Hidrologia Básica - Capítulo 1

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HIDROLOGÍA BÁSICA – Capítulo 1 
Gustavo A. Silva Medina 
Edición actualizada (2015) 
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G Silva M – Hidrología Básica - 2015 
 
 
 
 
 
 
GUSTAVO ADOLFO SILVA MEDINA 
Ingeniero Civil de la Universidad Nacional de Colombia. Promoción 1963. 
 
 
 
Realizó estudios de especialización en Hidrología, Hidráulica, Aplicación de Sistemas en Recursos 
Hidráulicos, Aguas Subterráneas e Hidráulica Marítima en las Universidades Nacional de Colombia 
(1965), Oriente de Venezuela (1969) y New South Wales de Sydney, Australia (1970). 
 
Ha sido Profesor Asociado de la Unidad de Hidráulica (1965-1995), Jefe del Laboratorio de 
Hidráulica y de la Unidad de Hidráulica (1972-1975), Director de los Programas Académicos de 
Postgrado de Ingeniería Civil (1975-1976) en la Universidad Nacional de Colombia. En 1993 recibió 
la Medalla al Mérito Universitario otorgada por la Universidad Nacional de Colombia. 
 
Se ha desempeñado como Conferencista en cursos cortos: Generación Hidroeléctrica (Pontificia 
Universidad Javeriana), Hidráulica Marítima (Universidad de Cartagena), Hidráulica Fluvial 
(Universidad del Cauca) y como Profesor de Cátedra en Hidrología e Hidráulica: Universidad La 
Gran Colombia, Universidad de La Salle, Universidad Santo Tomás y Escuela colombiana de 
Ingeniería, entre 1976 y 1982. 
 
Actualmente es Consultor particular en Hidrología e Ingeniería Hidráulica: Generación 
Hidroeléctrica, Riego y Drenaje, Ingeniería de Ríos, Socavación y Sedimentación, Drenaje de Vías, 
Control de Inundaciones, Diseño hidráulico de Puentes, Cruces Subfluviales y Elevados de 
Oleoductos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PRÓLOGO. 
 
Durante su vida sobre la tierra el hombre ha sido testigo, muchas veces sin entenderlo, del 
desarrollo del ciclo del agua en la naturaleza. La distribución de los climas, la formación de las 
nubes y su inestabilidad, la producción de las lluvias, la variación de los niveles de los ríos, y el 
almacenamiento de agua en depósitos superficiales o subterráneos son temas en cuyo estudio se 
ha venido profundizando a lo largo de los años, conformando una rama de la física que se conoce 
como Hidrología. 
 
La Hidrología en su definición más simple es la ciencia que estudia la distribución, cuantificación 
y utilización de los recursos hídricos que están disponibles en el globo terrestre. Estos recursos se 
distribuyen en la atmósfera, la superficie terrestre y las capas del suelo. 
 
Como ha ocurrido con otras ciencias, a medida que los estudios hidrológicos se fueron 
desarrollando, fue necesario dividir el tema general en una serie de tópicos especializados e 
interdisciplinarios que se agruparon bajo el nombre de Planeamiento de los Recursos Hidráulicos. 
 
En el planeamiento se incluyen como temas principales la Meteorología, la Hidrología Superficial 
y la Hidrología del Agua Subterránea. Los aspectos que tienen una relación muy estrecha con los 
anteriores en la planeación de proyectos de ingeniería son Geografía Física y Económica, 
Hidráulica Fluvial, Hidráulica Marítima, Geología, Geotecnia, Estadística, Teoría de 
Probabilidades, e Ingeniería de Sistemas. 
 
La Meteorología trata de los fenómenos que se desarrollan en la atmósfera y de la relación que 
existe entre los componentes del sistema solar. La Hidrología Superficial se limita al estudio de la 
distribución de las corrientes de agua que riegan la superficie de la tierra y de los almacenamientos 
en depósitos naturales como lagos, lagunas o ciénagas. A su vez, la Hidrología del Agua 
Subterránea estudia los almacenamientos subterráneos, llamados también acuíferos. 
 
El texto de Hidrología Básica está dirigido al análisis de la Hidrología Superficial. En los nueve 
capítulos en que se ha dividido el tema se presentan los conceptos básicos sobre clima, lluvias, y 
generación, distribución y cuantificación de los caudales de los ríos, teniendo en cuenta la 
interrelación que existe entre los fenómenos atmosféricos, la superficie terrestre y las capas de 
suelo. 
 
El capítulo primero es una introducción general que contiene la definición del ciclo del agua en la 
naturaleza y trata sobre la distribución de los recursos hídricos en el globo terrestre. En el capítulo 
segundo se presentan los fenómenos meteorológicos que tienen relación directa con el clima, la 
precipitación y la generación de caudales. El capítulo tercero está dedicado al procesamiento de 
la información pluviométrica, desde las técnicas de medición hasta la conformación de series 
históricas. La importancia de los caudales superficiales dentro de los proyectos de ingeniería, su 
relación con los depósitos de agua subterránea, los métodos de medición y la formación de series 
de caudales medios y extraordinarios constituyen los temas que se analizan en el capítulo cuarto. 
En el capítulo quinto se presentan métodos de análisis que relacionan lluvias, caudales e índices 
de infiltración, con base en la síntesis de aguaceros y caudales observados. 
 
La importancia de la estadística en los estudios hidrológicos de series históricas y la aplicación de 
la ingeniería de sistemas en los predicción de los fenómenos que pueden incidir en la operación 
futura de obras de ingeniería son aspectos que se tratan en el capítulo sexto, en el cual se presenta 
adicionalmente una introducción a la Hidrología Estocástica. 
 
Los capítulos séptimo y octavo están dedicados al estudio de crecientes y a la determinación de 
caudales de diseño para drenajes, puentes, aliviaderos y obras de protección contra ataque de 
ríos. 
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Por último el capítulo noveno presenta los métodos convencionales de cálculo de volúmenes de 
almacenamiento en embalses y su aplicación en proyectos de conservación y suministro para 
consumo humano y distritos de riego. 
 
Como se aprecia en el texto, se ha hecho énfasis principalmente en la descripción de los 
fenómenos físicos, en las técnicas de medición, y en la aplicación de los métodos hidrológicos 
convencionales en el desarrollo de proyectos de Ingeniería relacionados con suministro de agua, 
generación de energía, drenaje y protección contra las inundaciones. 
 
El autor deja expresa constancia de su agradecimiento a la Unidad de Hidráulica, el Departamento 
de Ingeniería Civil y la Oficina de Publicaciones de la Facultad de Ingeniería de la Universidad 
Nacional de Colombia, Sede Bogotá, por su invaluable colaboración en la revisión, diagramación 
y publicación de los textos de esta publicación desde su primera aparición en 1973 hasta la última 
edición que se publicó en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional en 1998. 
 
Esta publicación (2015) presenta una revisión y actualización de la Edición de 1998 que es la 
última que patrocinó la Universidad Nacional de Colombia, y su realización se debe al trabajo del 
Autor. 
 
 
 
Mosaico 
Sydney 1970 
 
 
 
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CAPITULO 1 
 
1.1 DEFINICION. 
 
En general, la hidrología se define como la ciencia que estudia el ciclo del agua en la naturaleza y 
la distribución de los recursos hídricos superficiales y subterráneos. Su aplicación en los proyectos 
de Ingeniería, sin embargo, está limitada por las necesidades de los proyectos y por las 
características geográficas de las zonas que se van a afectar por la construcción de obras civiles. 
 
1.2.- OBJETIVOS DE LOS ESTUDIOSHIDROLOGICOS. 
 
Los proyectos que utilizan el agua como componente básico para lograr sus propósitos son los 
siguientes: 
 
- Acueducto y alcantarillado 
- Riego y drenaje. 
- Energía hidroeléctrica. 
- Puentes y drenaje de vías. 
- Control de inundaciones. 
- Navegación. 
- Recreación. 
 
En el desarrollo de este tipo de proyectos los estudios hidrológicos deben suministrar información 
sobre los siguientes aspectos: 
 
- Capacidad de la fuente que deberá suministrar la demanda. 
- Magnitud de los eventos extremos que pueden poner en peligro la estabilidad de las 
obras de captación, almacenamiento y conducción. 
- Transporte de sedimentos hacia las obras de captación y almacenamiento. 
 
La fuente de suministro puede ser un río o un depósito subterráneo. En el primer caso el estudio 
cae dentro del campo de la Hidrología Superficial; en el segundo se entra en el dominio de la 
Hidrología del Agua Subterránea. En esta publicación se desarrolla el tema de la Hidrología 
Superficial y se toca tangencialmente la Hidrología del Agua Subterránea. 
 
1.3. CICLO HIDROLOGICO. 
 
El ciclo del agua, o ciclo hidrológico, explica el campo de aplicación de la Hidrología y su relación 
con otras disciplinas como la Meteorología, Oceanografía, Hidráulica, Geotecnia, Ciencias 
Naturales, etc. 
 
El ciclo comprende la circulación del agua desde los océanos hasta la atmósfera, luego a los 
continentes y nuevamente a los océanos. Esquemáticamente, esta circulación se presenta en la 
Figura No. 1.1. 
 
En desarrollo del ciclo hidrológico el agua es transportada mediante procesos de evaporación, 
transpiración, circulación atmosférica, condensación, precipitación, flujo superficial y subterráneo, 
y ocupa los almacenamientos que encuentra en su recorrido, tomando en cada caso el estado que 
corresponde a las condiciones imperantes de temperatura y presión. De esta forma, toma el estado 
líquido en océanos, lagos, embalses, ríos y acuíferos; el estado sólido en los glaciares y en los 
nevados, el estado gaseoso en la atmósfera y los estados sólido y líquido en las nubes. 
 
 
 
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Figura No. 1.1 
CICLO HIDROLÓGICO 
 
 
 
1.4. VOLUMEN DE AGUA EN EL CICLO HIDROLOGICO. 
 
La Hidrología estudia la disponibilidad y las posibilidades de aprovechamiento del recurso agua en 
zonas determinadas y analiza las necesidades de los habitantes de estas zonas en lo referente a 
suministro de agua para consumo humano, usos agropecuarios, generación de energía, manejo y 
disposición de aguas servidas, desarrollo de programas turísticos y protección contra los ataques 
de las corrientes naturales y contra las inundaciones. Además, hace parte de la elaboración de 
estudios de factibilidad y de diseño para la construcción de obras hidráulicas. Dentro de dichos 
estudios es muy importante el análisis del impacto ambiental y de la relación que existe entre la 
zona del proyecto y sus vecinos; en efecto, la realización de un proyecto que utilice los Recursos 
Hidráulicos de una región no puede causar deterioro de las calidades ambientales existentes ni 
desmejorar las condiciones de los vecinos. 
 
1.4.1. Magnitud de los Recursos Hidráulicos 
 
De acuerdo con estimativos publicados por la UNESCO en 1978 (Ref. 6, 9) el volumen total de 
agua que existe en el globo terrestre es de 1.386.000.000 kilómetros cúbicos aproximadamente. 
Este valor es similar al que presentó R. L. Nace, investigador del U. S. Geologycal Survey (Ref. 
1) en1969. En la Tabla 1.1 se presenta un resumen de los valores publicados por la UNESCO. 
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TABLA 1.1 
RECURSOS HIDRAULICOS EN EL GLOBO TERRESTRE 
 
Componente Volumen Porcentaje del total 
 Km3 % 
 
Agua total 1.385.984.610 100.00 
 
Agua salada 1.350.955.400 97.47 
Agua dulce 35.029.210 2.53 
 
 
 
 
El agua salada incluye los volúmenes almacenados en los océanos, en los acuíferos costeros y 
en los lagos salados. Es un volumen muy grande que permanece en gran parte sin utilización por 
parte de los proyectos de ingeniería. Algunas pequeñas cantidades de agua salada son sometidas 
a procesos de desalinización para suplir las necesidades de agua dulce en zonas donde no existe 
otra forma de aprovisionamiento; estos procedimientos resultan actualmente muy costosos. La 
verdadera importancia del agua salada está en el mantenimiento de la fauna y de la flora marina, 
en la explotación pesquera y en las facilidades que presenta para la navegación interoceánica con 
grandes barcos. 
 
La utilización del agua por parte de los ingenieros se ha dirigido principalmente hacia la explotación 
del agua dulce debido a que necesita tratamientos menos costosos que los del agua salada para 
ponerla en condiciones de uso. Sin embargo, una parte importante del agua dulce no puede 
utilizarse fácilmente porque está almacenada en estado sólido en glaciares que están muy 
apartados de los sitios que la necesitan. En la Tabla 1.2 se observa la forma como se distribuye 
el agua dulce en el globo terrestre. 
 
TABLA 1.2 
DISTRIBUCION DEL AGUA DULCE EN EL GLOBO TERRESTRE 
 
Componente Volumen Porcentaje 
 Km3 % 
Agua dulce 35.029.210 100.00 
 
Agua dulce no utilizable 24.378.020 69.59 
Agua dulce superficial 104.590 0.30 
Agua subterránea 10.547.000 30.11 
 
97.47%
2.53%
Agua Salada Agua Dulce
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El agua dulce no utilizable es la que no está disponible en forma líquida para su aprovechamiento 
inmediato en proyectos de ingeniería; está comprendida por los glaciares, la nieve que cubre los 
picos nevados y la humedad atmosférica. 
 
El agua que está congelada en los glaciares es una gran reserva de agua dulce que podría 
explotarse parcialmente en el futuro, a un costo muy elevado, cuando las disponibilidades de agua 
superficial y de agua subterránea resulten insuficientes para abastecer el consumo mundial. 
Actualmente se presentan agrietamientos en los glaciares y desprendimientos de bloques de hielo, 
de una magnitud relativamente insignificante en comparación con el volumen total del agua 
almacenada, que viajan como “icebergs” sobre el océano y al derretirse entran a formar parte de 
las aguas marinas. No se puede ignorar el hecho de que un cambio brusco de temperatura a nivel 
global puede generar el descongelamiento de los glaciares con lo cual se aumentaría el total de 
agua de mar, pero a su vez se pondría en riesgo de inundación una amplia franja de terrenos 
adyacentes al mar. 
 
Las aguas que están almacenadas como vapor en la atmósfera y las que se acumulan sobre los 
picos nevados representan volúmenes muy pequeños que varían durante el año de acuerdo con 
los cambios que se generan por causa de los procesos termodinámicos que se cumplen en la 
atmósfera. 
 
En el agua dulce superficial se consideran los volúmenes que pertenecen a los ríos, lagos, 
embalses y pantanos; estos volúmenes son los preferidos como fuentes de suministro en los 
proyectos de ingeniería. Sin embargo, como el agua dulce superficial no está repartida igualmente 
sobre el globo terrestre, existen muchas zonas del mundo que tienen exceso de aguas 
superficiales, otras que no tienen acceso a estas aguas en la cantidad que las requieren, y otras 
que no tienen ninguna posibilidad de encontrarlas. 
 
Por último, el volumen de agua subterránea corresponde al 30.11 % del volumen de agua dulce y 
su magnitud es 100 veces mayor que la del agua superficial.Representa la única fuente de agua 
confiable en algunas de las zonas áridas del mundo, pero desafortunadamente su utilización plena 
tiene numerosos obstáculos que dependen de factores económicos y técnicos por cuanto más del 
50% del total de agua subterránea se encuentra por debajo de 800 metros de profundidad y su 
explotación resulta difícil y costosa. 
 
 
 
 
69.59%
0.30%
30.11%
No utilizable Superficial Subterránea
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1.4.2. Distribución del agua sobre la tierra 
 
El agua no está distribuida uniformemente sobre la superficie del globo terrestre porque existen 
factores de tipo meteorológico, astronómico, geográfico, orográfico y geológico que la regulan. Por 
esta razón existe exceso de agua durante todo el año en algunas zonas, déficit permanente de 
agua en otras, y períodos secos y húmedos intercalados en el resto. 
 
En 1900 el Dr. Vladimir Koppen (Refs. 4, 8) presentó una clasificación climatológica, relacionada 
con las características de temperatura y precipitación, que permite tener una visión acerca de la 
distribución de los recursos hidráulicos sobre el globo terrestre. La clasificación de Koppen reduce 
a cinco grandes grupos las diferentes variedades de climas que se presentan en el mundo. 
 
A. Climas húmedos tropicales. Están comprendidos principalmente entre los 30° de Latitud 
Norte y los 30° de Latitud Sur. 
B. Climas secos. Cubren parcialmente zonas que van entre 10° y 35° de Latitud Norte en 
América, Asia y Africa, y entre 15° y 30° de Latitud Sur en América, Africa y Australia. 
C. Climas húmedos mesotérmicos. Se observan entre 30° y 40° de Latitud Norte y entre 30° y 
60° de Latitud Sur. 
D. Climas húmedos microtérmicos. Están localizados entre 40° y 70° de Latitud Norte. 
E. Climas polares. Tienen presencia por encima de los 70° de Latitud Norte. 
 
Estos grupos y sus características se presentan en la Tabla 1.3. 
 
TABLA 1.3 CLASIFICACIÓN DEL CLIMA SEGÚN KOPPEN 
 
GRUPO CLIMÁTICO CARACTERÍSTICAS TIPO CLIMÁTICO PRECIPITACIÓN 
A. 
 
CLIMAS HÚMEDOS 
TROPICALES 
Se presentan en zonas de alta 
precipitación, con temperaturas medias 
mensuales por encima de 18° C. 
Af, Húmedo tropical (bosque 
lluvioso) 
 
Am, Húmedo tropical (Monsoon) 
 
 
Aw, Tropical (Savanna) 
No hay estación seca. 
 
Estación húmeda larga y 
corta estación seca. 
 
Combina lluvias y sequías 
B. 
 
CLIMAS SECOS 
 
Zonas semiáridas y áridas, en las cuales la 
evaporación excede a la precipitación. 
BS, Semiárido (Estepa) 
 
BW, Árido (Desierto) 
Corta estación seca 
 
Constantemente seco 
C. 
 
CLIMAS HÚMEDOS 
MESOTÉRMICOS 
Zonas lluviosas, con períodos cortos de 
invierno y temperaturas medias mensuales 
que varían entre 0° y 18° C en los meses 
más fríos. 
Cs, Verano seco (Mediterráneo) 
 
 
Ca, Húmedo subtropical (verano 
húmedo) 
 
Cb, Marino (Verano frío) 
Verano seco, invierno lluvioso 
 
Llueve todo el año pero 
mayores en verano 
 
Lluvias todo el año, pero 
mayores en invierno 
D. 
 
CLIMAS HÚMEDOS 
MICROTÉRMICOS 
Zonas lluviosas, con períodos largos de 
invierno y temperaturas medias inferiores a 
0° C en los meses fríos y mayores de 10° 
C en los cálidos. 
Da, Húmedo continental (Verano 
cálido) 
 
 
Db, Húmedo continental (Verano 
frío) 
 
 
Dc, Sub ártico (Boreal) 
Llueve todo el año, pero más 
en verano. Nieve en invierno. 
 
Llueve todo el año, pero más 
en verano. Largo período de 
nieve. 
 
Poca lluvia en el año; mayor 
en verano. 
E. 
 
CLIMAS POLARES 
No tienen estaciones cálidas. Los meses 
más calientes tienen temperaturas 
inferiores a 0° C. 
ET, Ártico (Tundra) 
 
 
EF, Capa de hielo 
Poca precipitación en el año. 
Subsuelo congelado. 
 
Poca precipitación en el año. 
Superficie cubierta 
permanente por nieve y hielo. 
 
 
 
 
 
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1.4.3. Factores que influyen en la utilización del agua 
 
Como el agua es uno de los elementos imprescindibles para la conservación de la vida en el 
planeta es muy importante conocer dónde se encuentra, cuál es su magnitud, qué procedimientos 
deben aplicarse para su utilización y conservación, y cuáles son las técnicas que se emplean para 
que pueda asegurarse una adecuada distribución de este recurso entre sus diferentes usuarios. 
En realidad los usuarios somos todos los habitantes del globo terrestre, pero las cantidades de 
agua que cada uno puede utilizar dependen de factores geográficos, técnicos, políticos y 
económicos. 
 
Los factores geográficos tienen que ver con la disponibilidad del agua, su calidad y su variación 
en el tiempo, y con la influencia que el agua puede tener en la ocurrencia de catástrofes que se 
generan por lluvias intensas, sismos o erupciones volcánicas. 
 
El tratamiento práctico de estos factores se realiza dentro de una serie de estudios de Cartografía, 
Geotecnia e Hidrología, los cuales son esenciales en el desarrollo de cualquier proyecto que tenga 
como objetivo el aprovechamiento y el control de los Recursos Hidráulicos. 
 
Los estudios de cartografía incluyen el análisis de mapas generales, la interpretación de 
aerofotografías y de fotos satelitales de la región que tiene influencia sobre el proyecto que se 
estudia, las visitas de reconocimiento del terreno y la ejecución de levantamientos topográficos y 
batimétricos detallados a lo largo de corrientes naturales seleccionadas previamente y en áreas 
específicas que son de interés para el diseño de las obras hidráulicas que se consideren 
necesarias. Con la información que entrega la cartografía se determinan las fuentes de 
abastecimiento, las áreas que se van a beneficiar con el proyecto, las corrientes naturales de 
drenaje y sus áreas vertientes, y los sistemas de captación, tratamiento, conducción y distribución 
del agua. 
 
La influencia del agua en los deslizamientos de tierra tiene que ver con la presencia de agua en 
exceso en taludes inestables. El agua penetra por infiltración desde zonas de recarga y si los 
taludes no tienen drenajes apropiados entonces parte del agua se acumula dentro del suelo y 
facilita la generación de deslizamientos cuando se presentan fenómenos extremos como lluvias 
intensas, sismos o erupciones volcánicas. Los estudios cartográficos, geotécnicos e 
hidrogeológicos detallados de las zonas inestables que pueden ocasionar deslizamientos son de 
vital importancia en estos casos. 
 
Las inundaciones se presentan en los tramos de baja pendiente de los cauces de las corrientes 
naturales debido al paso de crecientes que se generan en las cabeceras de las hoyas vertientes 
de las corrientes principales y de sus afluentes. Las magnitudes de las inundaciones se 
incrementan cuando se suman caudales sólidos producidos por erosión pluvial, deslizamientos de 
taludes inestables o materiales de gran tamaño entre los que se cuentan troncos de árboles y 
piedras. Durante los trabajos de campo se delimitan las zonas inundables que pueden afectar el 
área del proyecto y se hacen estimativos sobre los niveles de inundación históricos; para eso se 
cuenta con los reportes de entidades públicas y privadas, encuestas entre los habitantes ribereños 
y mediciones de campo. 
 
En proyectos que utilizan aguas superficiales los estudios de hidrología comienzan con la 
delimitación del área que va a recibir los beneficios del proyecto y con la localización de las 
corrientes naturales que cruzan o limitan el área y de aquellas cercanas que pueden utilizarse 
como fuentes de abastecimiento. Luego se analiza la información cartográfica, se delimitan las 
hoyas vertientes de las corrientes naturales, se definen sus características morfométricas y se 
recopila información sobre antecedenteshistóricos, uso del suelo, geología e hidrometeorología. 
Por último, se procesa toda la información, aplicando las técnicas hidrológicas que son apropiadas 
para cada caso particular y se obtienen los resultados. 
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Cuando se trata de explotación de aguas subterráneas entonces el estudio hidrológico comprende, 
además de la hidrología superficial un análisis de la existencia de los acuíferos que pueden 
utilizarse como fuentes de suministro de agua. En este análisis se procede a la recopilación de 
información sobre los pozos y aljibes que han sido perforados en el área y en la región, estudios 
detallados de geología, medición y análisis de niveles freáticos, investigación geofísica y 
geoeléctrica, y perforación e investigación de pozos de prueba. 
 
Los factores técnicos tienen que ver con las facilidades que se encuentren en el terreno para 
localizar y adaptar sitios de captación, embalses de almacenamiento, conducciones en canales y 
en tuberías, plantas de tratamiento, etc. Muchas veces, a pesar de que una fuente tenga capacidad 
en exceso para suplir las necesidades de la demanda hay que descartarla porque la localización 
adecuada de las obras civiles resulta ser una empresa prácticamente imposible o demasiado 
costosa. 
 
Los factores políticos y económicos (Ref. 5) son muy importantes en el desarrollo de los 
proyectos de suministro y control de agua que benefician a la comunidad debido a que es el Estado 
quien tiene los recursos para financiarlos y la obligación de ejecutarlos. Las políticas que se 
proponen dentro de los Planes de Desarrollo reglamentan cuáles proyectos tienen prioridad 
durante cada período de gobierno. Corresponde, entonces, a las comunidades, los alcaldes y los 
gobernadores preparar los estudios preliminares y justificar las demandas de agua o las defensas 
contra los ataques de los ríos para lograr que determinados proyectos queden incluidos en los 
planes de desarrollo. 
 
Se exceptúan del manejo político los proyectos relativamente pequeños que realizan empresas 
particulares para captar agua con destino a fines industriales. Sin embargo estos proyectos tienen 
controles en cuanto a las cantidades de agua que pueden captar y a los impactos ambientales que 
ocasionan. 
 
1.4.4. Requerimientos de agua en los Proyectos de Ingeniería 
 
Los volúmenes de agua que se manejan en los Proyectos de Ingeniería son muy bajos si se 
comparan con los volúmenes totales de las Tablas 1.1 y 1.2. 
 
Por ejemplo, para suministrar agua potable a una ciudad de 10 millones de habitantes se requiere 
un caudal aproximado de 24 m3/s, lo que representa un volumen diario de 2 millones de metros 
cúbicos (2 MMC). Si hubiera necesidad de embalsar un volumen de reserva equivalente al gasto 
durante un mes se requeriría un embalse de 60 MMC; este valor equivale a 0.06 kilómetros 
cúbicos. 
 
De otro lado, los embalses que se construyen en los sistemas de generación de energía hidráulica 
son más grandes y pueden tener volúmenes entre 30 y 2000 MMC como norma general, aunque 
existen algunos en el mundo que superan estas cifras. Un volumen de 2000 MMC equivale a 2 
kilómetros cúbicos de agua. 
 
Como se aprecia en el análisis anterior los proyectos individuales manejan cantidades reducidas 
de agua. Sin embargo, a nivel global es probable que las continuas demandas de agua por el 
incremento de la población mundial y por las necesidades de la industria alcancen valores 
próximos al de la cantidad total de agua dulce superficial, lo cual obligará a la explotación de aguas 
subterráneas e inclusive de agua salada en gran escala. 
 
 
 
 
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1.5. HIDROLOGIA SUPERFICIAL. 
 
La Hidrología superficial trata de los estudios que se realizan cuando la fuente que suministra el 
caudal requerido en una captación es una corriente natural o un depósito superficial. El caudal 
disponible depende de los procesos que se desarrollan en la atmósfera adyacente y de las 
características físicas, superficiales y subterráneas, de la cuenca vertiente. La cuenca es el área 
que capta las aguas lluvias que alimentan la fuente. 
 
Los principales factores que actúan en la generación de los caudales líquidos y sólidos que entran 
a formar parte de los cauces naturales y son transportados por ellos están relacionados con las 
características de la lluvia y de la cuenca, la erosión pluvial y la dinámica de los cauces. 
 
Características de las lluvias: 
Intensidad 
Duración 
Frecuencia 
Distribución temporal 
Características de las cuencas: 
 
Morfometría: Area, Longitud, Pendiente, Factor de Forma, Red Hidrográfica, Elevación media. 
Capacidad de almacenamiento: Concentrado en depósitos puntuales o Distribuido sobre el 
área. 
Geología y uso del suelo. 
Erosión pluvial. 
La magnitud de la erosión pluvial depende del régimen de lluvias y de la geología y uso del 
suelo de la hoya vertiente. La erosión se cuantifica por medio del parámetro denominado 
"pérdida de suelo". Esta pérdida de suelo representa un potencial medio de erosión anual y se 
expresa en milímetros de suelo por año (mm/año). Solamente una parte de este volumen llega 
hasta los cauces naturales y alimenta la carga de sedimentos en suspensión que transportan 
las corrientes. 
 
Los siguientes son los factores que intervienen en el cálculo de la Pérdida de Suelo: 
Número de aguaceros fuertes en el año, intensidades de los aguaceros, tamaño y altura de 
caída de las gotas de agua. 
Erodabilidad del suelo. 
Distribución de los cultivos. 
Mantenimiento y protección de los suelos. 
Características físicas de la zona: Area, Longitud y Pendiente. 
Dinámica de los cauces. 
La dinámica de los cauces depende de su caracterización hidráulica, la cual se basa en los 
siguientes aspectos: 
 
 
HIDROLOGÍA BÁSICA – Capítulo 1 
Gustavo A. Silva Medina 
Edición actualizada (2015) 
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G Silva M – Hidrología Básica - 2015 
Geometría del cauce: Pendiente longitudinal y Area de la sección transversal. 
Régimen de flujo: Subcrítico, Crítico o Supercrítico. Se comportan como flujos torrenciales, 
inestables o tranquilos, respectivamente. 
Viscosidad del agua: Según que se trate de Agua Clara o de mezcla de agua con 
sedimentos. 
Capacidad de transporte de sedimentos: Es mayor en cauces torrenciales que en cauces 
de llanura. 
Posibilidad de desbordamientos: En cauces de llanura son frecuentes cuando la capacidad 
hidráulica es insuficiente. 
1.6. HIDROLOGIA DEL AGUA SUBTERRANEA. 
 
Los depósitos de agua subterránea se denominan acuíferos. El proceso de almacenamiento y 
aprovechamiento de los acuíferos se estudia con base en los fenómenos de infiltración y de 
percolación; este último es el movimiento del agua a través del medio poroso que está conformado 
por los granos del suelo. 
 
Parte del agua que cae durante las lluvias se infiltra y percola verticalmente hasta cuando 
encuentra una capa impermeable, que impide el movimiento vertical y genera el almacenamiento 
del agua en los espacios vacíos del suelo. El límite superior de este almacenamiento es la 
superficie freática. 
 
El volumen de agua que se almacena por debajo del nivel freático se denomina “agua 
subterránea”, la cual constituye la fuente principal de alimentación de manantiales, lagos y ríos en 
períodos de estiaje. 
 
De acuerdo con su origen, las aguas subterráneas se clasifican en meteóricas, marinas, connatas, 
metamórficas, magmáticas, volcánicas, plutónicas y juveniles. Las más importantes se definen a 
continuación. 
 
AGUAS METEORICAS. 
 
Sonde origen atmosférico y pasan por el ciclo hidrológico en un tiempo relativamente 
corto. 
 
AGUAS MARINAS. 
 
Se trata de aguas que han penetrado desde el océano hasta acuíferos cercanos. 
 
AGUAS CONNATAS. 
 
Son aguas que han estado fuera de contacto con la atmósfera durante períodos largos, 
del orden de millones de años. 
 
AGUAS JUVENILES, MAGMATICAS Y VOLCANICAS. 
 
Son aguas nuevas que se agregan al abastecimiento de agua del mundo. La mayor parte 
proviene de volcanes. Representan una cantidad limitada y por mucho tiempo no han 
pasado por el ciclo hidrológico. 
 
Dentro de los estudios de exploración que se realizan cuando se quiere evaluar la posibilidad de 
extraer Aguas Subterráneas de manera permanente y segura en una zona determinada resulta 
HIDROLOGÍA BÁSICA – Capítulo 1 
Gustavo A. Silva Medina 
Edición actualizada (2015) 
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G Silva M – Hidrología Básica - 2015 
indispensable analizar la relación que existe entre la precipitación, el caudal superficial y la 
infiltración. 
 
Una parte del agua de Infiltración, conocida como Caudal de Recarga, llega hasta los depósitos 
de Aguas Subterráneas en la zona de estudio y los alimenta. Otra parte del agua de Infiltración es 
atrapada por el suelo y el resto drena en forma subsuperficial o se escapa como Percolación 
Profunda. 
 
 
 
1.7. REFERENCIAS 
 
1. Chorley, R. Introduction to Geographycal Hydrology. Chapter 1.II: World Water Inventory 
and Control, by R. L. Nace. Methuen. 1969. 
2. Velasco-Molina, Hugo. Las zonas áridas y semiáridas: Sus características y manejo. 
Editorial Limusa. 1991. 
3. Todd, David. Ground Water Hydrology. Wiley International Edition. 
4. Coghill, I. World, Region and Man. Cheshire Pty Ltd. 1966. 
5. Maass, Arthur et Al. Design of Water Resource Systems. Part I: Objectives and Concepts. 
Basic Economic and Technologic Concepts. Macmillan. 1962. 
6. Schwab, Glenn; Frevert, Richard. Elementary Soil and Water Engineering. Wiley 
International Edition. 
7. Mays, Larry W. Water Resources Handbook. Chapter 1: Water Resources. McGraw-Hill, 
International Edition. 1996. 
8. Tweedie, A. Water and the World: Chapter 5: The world´s climatic pattern; Koppen´s 
climatic classification. Thomas Nelson Limited. 1969. 
9. USSR Comitee for the Internacional Hydrological Decade. “World Water Balance and 
Water Resources of the Earth”. Studies and Reports in Hydrology. Vol 25. UNESCO. Paris.