Balance hídrico

La ley del balance hídrico establece que los flujos de entrada a cualquier sistema o área de agua son iguales a sus flujos de salida más el cambio en el almacenamiento durante un intervalo de tiempo. En hidrología, una ecuación de balance hídrico se puede utilizar para describir el flujo de agua que entra y sale de un sistema. Un sistema puede ser uno de varios dominios hidrológicos o hídricos, como una columna de suelo, una cuenca de drenaje, un área de riego o una ciudad.

El balance hídrico también se conoce como balance hídrico. La elaboración de balances hídricos es una actividad fundamental en la ciencia de la hidrología. Según el Servicio Geológico de Estados Unidos:

La comprensión de los presupuestos de agua y los procesos hidrológicos subyacentes constituye una base para la planificación y ordenación eficaces de los recursos hídricos y el medio ambiente. Los cambios observados en los presupuestos de agua de una zona con el tiempo pueden utilizarse para evaluar los efectos de la variabilidad climática y las actividades humanas en los recursos hídricos. La comparación de los presupuestos de agua de diferentes áreas permite cuantificar los efectos de factores como la geología, los suelos, la vegetación y el uso de la tierra en el ciclo hidrológico.

Una ecuación general de balance hídrico es:

P = Q + ET + ΔS

donde

P es la precipitación

Q es flujo de flujo

ET es evapotranspiración

ΔS es el cambio en el almacenamiento (en el suelo o la roca / aguas subterráneas)

Esta ecuación utiliza los principios de conservación de la masa en un sistema cerrado, según los cuales toda el agua que entra en un sistema (a través de la precipitación) debe ser transferida a la evaporación, la transpiración, la escorrentía superficial (que finalmente llega al canal y sale en forma de descarga fluvial) o almacenada en el suelo. Esta ecuación requiere que el sistema sea cerrado y, cuando no lo sea (por ejemplo, cuando la escorrentía superficial contribuye a una cuenca diferente), esto debe tenerse en cuenta.

En la hidrología agrícola se discuten ampliamente los balances hídricos.

El balance hídrico puede utilizarse para gestionar el suministro de agua y predecir dónde puede haber escasez de agua. También se utiliza en riego, evaluación de escorrentías (por ejemplo, mediante el modelo RainOff), control de inundaciones y control de la contaminación. Además, se utiliza en el diseño de sistemas de drenaje subterráneo que pueden ser horizontales (es decir, mediante tuberías, desagües de tejas o zanjas) o verticales (drenaje mediante pozos). Para estimar las necesidades de drenaje, puede resultar útil el uso de un balance hídrico hidrogeológico y un modelo de aguas subterráneas (por ejemplo, SahysMod).

El balance hídrico se puede ilustrar mediante un gráfico de balance hídrico que representa los niveles de precipitación y evapotranspiración, generalmente en una escala mensual.

Se han desarrollado varios modelos de balance hídrico mensual para diversas condiciones y propósitos. Los modelos de balance hídrico mensual se han estudiado desde la década de 1940.

“Para que el agua esté disponible para sus múltiples usos y usuarios se necesitan herramientas e instituciones que la transformen de un recurso natural a un sistema que proporcione servicios”. Esto significa que existen dos tipos de sistemas hídricos: el sistema de recursos hídricos (SRH) y el sistema de uso del agua (SUS).

Un sistema de almacenamiento de agua, como un río, un acuífero o un lago, debe respetar el equilibrio hídrico. Por ejemplo, el volumen de agua que entra en un acuífero debe ser igual a la cantidad que sale de él más su cambio en el almacenamiento. En virtud de diversos factores, como el cambio climático, el aumento de la población y la mala gestión, el almacenamiento de agua de muchos sistemas de almacenamiento de agua disminuye, por ejemplo, cada década. Esto significa que el volumen de agua en un sistema de almacenamiento de agua disminuyó después de una década, es decir, la entrada fue menor que la salida durante ese intervalo de tiempo.

En general, un WUS es una construcción hídrica de un usuario, como una ciudad, una industria, una zona de riego o una región, y no un área geográfica. El esquema de un WUS muestra las entradas y las salidas. Para un WUS, el cambio en el almacenamiento es insignificante (en relación con su entrada) en un intervalo de tiempo adecuado, por lo tanto, el balance hídrico se convierte en entrada igual a salida con nueve tipos de trayectorias hídricas (WPT):

${\displaystyle VA+OS+PP=ET+NR+RF+RP}$

Por supuesto, en lugar de un río, podría ser un acuífero el que abastece de agua a una red urbana de agua como fuente principal. Examinemos brevemente un suministro de agua urbana sobre una base anual como un ejemplo simplificado. Tiene una ET y una PP insignificantes (la red urbana de agua es una red de tuberías), tiene una cantidad limitada de agua de aguas subterráneas (OS), tiene un flujo de retorno a la fuente principal (RF) después de pasar por una planta de tratamiento de aguas residuales, y el tipo RP tiene varias instancias de trayectoria de agua (WPI), como fugas y agua tomada para regar zonas verdes. Teniendo en cuenta que el cambio anual en el almacenamiento de un área urbana es insignificante, la ecuación de balance hídrico se convierte en

${\displaystyle VA_{riv}+OS_{gw}=NR+RF_{wwtp}+RP_{leak}+RP_{irr}}$

Se pueden utilizar varias medidas de diagnóstico en hidrología para seleccionar y evaluar el rendimiento de los modelos de balance hídrico.

• Evaluar los componentes del ciclo hidrológico
• simulación de Snowmelt
• Evaluación de los efectos del cambio climático
• Previsión de flujo y diseño de proyectos
• Evaluar la ordenación agrícola del agua

• Modelos usando precipitación (rainfall) como entrada
• Modelos que utilizan lluvia y temperatura como entrada
• Modelos usando precipitaciones y evaporación potencial como entrada
• Modelos utilizando datos de entrada diarios

• Hidrología (agricultura)
• Hidrología del coto
• Modelo Runoff (reservoir)
• Ciclo de agua

• R.J. Oosterbaan. "DRAINAGE AND HYDROLOGY/SALINITY" (PDF). www.waterlog.info. Retrieved 2016-05-20.