Escurrimiento Superficial

2013

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I.

INTRODUCCIÓN En el presente informe se darán a conocer los conceptos básicos de escurrimiento superficial ya que en las obras para la construcción se incluyen actividades que repercuten en las aguas superficiales y subterráneas de diferente grado El escurrimiento superficial es un componente del ciclo hidrológico el cual resulta de la lluvia o caudal lateral que no llega a infiltrarse sobre la superficie de la tierra. El escurrimiento superficial en el terreno sigue caminos variables e interconectados debido principalmente a depresiones y ve getación en ella.

HIDROLOGIA HIDROLOGI A GENERAL

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II.

OBJETIVOS

GENERAL  Desarrollar el concepto de escurrimiento superficial.

ESPECÍFICOS  Definir fases, tipos, componentes y cálculo de escurrimiento.  Desarrollar un ejemplo numérico.

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III.

MARCO TEÓRICO

ESCURRIMIENTO El escurrimiento en general, es el agua que queda de la precipitación después de haber ocurrido las otras disposiciones de agua, como evaporación, transpiración, infiltración y detención superficial, para correr sobre la superficie del suelo e ir a ingresar a las corrientes de agua. El escurrimiento superficial puede ser total, cuando corresponde a la diferencia entre el total de una precipitación y las otras disposiciones totales del agua. Puede también haber escurrimiento máximo, o sea el que ocurre siempre, antes o en el momento en que termina el intervalo del exceso de lluvia cuando excede a la capacidad de infiltración de un suelo.

FASES DE ESCURRIMIENTO El escurrimiento superficial comprende dos fases: 

Escurrimiento en los cauces: o sea el que se produce en todas las vías de agua que tengan un escurrimiento permanente, y comienza con el escurrimiento mayor de dos horas, en torrentes, zanjas artificiales de drenaje y canales de terrazas.



Escurrimiento superficial y directo: es el que se produce por sobre la superficie de los suelos. Su escurrimiento termina con los escurrimientos efímeros que se producen en cauces no permanentes después de terminar la lluvia.

TIPOS DE ESCURRIMIENTO: 

Escurrimiento superficial o escorrentía: Parte del agua que escurre sobre el suelo, puede ser de tres tipos: 1. Laminar : es aquel en que el agua es clara con movimiento lento e incapacidad para llevar el suelo en suspensión. Solo se presenta a muy pocas profundidades, en pendientes planas y sin alcanzar a producir erosión acelerada. 2. Escurrimiento turbulento: es aquel que por lo general comienza a profundidades de 0 a 60 centímetros y velocidad de centímetros por segundo, produciendo la mayor erosión y pertenece por lo general el escurrimiento de los cauces. 3. Escurrimiento combinado: este escurrimiento es una combinación de los dos anteriores y es el que produce los mayores estragos erosionando los suelos servibles y llevándose en suspensión los suelos.

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

Escurrimiento subsuperficial: Es la parte del agua que se desliza a través de los horizontes superiores Escurrimiento subsuperficial lento Escurrimiento subsuperficial rápido



Escurrimiento subterráneo: Profunda percolación del agua infiltrada en el suelo.

ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL DEFINICIÓN Es un componente del ciclo hidrológico el cual resulta de la lluvia y/o caudal que no llega a infiltrarse sobre la superficie de la tierra, ya que este sigue caminos variables e interconectados debido principalmente a depresiones y vegetación en ella. La expresión escurrimiento superficial suele referirse al volumen de las precipitaciones que caen sobre una cuenca, menos la retención superficial y la infiltración. El escurrimiento superficial o directo es función de la intensidad de la precipitación y de la permeabilidad de la superficie del suelo, de la duración de la precipitación, del tipo de vegetación, de la extensión de la cuenca hidrográfica considerada, de la profundidad del nivel freático y de la pendiente de la superficie del suelo. La aportación de una cuenca se representa comúnmente en una gráfica llamada "hidrograma", que consiste en una curva que representa las oscilaciones, respecto el tiempo, del nivel del agua de un río en una sección dada del mismo. En el caso de un río con un tiempo de descarga muy largo, los caudales que por él circulan al cabo de un tiempo, son el resultado de la acumulación del escurrimiento superficial con la aportación subterránea.

CICLO DEL ESCURRIMIENTO El estudio del escurrimiento de los ríos como parte del ciclo hidrológico, incluye la distribución del agua y su trayectoria desde que se precipita sobre la tierra hasta que alcanza la red hidrográfica o vuelve directamente a la atmósfera a través de la evapotranspiración. La distribución del volumen total de agua caída durante una precipitación dada, depende tanto de las características y condiciones físicas-naturales o artificiales de la cuenca, como de las características de la propia precipitación. Al comienzo de una precipitación fuerte, una gran cantidad de agua es interceptada por la vegetación; el agua así almacenada sobre la superficie de la capa vegetal se encuentra muy expuesta al viento y ofrece una enorme área de evaporación, de tal forma que las precipitaciones de corta duración y poca intensidad pueden llegar a ser completamente consumidas por la intercepción de las plantas, por la pequeña HIDROLOGIA GENERAL

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cantidad de agua que se infiltra a través del suelo y por el agua que llena los charcos y pequeñas depresiones de la superficie del suelo. Para que el agua llegue a infiltrarse, la superficie del suelo debe presentar una serie de condiciones adecuadas. Cuando a lo largo de una precipitación, el poder de intercepción y de almacenamiento en la superficie del suelo han sido ya agotados, y cuando la precipitación es tal que su intensidad excede la capacidad de infiltración del suelo, comienza ya el escurrimiento superficial propiamente dicho. La superficie del suelo se cubre en ese momento con una fina película de agua llamada película de retención superficial. Una vez que el agua corre sobre la superficie del suelo y alcanza los cauces de la red hidrográfica, comienza a aparecer el escurrimiento superficial en los cauces. CICLO DE ESCURRIMIENTO O ESCORRENTÍA

Parte del agua que se infiltra en el suelo continúa fluyendo lateralmente como un flujo hipodérmico, que tiene lugar a pequeñas profundidades debido a la presencia de horizontes relativamente impermeables situados muy cerca de la superficie del suelo, avanzando de este modo los cauces de la red sin haber sufrido una percolación profunda. Otra parte de esta agua se percola hacia la zona de saturación de las aguas subterráneas y eventualmente, alcanza la red hidrográfica para suministrar el escurrimiento base de los ríos. Existe todavía otra porción del agua infiltrada, que no llega a alcanzar el nivel de saturación de las aguas subterráneas y queda retenida encima del nivel freático, ésta es la llamada zona de saturación incompleta.

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DESCOMPOSICIÓN DE LA APORTACIÓN DE UNA LLUVIA DE INTENSIDAD UNIFORME

En la imagen anterior se representa gráficamente la contribución que ejerce al caudal de los ríos una precipitación de intensidad moderada y constante. Cuando comienza una precipitación, casi toda el agua de la lluvia es recogida por la tierra en forma de retención superficial (intercepción + almacenamiento superficie suelo + evaporación); a medida que el tiempo transcurre, el almacenamiento que tiene lugar sobre la capa vegetal y la superficie del suelo se va saturando progresivamente y el agua comienza a infiltrarse a través del suelo; finalmente, aparece el flujo superficial que corre sobre la superficie del terreno, comenzando con ello a hacer presencia el escurrimiento puramente superficial en el caudal de los ríos. Existe además una porción de lluvia que desde el primer momento cae directamente sobre los cauces de los ríos y circula por ellos sin haber corrido previamente sobre la superficie del suelo; esta porción puede a veces aparecer claramente individualizada en el hidrograma general de la crecida.

FACTORES QUE AFECTAN EL ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL Depende de dos tipos de factores: 1. FACTORES METEOROLÓGICOS: Se considera la forma, el tipo, la duración y la intensidad de la precipitación; la dirección y la velocidad de la tormenta, y la distribución de la lluvia en la cuenca. 

Forma y Tipo de la Precipitación: La manera de cómo se origina precipitación y la forma que adopta la misma, tiene gran influencia en la distribución de los escurrimientos de la cuenca.

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Ejemplo:

Según su tipo: Si es de tipo orográfico, ocurrirá en las zonas montañosas en la parte alta de la cuenca, por lo que los escurrimientos tendrán valores bajos del caudal en la descarga ya que durante su recorrido se habrán regularizado. Según su forma: Se manifiesta en el tiempo de concentración de los escurrimientos. Si la precipitación se manifiesta en forma de lluvia, con intensidad y duración suficiente, el escurrimiento superficial se presentara de manera inmediata. Si la precipitación fuera en forma de nieve, el escurrimiento será más lento debido al tiempo en el cual se produzca el deshielo.



Intensidad de precipitación: La intensidad de lluvia excede a la capacidad de infiltración del suelo, presentándose escurrimiento superficial.



Duración de la precipitación: Los caudales que se presentan en la descarga de una cuenca, son máximos cuando el tiempo que tardan en concentrarse, es similar a la duración de la tormenta que lo origina.

Ejemplo: En las zonas bajas de una cuenca para lluvias de mucha duración de nivel freático puede ascender hasta la superficie del suelo, llegando a nulificar la infiltración, aumentando por lo tanto la magnitud del escurrimiento. HIDROLOGIA GENERAL

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

Distribución de la lluvia en la cuenca: El escurrimiento resultante de cualquier lluvia, depende de la distribución en tiempo y espacio de esta.



Dirección y velocidad de la tormenta: La velocidad y dirección con la que se desplaza la tormenta, respecto a la dirección general del escurrimiento. En general las tormentas que se mueven en sentido de la corriente, producen caudales de descarga mayores, que las que se desplazan hacia la parte alta de la cuenca.

Nota: Aunque la lluvia es un factor importante que afecta y determina la magnitud de un escurrimiento, existen condiciones meteorológicas generales que influyen , como es el caso de la temperatura , velocidad del viento , humedad relativa, la presión barométrica, etc. 2. FACTORES FISIOGRÁFICOS: Se consideran características físicas de la cuenca superficie, forma, elevación, pendiente; tipo y uso del suelo, humedad y antecedentes del mismo. 

Superficie de la cuenca: El tamaño de la cuenca tiene una influencia que se manifiesta en diversos modos en la magnitud de los caudales que se presenta. Lo que afecta la relación entre el caudal y la superficie de la cuenca es la máxima intensidad de lluvia ya que esta tiene de decrecer conforme aumenta la superficie.

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Ejemplo: Para cuencas mayores se observa una disminución relativa del caudal máximo de descarga debido a que son mayores el efecto de almacenaje, la distancia recorrida de las aguas, etc. 

Forma de la cuenca:

Cuenta con índices como: Factor forma: Obtenemos este valor a partir de dividir los valores de la superficie de la cuenca entre su longitud. Coeficiente de compacidad: Indicador de la regularidad geométrica de la forma de la cuenca.



Elevación de la cuenca:

Determina principalmente las formas de precipitación ya que mayor elevación la precipitación es mayor.



Pendiente: Es uno de los factores que mayor influencia tiene en la duración del escurrimiento, sobre el suelo y los cauces naturales, afectando de manera notable la magnitud de las descargas, influye así mismo en la infiltración y humedad del suelo, etc.

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ECUACIONES SIMPLIFICADAS DEL ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL Existen 3 enfoques: A. Empírico B. Conservación de la masa C. Hidrodinámico

 A. Ecuaciones Empíricas Ecuaciones que describen el escurrimiento superficial en función exclusivamente del tiempo, sin proporcionar información alguna sobre la velocidad media y el tirante del escurrimiento. Los parámetros de estas ecuaciones son constantes de ajuste sin significado físico. Por ejemplo: A partir de datos de avance del frente de riego en melgas, designando a “s” como la distancia de avance de frente, las condiciones iniciales y de frontera del avance son: s = 0, para t = 0 y s = constante para t= ∞ 

Ecuación de Millardson y Bishop (1967)



Ecuación Potencial 

s=at

b

Estas ecuaciones no satisfacen la condición de frontera, ya que cuando: t →∞; s→∞

B. Ecuaciones en base al principio de Conservación de la Masa Se basan en la ecuación de continuidad y alguna suposición acerca de la forma del perfil de flujo. En vez de considerar los efectos dinámicos (ecuación de momento), se asume conocida la forma del perfil del flujo y se considera como condición de frontera aguas arriba del plano de escurrimiento al tirante normal correspondiente al gasto de entrada. Los volúmenes superficial e infiltrado son calculados mediante coeficientes de forma que obedecen a leyes potenciales para expresar la variación del tirante y de la lámina de agua infiltrada a través de la distancia. Estos modelos utilizan generalmente ecuaciones simplificadas para representar al escurrimiento subterráneo. Algunos modelos de conservación de la masa resuelven la ecuación de continuidad obtenida por Lewis y Milne (1938).

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Ecuación de Lewis  – Milne (1938)

Rendón (1986), indica que la ecuación anterior muestra la relación que existe entre la función de infiltración I(t  – tx) y la función de avance S(t), al suponer una de éstas dos funciones, la solución numérica o analítica de la ecuación de Lewis - Milne proporciona la otra. La suposición arbitraria de las dos funciones origina la violación de la ecuación de continuidad. Fok. Bishop (1965), muestran la solución analítica de la ecuación de Lewis - Milne mediante la suposición de la ecuación potencial tanto para el avance como para la infiltración. La solución se obtiene al considerar conocidos los valores de los parámetros de la función de avance y los datos del volumen infiltrado. Philip – Farell (1964), aplican la transformada de Laplace a la ecuación de Lewis -Milne y resuelven S(t) al suponer varias funciones de infiltración. La ventaja de este tipo de modelos es que respetan la relación matemática que debe existir entre las funciones de avance e infiltración.

C. Ecuaciones hidrodinámicas simplificadas La resolución simultánea de las ecuaciones hidrodinámicas de continuidad y momento, considerando todos los términos de aceleración y de presión, se realiza mediante la aplicación de un modelo de onda dinámica. Según Weinmann (1979), su resolución no garantiza exactitud en la modelación debido a que las ecuaciones de De Saint-Venant están sujetas a supuestos. Por tanto surgen ecuaciones hidrodinámicas simplificadas que consisten en resolver la ecuación de continuidad y una forma simple o abreviada de la ecuación dinámica de momento, la cual se simplifica considerando algunas hipótesis justificadas por ciertas condiciones de flujo. 

Modelo de la onda difusiva o cero Inercia Se justifica la simplificación considerando la existencia de equilibrio entre las fuerzas que actúan sobre un volumen de control o celda de la corriente. Se asume en equilibrio debido a que las velocidades del agua son bajas, por tanto se desprecian los términos de aceleración local y aceleración convectiva o inerciales de la ecuación de momento.

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La ecuación resultante determina que la pendiente de la superficie de agua es igual a la pendiente de fricción. Para la solución numérica simultánea de la anterior ecuación y de la ecuación de continuidad han sido ampliamente utilizadas técnicas de diferencias finitas. Según Ponce (1986), la ecuación resultante de combinar la ecuación de continuidad y de momentos es:

Donde: 

c = celeridad de la onda (m/s)



D = Coeficiente para la atenuación de la onda (m2/s)

Los coeficientes c y D pueden ser estimados mediante observación de los hidrogramas y pueden ser calculados para un canal de dimensiones regulares considerando:

Donde T es el ancho superior del canal. HIDROLOGIA GENERAL

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Este tipo de modelo considera muy importante las fuerzas inerciales y de presión como en el movimiento de una gran onda de creciente (p.e. cuando la pendiente es relativamente alta), en un río ancho (p.e. profundidad de flujo pequeña). Sin embargo su exactitud es deficiente para hidrogramas que crecen de manera muy rápida, tales como es el caso del producido por la rotura de una presa. Según Ponce (2002), este tipo de modelo de onda difusiva, se propaga solamente hacia aguas abajo y tiene la capacidad de atenuar la onda de flujo aguas abajo hasta en un 30%. 

Modelo de la Onda Cinemática Es el tipo de modelo más simple y fue introducido por Lighthill y Whitham (1955), en el artículo 'On kinematic waves. I:Flood movement in long rivers', Proc.Royal Society, Londres, Inglaterra. Se aplica en aquellos flujos en los cuales la componente de peso debido a la fuerza de gravedad y la fuerza de fricción se encuentra balanceada de manera que el flujo no se acelera apreciablemente. Estas fuerzas son mucho mayores que las fuerzas inerciales y de presión, por lo tanto:

Donde So es la pendiente del canal y Sf la pendiente de fricción. Esta ecuación establece la igualdad entre el componente de peso y la resistencia hidráulica. Si además se considera la ecuación de Manning para obtener una relación simple entre la descarga y el tirante:

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A partir de la ecuación de continuidad:

Además de considerar las siguientes ecuaciones:

Tenemos la clásica ecuación de onda cinemática:

Donde la velocidad de la onda cinemática o celeridad 'c' se define como:

Según Ponce (2002), se puede demostrar que k' toma el valor de 5/3 si se utiliza la ecuación de Manning y 3/2 si se utiliza la ecuación de Chezy. Si relacionamos la celeridad 'c' con la velocidad de la ecuación de Manning tendremos:

Si relacionamos la celeridad 'c' con el caudal 'q'

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EJEMPLO NUMÉRICO:

Los modelos de onda cinemática se propagan solamente en la dirección aguas abajo, son apropiados para ser usado como componente de modelos hidrológicos de cuencas, especialmente para transitar el escurrimiento superficial en planos. No se recomienda para realizar el tránsito del flujo en canales a menos que el hidrograma tenga una muy suave rama ascendente, la pendiente del canal sea de moderada a fuerte y la atenuación del hidrograma sea muy pequeña. Woolhiser y Liggett (1967); propusieron una ecuación para determinar si la teoría de la onda cinemática es válida para un caso particular:

Dónde: 

So: Pendiente de fondo



L: Longitud del plano donde fluirá el escurrimiento superficial



h: Tirante normal.

Valores de K ≥20, indican que el flujo es fuertemente cinemático y por lo tanto es apropiada la solución utilizando la ecuación de la onda cinemática. Si el valor de K se encuentra alrededor de 10, se espera cometer un error del 10%, decreciendo exponencialmente con valores más grandes que K.

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COMPONENTES DEL ESCURRIMIENTO El régimen y calidad del escurrimiento es el principal proceso ambiental que se altera por el uso y manejo de la tierra. El escurrimiento está conformado por varios componentes: escurrimiento superficial, escurrimiento subsuperficial lateral, escurrimiento de base e infiltración profunda. La proporción en que se conformen los diversos componentes del escurrimiento está influida por los perfiles de suelo y geológico, el patrón de la lluvia, la topografía, la cobertura y el uso y manejo de la tierra. Según se combinen los componentes del escurrimiento, se afectará la calidad del agua y la producción de sedimentos, debido a que cada componente posee diversa energía para desprender y transportar partículas de suelo y nutrimentos. La cobertura vegetal es el factor que más afecta al escurrimiento superficial y a la erosión, ya que pequeñas variaciones en ella con respecto al resto de los factores (clima, suelo, relieve y manejo) ocasionan mayores porcentajes de variación en las tasas de escurrimiento y pérdida de suelos.

Algunos de los componentes del escurrimiento que están vinculados con este procedimiento son:     

Topografía Ciclo del agua Drenaje Ductos construidos Factores climatológicos

CÁLCULO DE LOS ESCURRIMIENTOS SUPERFICIALES La cantidad del escurrimiento se mide en metros cúbicos por segundo (m3/seg.). Esta expresión se empleará al determinar la capacidad de los conductos para el agua y estructuras. El método que aquí se describe constituye una forma sencilla para obtener una estimación razonable y aproximada del escurrimiento superficial. Con esta tabla se da a conocer las características de las cuencas en relación con la producción del escurrimiento. Describe las características de las cuencas que producen un escurrimiento normal de un área de drenaje, tales como las pendientes moderadas dentro de límites del 5 al 10%, infiltración normal del suelo, cubierta vegetal buena y almacenamiento superficial normal del agua.

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Denominación de las características de la

100 EXTREMO

75 ALTO

25 BAJO

50 NORMAL

cuenca

RELIEVE

(40) Terreno

(30) Montañoso,

(20) Ondulante, con un

(10) Terreno relativamente

Empinado y

con un promedio

promedio de

plano, con un promedio de

abrupto, con

de pendiente del

pendiente del 10 al

pendiente del 0 al 5%

pendientes medias

10 al 30%

30%

(20) Cubierta del

(15) Lento en

(10) Normal: migajón

(5) Alta: suelo arenoso

suelo sin eficacia,

absorber el agua,

profundo con

profundo, o algún otro tipo de

ya sea rocosa con

suelo arcilloso o de

infiltración aprox. Igual

una delgada

algún otro tipo con

a la del típico suelo de

cubierta de suelo

capacidad lenta de

la pradera.

vegetal de

infiltración, tal

capacidad de

como un gumbo

infiltración

pesado.

generalmente superiores al 30% INFILTRACION DEL SUELO

suelo que absorbe el agua rápida y fácilmente

despreciable. CUBIERTA VEGETAL

(20) Cubierta

(15) De mala a

(10) De regular a

(5) De buena a excelente: el

vegetal sin eficacia,

regular: cultivos de

buena: el 50% aprox.

90% aprox. De la superficie de

suelo desnudo o

escarda o cubierta

De la superficie de

con cubierta muy

natural pobre,

drenaje cubierta con

rala

menos del 10% de

buenos pastos o

la superficie de

árboles o con una

drenaje con una

cubierta equivalente,

buena cubierta.

no más del 50% de la

drenaje cubierta con buena hierba, arbolado, o alguna cubierta equivalente

extensión con cultivos de escarda.

ALMACENAMIENTO EN LA

(20) Despreciable:

(15) Poco; sistema

(10) Normal;

SUPERFICIE

depresiones

bien definido de

considerable

superficiales

pequeños arroyos y

almacenamiento en

escasas y poco

cauces de drenaje,

las depresiones o los

profundas, arroyos

no hay lagunetas ni

hundimientos

y cauces de drenaje

marismas.

superficiales, sistema

empinados y

de drenaje similar al

pequeños, sin

de las tierra típicas de

lagunetas ni

pradera, lagos,

marismas

lagunetas y marismas

(5) Alto; alto almacenamiento en los hundimientos o depresiones superficiales, sistema de drenaje no bien definido, gran almacenamiento por inundación de tierras planas o un gran número de lagos, lagunetas, ciénagas o marismas.

en menos del 2% de la extensión de la superficie de drenaje.

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HIDROGRAMA DE ESCURRIMIENTO Es una gráfica que nos muestra la descarga, caudal o gasto de un río en función del tiempo. Durante un período de sequía la descarga estará compuesta enteramente de contribuciones subterráneas. A medida que el río o arroyo drena agua de la reserva subterránea, el nivel freático decae, dejando cada vez menos agua para alimentarlo. Si no hay una recarga del agua subterránea, el escurrimiento será cero. El escurrimiento va a depender de la topografía, el clima, la geología y el tipo de suelo. El flujo base del escurrimiento decrece en un período de sequía debido a que el agua subterránea se drena hacia el río o arroyo, y así el nivel freático desciende. La recesión del flujo base es igual a:

Q = Q0 e -at  Donde:    

Q = flujo al mismo tiempo t después de que la recesión empezó (ft3/s o m3/s) Q0 = flujo al inicio de la recesión (ft3/s o m3/s) a = constante de recesión para la cuenca ( d-1) t = tiempo desde que la recesión empieza (d)

PARTES DE UN HIDROGRAMA Si se mide el gasto (volumen de escurrimiento por unidad de tiempo; m3/s) que pasa de manera continua durante todo un año por una determinada sección transversal de un río y se grafican los valores obtenidos contra el tiempo. Aunque la forma de los hidrogramas producidos por tormentas particulares varía no solo de cuenca a cuenca, sino también de tormenta a tormenta, es posible, en general distinguir las siguientes partes en cada hidrograma: 

Punto de levantamiento. En este punto, el agua proveniente de la tormenta bajo análisis comienza a llegar a la salida de la cuenca y se produce inmediatamente después de iniciada la tormenta, durante la misma o incluso cuando ha transcurrido ya algún tiempo después de que cesó de llover. Su forma depende de varios factores, entre los que se pueden mencionar el tamaño de la cuenca, su sistema de drenaje, tipo de suelo, la intensidad y duración de la lluvia, etc.



Gasto pico. Es el gasto máximo que se produce por la tormenta. Con frecuencia es el punto más importante de un hidrograma para fines de diseño.



Punto de inflexión. En este punto es aproximadamente cuando termina el flujo sobre el terreno y de aquí en adelante, lo que queda de agua en la cuenca escurre por los canales y subterráneamente como escurrimiento base.

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

Final del escurrimiento directo. De este punto en adelante el escurrimiento es sólo de origen subterráneo. Normalmente se acepta como el punto de mayor curvatura de la curva de recesión, aunque pocas veces se distingue de fácil manera.



Tiempo de pico (Tp). Es el tiempo que transcurre desde el punto de levantamiento hasta el pico del hidrograma.



Tiempo base (Tb). Es el tiempo que transcurre desde el punto de levantamiento hasta el final del escurrimiento directo. Es, entonces el tiempo que dura el escurrimiento directo.



Rama ascendente. Es la parte del hidrograma que va desde el punto de levantamiento hasta el pico.



Rama descendente o curva de recesión. Es la parte del hidrograma que va desde el pico hasta el final del escurrimiento directo. Tomada a partir del punto de inflexión, es una curva de vaciado de la cuenca.

El tiempo de un hidrograma aislado puede ser desde algunos minutos hasta varios días, y el pico puede tener valores del orden de unos cuantos litros por segundo hasta miles de metros cúbicos por segundo. El área bajo el hidrograma, es el volumen total escurrido; el área bajo el hidrograma y arriba de la línea de separación entre el gasto base y directo, es el volumen de escurrimiento directo. Debido a que el escurrimiento directo proviene de la precipitación, casi siempre aporta un componente del gasto total en un hidrograma mucho mayor que el que genera el escurrimiento base.

ANÁLISIS DE HIDROGRAMAS A pesar de que el flujo base de un arroyo o río es relativamente constante, la descarga total del escurrimiento fluctúa grandemente en el año. Esto se debe a los períodos de precipitación que contribuyen al flujo, interflujo y la precipitación directa sobre el cauce del río o arroyo. Para la mayoría de las cuencas de drenaje, la precipitación directa contribuye muy poco al cauce. El interflujo es un factor que puede ser altamente variable, dependiendo de la geología de la cuenca de drenaje. El factor principal en un hidrograma de tormenta es el flujo superficial, que se asume termina aproximadamente poco después del pico de la tormenta. Puede calcularse aproximadamente con la fórmula: 0.2

D=A Donde:

D = número de días entre el pico de la tormenta y el fin del flujo superficial  A = cuenca de drenaje (km2) HIDROLOGIA GENERAL

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O:

D = 0.827 A0.2 Note que estas ecuaciones son empíricas y son dimensionalmente incorrectas. El valor exponencial de 0.2 es arbitrario. La cantidad obtenida con D va a depender de muchas características, como la pendiente, vegetación, densidad de drenaje, etc.

COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO Otra manera de conocer el volumen de escurrimiento superficial que entra a una cuenca, es calcular el coeficiente de escurrimiento. Para ello, el INEGI (1993) propone un método que toma en cuenta la permeabilidad de rocas y suelos, la densidad de la cubierta vegetal y la variación espacial de la lluvia. Según el método usado, la intersección de la permeabilidad de los suelos y la densidad de la cubierta vegetal, da un valor de K. Este valor se lleva a la gráfica para determinar el coeficiente de escurrimiento que se obtiene de la intersección del valor de K con la precipitación media anual previamente calculada para la cuenca en estudio. Se pueden obtener varios coeficientes de escurrimiento para una cuenca, dependiendo si tiene áreas de montañas o valles, lo que produce un coeficiente de escurrimiento mínimo (valle) y uno máximo (sierra). Para ello aplica la fórmula:

C = [( As * Cs ) + ( Av * Cv ) ] / Ac  Dónde:     

C = coeficiente de escurrimiento promedio del área analizada (%) As = área de sierras (km2) Cs = coeficiente de escurrimiento de sierras (%) Av = área de valles (km2) Cv = coeficiente de escurrimiento de valles (%)

Para obtener el volumen escurrido total, se sustituyen los valores en la ecuación:

Ve = [ ( Pp ) ( Ac ) ( C ) ] / 1000  Dónde:    

Ve = volumen escurrido para el área (m3) Pp = precipitación media (mm) Ac = área de la cuenca (km2) C = coeficiente de escurrimiento promedio del área analizada (%)4

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IV.

CONCLUSIONES



Se desarrolló el concepto de escurrimiento superficial



Se definieron las fases, tipos, formas, componentes y cálculo de escurrimiento



Se hizo un ejemplo numérico, utilizando conceptos y formulas de e scurrimiento superficial

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V.

BIBLIOGRAFÍA  Aparicio Mijares F. J. 1999. Fundamentos de Hidrología de Superficie. Ed.

Limusa. México. 303 p.  Davis, S. N. y DeWiest R. 1966. Hidrogeología. Ed. Ariel. España. 563 p.  Fetter, C.W. 2001. Applied Hydrogeology. Fourth Edition, Ed. Prentice Hall, EEUU, 598 p.  Flores, E.Z. 1978. Hidrología Superficial. Ed. Univ. Son. México. 183 p.  http://books.google.com.pe/books?id=9c-Bjue-

cBsC&pg=PA27&dq=tipos+de+escurrimiento&hl=es419&sa=X&ei=8pWRUdTVDM_i4AOx1oGYBA&ved=0CCwQ6AEwAA#v=onepage&q=tip os%20de%20escurrimiento&f=false

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