✅ SIMILITUD DE SISTEMAS HIDROLÓGICOS

Para hablar de similitud de sistemas hidrológicos optaremos por encontrar las condiciones de similitud entre distintos sistemas basándose principalmente en los parámetros adimensionales que predominan en la hidrología, sin embargo, es importante resaltar que dichos parámetros han sido muy pocos estudiados. Tales parámetros también nos servirán o se convertirán en “Parámetros de transferencia”, es decir, podremos utilizar los parámetros para trasladar características hidrológicas existentes hacia otro sistema similar en términos hidrológicos donde no existan tales características. El estudio referente a “Similitud de sistemas hidrológicos” es considerado como un gran aporte en beneficio de la generación de información meteorológica en determinas sistemas hidrológicos que carecen de ella.

El no contar con información de escorrentías siempre será uno de los mayores problemas en la actualidad, llevando a los investigadores en la materia a buscar métodos simplistas que puedan ayudar a generar datos de escorrentías a partir de datos que sean de mayor disponibilidad como lo vendrían a ser las precipitaciones pluviales y haciendo uso de los parámetros de una determinada cuenca. Por lo tanto, con todo lo mencionado anteriormente, será de mayor importancia el conocimiento de los parámetros que sean más relevantes en una cuenca y como estos vendrían a estar asociados con la variable precipitación para dar una escorrentía en función de la naturaleza intrínseca que posee cada sistema hidrológico.

La metodología más favorable para determinar dichos parámetros consiste en llevar acabo un análisis dimensional, seleccionando las variables principales que ocurren en el fenómeno Precipitación – escorrentía, para que después sean agrupadas en diferentes parámetros adimensionales que nos ayudarán a explicar y definir los fenómenos en particular. Luego, se pasarán a estudiar los parámetros adimensionales que van a definir las condiciones que debe haber para que exista similitud entre distintos sistemas hidrológicos. Estos parámetros deben denotar, como en todo sistema dinámico, similitud geométrica, cinemática y dinámica del sistema hidrológico. Los parámetros adimensionales que serán encontrados, equivalentes solo en sistemas similares hidrológicamente, pasarán a ser los llamados parámetros de transferencia.

DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS QUE EXPLICAN LA SIMILITUD DE SISTEMAS HIDROLÓGICOS

Para determinar los parámetros adimensionales de similitud primero debemos reconocer las variables más importantes durante el fenómeno precipitación – escorrentía conjuntamente con su dimensión que las representa, las cuales vendrían a ser:

• Precipitación Pluvial: P, [LT^-1]

• Intensidad de precipitación: I, [LT^-1]

• Duración de la lluvia: t, [T]

• Área de la cuenca: A, [L²]

• Altitud media de la cuenca: H, [L]

• Perímetro de la cuenca: p, [L]

• Caudal de escorrentía: Q, [L³T^-1]

Para realizar el agrupamiento de variables hidrológicas, en números adimensionales, nos basaremos en el principio fundamental que rige el análisis dimensional, el cual lo podemos encontrar en el Teorema de Bukingham que nos menciona que, si un determinado fenómeno físico tiene m variables importantes, los cuales a su vez tienen n dimensiones, entonces la agrupación de variables se puede realizar mediante (m – n) en parámetros adimensionales. En el presente caso, tenemos 7 variables causadas por el fenómeno precipitación – escorrentía, y estas a su vez tienen 2 dimensiones fundamentales, podemos afirmar y concluir que se agruparán en 5 números o parámetros adimensionales, los cuales son:

SIMILITUD DE SISTEMAS HIDROLÓGICOS

Por diversos estudios realizados sobre similitud de sistemas hidrológicos, podemos afirmar que para que exista similitud hidrológica se deben cumplir las siguientes condiciones:

• Similitud Geométrica, El parámetro que condiciona la similitud geométrica es el Coeficiente de Gravelius, por el cual podemos afirmar que dos sistemas hidrológicos serán similares geométricamente si su coeficiente de Gravelius es equivalente en ambos sistemas, puesto que la forma que presenta una determina cuenca va a tener mucha incidencia en la geometría que tenga el hidrograma de escorrentía directa.

• Similitud Cinemática, El parámetro que condiciona la similitud cinemática es la relación de confluencias, por el cual podemos afirmar que dos sistemas hidrológicos serán similares cinemáticamente si presentan similar geometría en su patrón de flujo, el cual está representado por la red de drenaje natural de la cuenca.

• Similitud Dinámica, El parámetro que condiciona la similitud dinámica es el Coeficiente Orográfico, por el cual podemos afirmar que dos sistemas hidrológicos serán similares dinámicamente si su coeficiente orográfico es equivalente en ambos sistemas, puesto que este coeficiente el potencial degradante de la cuenca, así como también el potencial hidroenergético, estableciendo la relación que mientras mayor sea el coeficiente orográfico de la cuenca mayor será el potencial.

COMO REALIZAR LA TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN HIDROMETEOROLÓGICA

Para poder transferir información de un sistema hidrológico a otro haremos uso de los números adimensionales encontrados anteriormente, igual sus unidades entres similares en donde uno tendrá información y el otro carecerá de esta.

Por ejemplo, si deseamos transferir información de intensidad de lluvia, utilizaremos los parámetros correspondientes y más adecuados para nuestro fin, obteniendo lo siguiente:

Donde Is es la intensidad de lluvia en la cuenca que no tiene información, Hs es la altitud media de la cuenca sin información, ts es el tiempo de duración de lluvia en la cuenca sin información, Ic es la intensidad de lluvia en la cuenca que tiene información, Hc es la altitud media en la cuenca que tiene información y tc es el tiempo de duración de lluvia en la cuenca que tienen información.

Es preciso recalcar que utilizaremos los subíndices “s” para las variables de la cuenca que no presenta información y los subíndices “c” para las variables de la cuenca que si presenta información.

Por último, en el estudio de los parámetros de similitud entre sistemas hidrológicos, podemos concluir que el parámetro de similitud geométrica, es decir, el coeficiente de Gravelius, describe con gran claridad y precisión la forma y geometría que presenta una determinada cuenca o unos determinados sistemas hidrológicos. El parámetro de similitud cinemática, es la decir, la relación de confluencias, nos ayuda a describir con mayor precisión el flujo o la forma de la geometría que presenta de red de drenaje superficial de la cuenca o la red hidrográfica de sistemas hidrológicos similares, pero es importante mencionar que es de poca ocurrencia encontrar sistemas similares en este aspecto. El parámetro de similitud dinámica, es decir, el coeficiente orográfico, describe con claridad el potencial degradante existente dentro de un sistema hidrológico, y a diferencia del anterior, es más probable observar dos o varios sistemas hidrológicos con un parecido potencial de degradación.