tema 7 2 Tema 8 2 Tema 1 5 Tema 2 5 2do. Ex. Parc. 2 Ex. Final 2 2da. Instancia 2 Semanas/días

8 7. SISTEMA DE EVALUACION Normas de evaluación Para la evaluación final se consideran los siguientes indicadores con sus respectivas ponderaciones: Primera prueba parcial 25% Unidad: I, Segunda prueba parcial 25% Unidades II, III y IV. Trabajo de investigación personal 10% Trabajos prácticos 10% Evaluación contínua 5% Examen final 25% Todo lo avanzado. Formas e instrumentos de evaluación Se hará un seguimiento continuo a los alumnos, tomando nota de su desenvolvimiento y participación en clases con exámenes orales diarias sobre temas avanzados. La evaluación parcial consiste en una prueba teórica-practica escrita o un examen oral, dependiendo de la cantidad de alumnos de un determinado grupo. Es importante destacar que en cada prueba se verifica el cumplimiento de los objetivos. La evaluación práctica consiste en pruebas prácticas en forma escrita u oral dependiendo de la cantidad de alumnos del grupo. La prueba se ajusta a los avances teóricos establecidos en función de los objetivos. Se conformarán grupos de alumnos de un máximo de 5 alumnos por grupo a los cuales se les asignará un PROYECTO DE INVESTIGACION relacionada con la asignatura, el cual debe ser presentado en medio magnético e impreso y expuesto y defendido en aula. La evaluación final consiste en la verificación del logro de los objetivos mediante una prueba teórica-practica escrita o un examen oral, dependiendo de la cantidad de alumnos de un determinado grupo. 8. BIBLIOGRAFIA 1. Linsley, R.K; Kohler, M.A & Paulhus, J.L.H. HIDROLOGIA PARA INGENIEROS. McGraw-Hill Intl., Book Co., 3ra. edición; Madrid, España, Remeinieras, G. TRATADO DE HIDROLOGIA APLICADA. Edit. Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, España Garcia Gutierrez, F.P. APUNTES DE HIDROLOGIA. Apuntes escritos preparados para todos los temas del curso. Santa Cruz