Hacer la recopilación de información
Hidrometeorológica siempre ha significado un gran problema a la hora de
realizar cualquier tipo de proyecto hidráulico o hidrológico, puesto que su
escasez se ha visto reflejada como una de las grandes restricciones en el área
de hidrología para la predicción como una de las ramas de lo que es la
Ingeniería Hidráulica. Esta importante restricción provoca que hacer la determinación de la
disponibilidad del recurso hídrico, tanto en fuentes superficiales y
subterráneas, se comparte de manera limitada y a su vez la predicción de
variables de diseño se vuelve mucho más compleja.
Conocemos a la escorrentía directa como el
agua que fluye sobre la superficie del suelo producida durante la
precipitación, tiene la característica de llegar de manera rápida a la red de
drenaje natural de una determinada cuenca, el tiempo de viaje es corto en vista
de que su velocidad promedio de viaje es alto, puede tener una duración de
horas y en muchos casos puede ser de días. La escorrentía directa puede
provocar ondas de avenidas bastante elevadas, ocasionando que la geometría del
hidrograma de escorrentía sufra cambios bruscos, sin embargo, sabemos que el
hidrograma de escorrentía directa siempre será propio y dependerá de una
determinada tormenta. Por otra parte, la escorrentía directa es la responsable
de la erosión de los suelos, conduciéndolos en formas de sólidos por arrastre o
suspensión y ocasionando que la sección del cauce sufra modificaciones una vez
que estos sólidos se depositen en las zonas más bajas.
El comportamiento y las causas de escorrentía
directa se pueden deber a las siguientes características en una determinada
cuenca hidrográfica:
- Intensidad y duración de tormenta
- La manera en que la intensidad de distribuya a lo largo de la cuenca.
- Forma, topografía y cobertura vegetal de la cuenca hidrográfica.
- Humedad del suelo antes de la tormenta.
COMO PODEMOS ESTIMAR LA ESCORRENTÍA DIRECTA
Para poder estimar la escorrentía directa es
necesario el uso de recursos como lo son los registros históricos de diferentes
tiempos hidrológicos, ya sean las variables que participan en el fenómeno de
precipitación escorrentía (causa – efecto). Para trabajar con el tiempo hidrológico,
podemos referirnos al tamaño de la muestra seleccionada, la cual no debe ser
menor que 30 años.
Existen diferentes metodologías que sirven
para la estimación de la escorrentía directa, entre los cuales tenemos al
método racional y al método del hidrograma unitario.
EL MÉTODO RACIONAL
El método racional es el primer método más
antiguo que existe, depende de las variables causa – efecto y su aplicación es
sencilla. Mediante la aplicación del método racional se busca estimar el caudal
pico del hidrograma, teniendo en cuentas las siguientes consideraciones:
- Se asume que la intensidad de lluvia en una cuenca se distribuye de manera uniforme en toda su área, pero se debe tener en cuenta que mientras mayor sea el área de la cuenca menor será la probabilidad de certeza del valor esperado.
- El valor esperado será considero como máximo siempre y cuando el tiempo duración de la precipitación con la que se calcula, sea igual o mayor que el tiempo de concentración de la cuenca.
- El coeficiente de escorrentía (C) será igual en todas las precipitaciones ocurridas en la misma cuenca.
- Para determinar el almacenamiento momentáneo se debe considerar que, el agua que entra producida por la precipitación será equivalente al agua que sale por escorrentía directa dentro de una unidad de tiempo.
- Debido a que la metodología no tiene en cuenca la infiltración y la evaporación de agua dentro del sistema, se tendrá en cuenta que solo una parte de la lluvia, considerada precipitación efectiva, será la que se transformará en el flujo directo, lo cual se verá reflejado en el coeficiente de escorrentía seleccionado.
El éxito de certeza del valor obtenido con el
método racional no solo dependerá de intensidad de lluvia o el área de la
cuenca, sino también del coeficiente de escorrentía, puesto que este debe ser
seleccionado cuidadosamente teniendo en cuenca la vegetación del sistema, su almacenamiento
momentáneo y la forma que tenga la cuenca, valores que los encontramos en la relación
de confluencias y el índice de compacidad.
El método racional se estima por la aplicación
de la siguiente fórmula:
Q =
C*I*A
Donde I es la intensidad de lluvia máxima para
un tiempo de duración igual o mayor que el tiempo de concentración de la cuenca, A es el área
de la cuenca y C es el coeficiente de escorrentía que puede variar entre 0 y 1.
Es importante mencionar que existen varios
métodos para estimar el gasto producido por la escorrentía directa, sin embargo,
muchos de ellos son derivados del método racional.
EL MÉTODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO (HU)
El método del Hidrograma unitario (HU) viene a
representar el hidrograma de escorrentía directa que se produce una lámina
unitaria de precipitación efectiva, teniendo en cuenta una duración determinada
y suponiendo una distribución uniforme
en toda la cuenca.
Para la aplicación del método del hidrograma
unitario se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones:
- El tiempo base será igual en todas las tormentas producidas dentro de la cuenca.
- Los hidrogramas con el mismo tiempo base tendrán ordenadas directamente proporcional al volumen total producido por la precipitación efectiva, siendo proporcionales entre sí.
El procedimiento para la construcción de un HU
será el siguiente:
- Primero se debe obtener el flujo base, esto se logra después de separarlo del flujo de escorrentía directa.
- Luego de eso, se pasará a determinar el tiempo base y también el volumen de escorrentía directa, teniendo en cuenta que la duración de escorrentía directa es constante e igual al tiempo de duración de la lluvia efectiva.
- Después, pasamos a determinar la lámina de lluvia efectiva
- Por último, se dividen las ordenadas del hidrograma de escorrentía directa según la lámina efectiva ya calculada, los resultados obtenidos serán las ordenadas “q” representados en (m3/s)/mm, los cuales pertenecerán al HU.
Una vez obtenido el Hidrograma unitario (HU),
para un tiempo de duración efectiva, podemos estimar los hidrogramas de
escurrimiento directo para cualquier tormenta dentro de la cuenca, siempre y cuando
esta tengo el mismo tiempo de duración de precipitación efectiva, esto se logra
luego de multiplicar cada ordenada del hidrograma unitario por la lámina de
precipitación efectiva, obviando su distribución a lo largo del tiempo.
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