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Balance hídrico

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Archivo:Ciclo del agua.jpg
Esquema del Ciclo Hidrológico (o ciclo del agua).

En hidrologia, balance hídrico es el resultado de la cantidad de agua que entra y sale de una correcta porción del suelo en un determinado intervalo de tiempo.

Cuando se consideran las condiciones disponibles enmedio ambiente, se hace evidente que la humanidad , la civilización y la tecnología están siendo rápidamente amenazadas en sus límites de desarrollo. Los límites resultan de las reservas naturales de materias-primas , producción de alimentos y energía y el suprimento de agua potável. En una planificación sistemática para el futuro, el suprimento y la demanda de agua deben ser consideradas conjuntamente de forma a equilibrarse ese balance, con la ayuda del cual será posible el desarrollo del hombre y del mundo.

El balance hídrico representa este equilibrio de forma matemática, para que él pueda ser considerado en obras de ingeniería , planificación de áreas de uso agrícola, forestal, veías fluviais, entre tantos otros ejemplos.

Tabla de contenido

Importancia del agua, de su cantidad: Balance Hídrico Mundial

Uno de los recursos más importantes de la Tierra es el agua. Ella ocurre en tres estados de la materia: en la forma sólida, como el hielo; en la forma líquida, como el agua; en la forma gaseosa, como el vapor.

El agua tiene una función crítica en casi todas las esferas de la vida. Su importancia puede ser ilustrada por medio de algunos ejemplos:

En las zonas húmedas de la Tierra hay un superávit de agua, siendo que su valor fue subestimado por mucho tiempo. Las zonas áridas de la Tierra, donde hay siempre (o por largos periodos el año) escasez de agua, esta es considerada por sus habitantes como una preciosidade.

La tabla abajo presenta una estimativa hecha por N. Meinardus (1928) y H. Hoinkes (1968) de la cantidad de agua disponible en el planeta Tierra. El volumen total del agua como una fracción del volumen de la Tierra (1,082 x 10 12 km3) es de cerca de 1: 777,2 o 0,00129.

Volúmenes de agua en la Tierra
Fuente Volumen (km3) Volumen (%)
Océanos 1.348.000.000 92,39%
Hielo polar, geleiras, icebergs 227.000.000 2,01%
Agua subterránea, humedad del suelo 8.062.000 0,58%
Lagos y ríos 225.000 0,02%
Atmósfera 13.000 0,001%
Suma 1.384.120.000 (Sumó errado...) 100,00%
Agua potável 36.020.000 4,50%

Una parte de la reserva de agua está en circulación continua y compone una transferencia, pues evapora de las superficies líquidas y del suelo y después de la condensação en la atmósfera es depositada nuevamente en las superficies como precipitación líquida (lluvia) o sólida (nieve, granizo). Por la precipitación, la evaporação y el escoamento superficial son siempre repuestos como agua potável. El vapor de agua en circulación en la atmósfera formaría con su completa condensação y precipitación una capa de agua de solamente 2 a 3 cm de profundidad en la superficie de la Tierra. Comparándose con la media de precipitación anual en la Tierra (97cm), deduz-si que la vida media de una molécula de agua en la atmósfera es de cerca de 10 días.

Agua potável como porcentagem de su total
Fuente Porcentagem del volumen(%)
Capa de hielo polar, icebergs, geleiras 77,23
Agua subterránea (hasta 800m de profundidad) 9,86
Agua subterránea (800 a 4000m) 12,35
Humedad del suelo 0,17
Lagos (agua potável) 0,35
Ríos 0,003
Minerais hidratados 0,001
Plantas, animales, seres humanos 0,003
Atmósfera 0,04
Suma 100,00

El agua disponible para uso en la superficie de la tierra, de la cual la humanidad, la economía y la industria dependen, constituye sólo una fracción del agua total de la tierra y es renovada por el ciclo hidrológico.

Conceptos y Aplicaciones

Debido al hecho de que la cantidad total de agua disponible en la Tierra es finita e indestrutível, podemos encarar el ciclo hidrológico global como siendo un sistema cerrado. Un balance hídrico puede ser desarrollado para explicar los componentes hidrológicos.

Considere una superficie plana inclinada y completamente impermeável (el agua no puede pasar a través de la superficie), confinada por los cuatro lados y con una salida en la esquina A .Desde que la superficie sea asumida como siendo completamente plana, no habrá depresiones en las cuales el agua podrá almacenarse. Si una lluvia sea aplicada a este sistema hidrológico simplificado, surgirá en La una vazão de salida, denominada escoamento superficial directo. Se puede representar el balance hídrico para este sistema por una ecuación.

Falló al verificar gramática (El ejecutable texvc no fue encontrado. Consulte math/README para instrucciones de la configuración.): dS/dt = I - Q\,


donde:

I es la vazão de entrada;
Q es la vazão de salida;
dS/dt es la variación en el almacenamiento del sistema por unidad de tiempo.

La vazão de salida no puede ocurrir hasta que se acumule agua a una profundidad mínima para suministrar carga necesaria al escoamento, pero debido a la intensidad de la lluvia, la profundidad del agua retenida (retención superficial) aumenta. Con el cesar de la precipitación, el agua retenida en la superficie se transforma en vazão de salida del sistema. En el ejemplo citado, toda la entrada se transforma en salida, negligenciando-si la pequeña cantidad de agua retenida eléctricamente en la superficie y también cualquier evaporação ocurrida durante el periodo (una suposición razonable para el sistema descrito). Esta ilustración elemental debe sugerir que cualquier sistema hidrológico puede ser descrito por un balance hídrico para poderse explicar la disposición de las entradas de agua en el sistema y la variación en el almacenamiento. La simplicidade del balance hídrico es, sin embargo, frecuentemente engañosa, pues como será visto adelante, los términos de la ecuación no pueden ser cuantificados fácilmente o adecuadamente.

Una versión más generalizada del balance hídrico podrá explicar los varios componentes de un ciclo hidrológico y suministrar la visión de técnicas de resolución de problemas en regiones hidrológicas complejas. Tales regiones pueden estar definidas por la topología , limitadas políticamente o especificadas arbitrariamente. Una bacia es una área definida topograficamente, drenada por un río o sistema de ríos tal que toda la vazão es descargada en una única salida. Los estudios de recursos hídricos eran conducidos, en el pasado, en bacias hidrográficas, pues estas áreas simplifican la aplicación del balance hídrico. Teóricamente, un balance es posible para cualquier tipo de región, aunque la posibilidad de datos y el grado de afinamiento de los métodos analíticos determine la aplicabilidade de aquel en un senso práctico.

El balance hídrico de una área unitaria de la superficie de la Tierra es formado por los siguientes componentes:

P = precipitación;
Y = evaporação;
Q = descarga, escoamento;
R = reserva, almacenamiento;
U = uso, consumo.

La ecuación de la continuidad se presenta en la siguiente forma:

(Eq. 5.2)

donde:

D puede significar el escoamento superficial o subterráneo;
R es el almacenamiento temporal de agua en el suelo;
U es el agua utilizada física o químicamente.

En una media de largo periodo se puede admitir que R y U sean constantes, de forma que las fluctuaciones de esas cantidades se hacen insignificantes en el balance hídrico, que puede ser simplificado para:

(Eq. 5.3)

La dificultad en resolverse problemas prácticos reposa principalmente en la inabilidade en medirse o estimar adecuadamente los varios términos de la ecuación del balance hídrico. Para estudios locales, son hechas frecuentemente medidas seguras, pero la evaluación en una escala global es usualmente grosera. La precipitación es evaluada por medidores dispuestos en una área. El escoamento superficial puede ser medido de varias formas, tales como medidores en barragens, medidores de velocidad de flujo, etc..

En buenas condiciones, estas medições son frecuentemente 95% precisas, pero grandes vazões no pueden ser medidas por los métodos tradicionales. La humedad del suelo puede ser determinada usándose pruebas de nêutrons y métodos gravimétricos; la infiltração determinada localmente por infiltrômetros o estimada a través de los datos de lluvia-escoamento. Pero las estimativas de humedad del suelo e infiltração son generalmente muy pobres. También la determinación de la cantidad de agua evaporada y transpirada es extremadamente difícil en el actual estágio de desarrollo de la ciencia.

La ecuación del balance hídrico es un instrumento extremadamente útil y que puede ser usado de varias maneras para estimar la magnitud y distribución el tiempo de las variables hidrológicas.

Balance Hídrico en el Estado de São Paulo

En términos generales el estado de São Paulo dispone de aproximadamente 100 bilhões de m³/año, de los cuales se estima que 55 bilhões de m³/año son debidos a los escoamentos de superficie y de subsuperfície y los restantes 45 bilhões de m³/año al escoamento básico, este representando gran importancia como regularizador de las vazões de los ríos. La tabla 5.3. presenta los resultados del balance hídrico estadual del estadp de Sâo paulo, siendo que las unidades están en mm/año y l/sx km².

Tabla 5.3. Balance hídrico en el Estado de São Paulo Resultados mm/año L/s x km² Escoamento de superficie 220 7,0 Escoamento básico 180 5,7 Evapotranspiração real 980 31,1 Escoamento total 400 12,7 Precipitación media 1380 43,8

Ver también

Referencias