República Bolivariana de VenezuelaI.U.P “Santiago Mariño”

Puerto Ordaz, Edo-BolívarESC: 42/ “S”

Hidrología

Autor: Lanz Jorge

C.I.23.505.082

Puerto Ordaz, Junio del 2015.

El escurrimiento es el agua que fluye sobre la superficie del terreno hasta el cauce más cercano y solo se produce en los eventos de lluvia. Es un componente de la escorrentía.

El escurrimiento 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. El escurrimiento en el terreno sigue caminos variables e interconectados debido principalmente a depresiones y a la vegetación existente.

Escurrimiento

Es el agua generada por una cuenca en forma de flujo superficial, y por tanto constituye la forma más disponible del recurso. Tiene los siguientes componentes:

1.- escurrimiento o escorrentía superficial; 2.- precipitación sobre el propio cauce;3.- flujo subsuperficial o hipodérmico, es la parte de la precipitación que no circula en la superficie pero tampoco se infiltra en el suelo, sino que circula pendiente abajo en el suelo a ligera profundidad;4.- y aportaciones del flujo subterráneo, o río efluente.

Escorrentía

Factores climáticos y geográficos que afectan

el escurrimiento

Factores Climáticos

Factores Climáticos

Forma y tipo de la

precipitación

Intensidad de la

precipitación

Duración de la

precipitación

Distribución de la lluvia

en la cuenca

Dirección y velocidad de

la cuenca

Otras mediciones

meteorológicas

Factores Geográficos

Factores Geográficos

Superficie de la

cuenca

Forma de la cuenca

Elevación de la

cuenca

Pendiente

Tipo y uso del suelo

Estado de humedad, Anteceden

te del suelo

En términos generales se puede decir que los métodos hidrológicos para predicción de escurrimientos basados en mediciones directas de éstos, es decir, en registros de aforos, son preferibles a aquellos basados en relaciones entre la lluvia y el escurrimiento, ya que en éstos intervienen casi siempre parámetros cuya valuación es imprecisa y, en algunas ocasiones, subjetiva. Sin embargo, existen muchos casos en los que la información relativa a gastos máximos aforados es deficiente o nula, por lo cual no se pueden usar los métodos primeramente mencionados y es necesario empezar estableciendo las precipitaciones de diseño para después, mediante una función de liga, inferir con base en éstas los gastos de diseño. De acuerdo con la función de liga entre las tormentas y las avenidas producidas por éstas se han desarrollado diversos métodos basados en relaciones entre la lluvia y el escurrimiento.

Relación de Precipitación-Escurrimiento

Estimación de las magnitudes del escurrimiento

El cálculo de los escurrimientos superficiales se considera para dos objetivos: 1) el escurrimiento medio, para estimar el volumen de agua por almacenar o retener, y 2) los escurrimientos máximos instantáneos para el diseño de obras de conservación.

- Escurrimiento medioPara calcular el escurrimiento medio en cuencas pequeñas o áreas de drenaje reducidas, es necesario conocer el valor de la precipitación media, el área de drenaje y su coeficiente de escurrimiento. La fórmula a utilizar sería la siguiente: Vm = C Pm A (4-1)Donde:Vm = Volumen medio que puede escurrir (m3)A = Área de la cuenca (ha)C = Coeficiente de escurrimiento (adimensional)Pm = Precipitación media (mm)

- Escurrimiento máximo instantáneoPara estimar el escurrimiento máximo instantáneo que sirve para el diseño de obras de excedencia se puede estimar para diferentes periodos de retorno por el método racional modificado o por el método de las curvas numéricas o del SCS (USA).

- Método racional modificado para estimar escurrimientos máximosEl método racional consiste en utilizar los valores intensidad de la lluvia para diferentes periodos de retorno y el área de drenaje para estimar los escurrimientos máximos instantáneos. La modificación propuesta por el Colegio de Postgraduados consiste en utilizar la lluvia máxima en 24 horas para diferentes períodos de retorno, en lugar de la intensidad de la lluvia, tal y como se muestra en la ecuación.

Qp =

Donde: Qp = Escurrimiento máximo instantáneo (m3 /s)C = Coeficiente de escurrimiento L = Lluvia máxima en 24 horas para un período de retorno dado (mm)A = Área de drenaje (ha) 360 = Factor de ajuste de unidades

- Método de las curvas numéricas o del SCS (USA)Para estimar el escurrimiento medio por evento y el máximo instantáneo se utiliza el método de las curvas numéricas, el cual utiliza los datos de precipitación por evento o la precipitación máxima para un periodo de retorno deseado y el máximo potencial de retención del agua del suelo como se presenta en la ecuación

𝑄=(𝑃−0,2𝑆 )2

𝑃+(0,8𝑆)

𝑄>0𝑠𝑖 0.2𝑆≤ 𝑃

𝑆𝑖𝑛𝑜𝑄=0

Donde:Q = Escurrimiento medio (mm).P = Precipitación por evento (mm).S = Retención máxima potencial (mm).

Como el potencial máximo de retención de agua del suelo (S) depende de las condiciones del suelo, vegetación y manejo del cultivo, entonces es factible relacionarlo con las curvas numéricas, las cuales son función de los factores antes mencionados. El potencial máximo de retención (S) se puede obtener de acuerdo a la siguiente relación

𝑆=25400𝐶𝑁

−254

Donde: S = Potencial máximo de retención (mm).CN = Curvas numéricas (adimensional).