UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTA MARÍA LA ANTIGUA CENTRO REGIONAL DE CHIRIQUÍ ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL LICENCIATURA EN INGENIERÍA CIVIL HIDROLOGÍA
“ESCORRENTÍA”
FACILITADOR: PROF. PROF. JOEL JO EL VILLARREAL VILLA RREAL
PRESENTADO POR: GEOMARA CANDANEDO
NICOLAS RIVERA
4-757-249
4-7!-!"57
GRUPO: IV A#O NOCTURNO
FECHA DE PRESENTACIÓN: 2 DE MAR$O DE 2%!5 & PRIMER CUATRIMESTRE
INDICE
INTRODUCCIÓN CONTENIDO CONCEPTO TIPOS DE ESCORRENTÍAS RELACIÓN ENTRE LLUVIA TOTAL ' ESCORRENTÍA RELACIÓN ENTRE PRECIPITACIÓN( INFILTRACIÓN ' ESCORRENTÍA ECUACIÓN DEL M)TODO RACIONAL DE C*LCULO DEL CAUDAL COMPONENTES DE UN HIDROGRAMA TR*NSITO DE AVENIDA REGULACIÓN DE CAUDALES EN EM+ALSES CONCLUSIÓN C'+ERGRAFIA
INTRODUCCIÓN
La escorrentía es el agua generada por una cuenca en la forma de ujo supercial y por tanto constituye la forma más disponible del recurso. El estudio de la escorrentía reviste gran importancia en la planicación de recursos hídricos y en diseño de obras. En manejo de cuencas es muy importante puesto ue ella es el reejo del comportamiento y estado de una cuenca. En este resumen nos enfocaremos en los temas más relevantes de la escorrentía para el análisis y manejo de cuencas.
ESCORRENTÍA CONCEPTO
La escorrentía es un t!rmino geológico de la hidrología" ue hace referencia a la lámina de agua ue circula sobre la supercie en una cuenca de drenaje" es decir la altura en milímetros del agua de lluvia escurrida y e#tendida. $ormalmente se considera como la precipitación menos la evapotranspiración real y la inltración del sistema suelo. %eg&n la teoría de 'orton se forma cuando las precipitaciones superan la capacidad de inltración del suelo. Esto sólo es aplicable en suelos de (onas áridas y de precipitaciones torrenciales.
TIPOS DE ESCORRENTÍAS ♣
E,//013 ,60/8 ES;: )racción de la precipitación ue no
se inltra y discurre libremente sobre la supercie del terreno ♣
hasta alcan(ar los cursos de agua superciales. E,//013 <86=>/?8 EH;: *arte del agua inltrada puede uedar a escasa profundidad y volver a la supercie" alcan(ando
♣
un curso de agua. E,//013 ,@0//10 PS;: *arte del agua ue se inltra y alcan(a la (ona saturada y ue" eventualmente" puede llegar a un curso de agua supercial.
RELACIÓN ENTRE LLUVIA TOTAL ' ESCORRENTÍA
%e conoce como coeciente de escorrentía a la relación entre el índice de escorrentía y la precipitación anual. +ndica u! porcentaje de la precipitación anual circula" de media. L B/? =0 0,0 31=80 0,:
E6/0,=
C0 I0P??
801 0,:
01
1,
C0 I0P??; !%%
6/
%iendo, C0 - oeciente de escorrentía I0 - /ndice de escorrentía P?? - *recipitaciones anuales en milímetros
RELACIÓN ENTRE PRECIPITACIÓN( INFILTRACIÓN ' ESCORRENTÍA
La inltración es el proceso por el cual el agua en la supercie de la tierra entra en el suelo. La tasa de inltración" en la ciencia del suelo" es una medida de la tasa a la cual el suelo es capa( de absorber la precipitación o la irrigación. %e mide en pulgadas por hora o milímetros por hora. Las disminuciones de tasa hacen ue el suelo se sature. %i la tasa de precipitación e#cede la tasa de inltración" se producirá escorrentía a menos ue haya alguna barrera física. Está relacionada con la conductividad hidráulica saturada del suelo cercano a la supercie. La tasa de inltración puede medirse usando un inltrómetro.
ECUACIÓN DEL M)TODO RACIONAL DE C*LCULO DEL CAUDAL
0ecibe este nombre la primera apro#imación" la más sencilla" para evaluar el caudal ue producirá una precipitación. %upongamos
una
precipitación
constante
de
intensidad I 1mm2hora3 ue cae homog!neamente sobre una cuenca de supercie A 14m53. %i toda el agua caída produjera escorrentía" el caudal generado sería, Q (m3 /hora) = I (mm/hora) * 10-3 * A (km2 ) * 106
163
1on 789: convertimos mm2hora en metros2hora y con 78 ; pasamos 4m5 a m5.
1=3 En este cálculo hemos supuesto ue la intensidad + era intensidad de precipitación neta. %i I es precipitación real" solamente una parte generará escorrentía, debemos aplicar un coeciente de escorrentía " con lo ue nalmente" la fórmula 1=3 resultaría,
Q
C ∗ I ∗ A 3.6
1;3
>ónde, ? - caudal 1m:2seg3 - coeciente de escorrentía 1típicamente 8"7 a 8"@3 + - intensidad de precipitación 1mm2hora3 < - supercie de la cuenca 14m53 En este m!todo no consideramos el tiempo, es un cálculo en r!gimen permanente y sólo calculamos el caudal constante ue se obtendría como resultado de una precipitación constante. omo lo hemos visto auí" por su simplicidad" el m!todo racional solamente puede servir para obtener una estimación del caudal en cuencas peueñas y con precipitaciones cortas y homog!neas.
COMPONENTES DE UN HIDROGRAMA
En 'idrología se denomina 'idrograma a la representación gráca de la variación del caudal en relación con el tiempo en determinado punto de una uenca 'idrográca. En Esencia" el 'idrograma contiene el
comportamiento ante determinado patrón de precipitación sobre ella" reejando la relación entre las condiciones siográcas de esta uenca y la relación lluvia9escorrentía en ella. La denición de los omponentes del 'idrograma" nos llevará entonces a
denir"
con
la
ayuda de la gura anterior" el ciclo del escurrimiento mediante una serie de fases, La B,0 6/0K8 H8=//?( se
inicia con un período seco ue se prolonga hasta el inicio de la lluvia 1+nicio del 'idrograma
de
la
gura3. En esta fase sólo e#iste la contribución ue reali(a el ujo subterráneo al caudal en el cauce en el ue se estudia el 'idrograma. <uí el nivel freático se encuentra bajo y con tendencia descendente 1de no generarse la lluvia se mantendría esta tendencia3. En los cauces permanentes la escorrentía supercial se mantiene debido al aporte de los acuíferos &nicamente. En el caso de cauces intermitentes" cuando el caudal base 1agua subterránea3 se agota" !stos se secan totalmente. La 6/8?0/ B,0 comien(a con el inicio de la lluvia 1Aer el 'istograma de *recipitación en la parte %uperior del Bráco3" parte del agua precipitada es interceptada por la vegetación" otra es retenida en depresiones y otra parte" dada las condiciones de baja humedad del suelo" se inltrará para suplir esta deciencia de humedad. En esta fase
no hay escurrimiento suer!cia" #irecto " salvo el ue cae sobre el cauce
directamente. %i la intensidad de la lluvia es menor ue la capacidad de inltración del suelo" parte del agua retenida retornará a la atmósfera posteriormenteC ahora" si "a intensi#a# #e "a ""u$ia es mayor %ue "a #e!ciencia #e hume#a# #e" sue"o habrá un aumento gradual del contenido de
humedad en su (ona de aireación. En el 'idrograma de la gura esta fase ueda denida por el tramo comprendido entre el inicio de la precipitación y el punto D<" notemos ue" la tendencia descendente se mantiene hasta ue las p!rdidas por inltración e +ntercepción 1entre otras3 son e#cedidas por la +ntensidad de la *recipitación. En este momento la curva tiende a ser hori(ontal" para iniciar el cambio de pendiente" precisamente en el *unto <. La ,01= B,0 es la ue sigue a una lluvia intensa. >espu!s de saturarse las depresiones superciales" se #a inicio a "a escorrent&a suer!cia" #irecta' El agua ue se inltra satura la (ona de aireación del suelo" dando inicio al escurrimiento subsupercial y a la percolación. En esta fase" reresenta#a en e" i#rorama or e" tramo A- 1onocida como curva de oncentración3" solamente tres componentes están contribuyendo a la alimentación del caudal, la escorrentía supercial directa" la precipitación sobre la corriente y el agua subterránea. uando la lluvia contin&a" se alcan(a una 0/0/ B,0 en la ue se ""ea a" ni$e" #e m+,ima recarga y toda el agua precipitada contribuye
con el aumento del caudal. <uí el caudal en el 'idrograma aumenta hasta alcan(ar el punto má#imo o audal *ico 1*unto 3" en el cual se puede decir ue toda la cuenca está contribuyendo al caudal reejado por el 'idrograma. %e considera ue desde el punto F hasta el punto >" además de las tres componentes del 'idrograma ue estaban contribuyendo en la fase anterior" está contribuyendo el ujo su supercial. En este intervalo la
componente ue menos interviene es la precipitación directa sobre la corriente" la cual debió haber cesado antes del punto >. La / B,0 constituye la de recuperación de las condiciones referidas en la fase previa al inicio de la precipitación. es#e e" unto #e" i#rorama hasta e" E (.ur$a #e escenso) e" cau#a" reistra#o se comone nicamente or uo susuer!cia" y aua suterr+nea' )inalmente a partir de este punto E" la escorrentía
supercial cesa y comien(a la denominada C/K =0 ?801" en la cual los aportes al caudal del cauce provienen &nicamente de las reservas de agua subterránea.
?860, debido
posibles
aumentos
en
a la
intensidad de la lluvia" a una sucesión continua de lluvias o a una no sincroni(ación de las componentes del ujo" por ejemplo" con relación a la siguiente gura" podremos ver cómo sería el 'idrograma total
generado
para
dos
lluvias consecutivas" en los ue el caudal *ico aumenta" dadas las condiciones de saturación del suelo" cuando ocurre la segunda lluvia. TR*NSITO DE AVENIDA
El t!rmino tránsito de avenidas 1ue tambi!n se denomina propagación de la onda de avenida3 describe el proceso de predecir la curva de un hidrograma en un lugar en particular de un canal uvial" embalse o lago.
>icho hidrograma muestra el efecto de un caudal o ujo ue ha sido medido o estimado en alg&n otro lugar" normalmente aguas arriba. Gbserve ue en hidrología los t!rminos caudal y ujo se consideran sinónimos. El proceso de propagación o tránsito de avenidas permite utili(ar la información correspondiente a un lugar para
obtener
un
cálculo
estimado de los niveles del río aguas abajo. En ciertos casos" como por ejemplo en (onas de mareas" se puede tambi!n
emplear
para
estimar los niveles del río corriente arriba.
REGULACIÓN DE CAUDALES EN EM+ALSES
La regulación de los ríos permite mantener el caudal deseado en cada momento en un río en situación de e#plotación normal y laminar las puntas en situación avenidas. Es una gran ventaja" el almacenamiento de reservas y control de avenidas son posibles gracias a la regulaciónC así como tambi!n la gestión de seuías. En estos casos" ui(ás menos conocido por la opinión p&blica" los embalses permiten el mantenimiento de caudales ecológicos en tramos de río ue" en r!gimen natural" se secaban" mejorando las condiciones de vida con respecto a la situación natural. La regulación de los caudales en la mayoría de los ríos no sólo es una opción" sino una necesidadC ue la citada regulación aporta m<iples benecios en la situación actual y los aportará en el futuro" para
garanti(ar el mejor aprovechamiento de este recurso tan escaso. ?ue va desde el uso recreativo de los embalses a la posibilidad de generación de energía el!ctrica" pasando por la creación de (onas de especial inter!s para las aves acuáticas" la generación de un rico patrimonio cultural.
CONCLUSIONES
7. La escorrentía hace referencia a una lámina de agua ue circula sobre la supercie en una cuenca de drenaje ue se forma cuando las precipitaciones superan la capacidad de inltración del suelo. 5. La ecuación del m!todo racional de cálculo de caudal la utili(amos para evaluar el caudal ue producirá una precipitación. :. Hn hidrograma nos ayuda a determinar la relación entre las condiciones siológicas de una cuenca y la relación lluvia9 escorrentía.
C'+ERGRAFIA
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http,22III.iagua.es2blogs2eduardo9echeverria2la9regulacion9de9nuestros9 rios
