5.1 ESCURRIMIENTO EN CUENCAS NO AFORADAS. Entendemos que una cuenca no aforada es aquella que no ha sido medida calculada, marcada o investigado con una precisión el caudal y como ende su escurrimiento de esta misma, como tal hay métodos empíricos para hallar el escurrimiento neto que se mencionara adelante.
Existen diversos métodos para estimar la avenida máxima que puede producirse en una cuenca. La mayoría de ellos son poco precisos ya que no tienen en cuenta los parámetro relevantes como el clima, la pendiente, la forma de la cuenca, etc. una de las ecuaciones propuestas son por Dickens en 1869 y Gnaguillet
Dickens Gnaguillet
Donde Qm: caudal máximo a la salida de la cuenca como consecuencia de una lluvia máxima (m3/s) S: Superficie de la cuenca (Km2) α = coeficientes de ajuste a dimensional
Para periodos de retorno entre 10 y 500 años y cuencas de menos de 30km2. Dal-Re et al ha desarrollado una ecuación, pero este método no es válido para precipitaciones anuales superiores a 1.500mm o inferiores a 500mm
Para periodos de retorno inferiores a 50 años y cuencas entre 200 y 100 Una forma de medir los caudales y sus medidas es por aforos: Hidrograma: Registro
del
caudal
de
un
río
en
función
del
tiempo
Sirve para • Estudiar aportaciones de agua: – Componente escorrentia – Componente agua subterránea • Relacionar lluvia-caudal • Deducir avenidas máximas y caudales mínimos • Etc
Aforo: Medida del caudal en un río Métodos: Medición directa: – Molinetes – Flotadores – Trazadores Medición indirecta: - Limnigrafos (se mide el nivel y se deduce el caudal.
MEDICIÓN DIRECTA Consiste en medir la velocidad del agua y obtener el caudal como producto de velocidad
por
superficie.
Métodos:
Molinetes:
son
pequeños
molinos
(normalmente tipo tornillo de Arquímedes) Las oscilaciones manifestadas en el balance hídrico tienen incidencia directa sobre el régimen hidrológico de los escurrimientos superficiales. No obstante, la evidente correspondencia que vincula la precipitación con el caudal, está determinada
tanto
por
las
condiciones
físicas
de
la
cuenca como por el carácter de las lluvias.
En ese sentido, los análisis de correlaciones entre ambas variables resultan muy útiles para establecer el grado y tipo de relación entre ambos parámetros. El objetivo de este trabajo es analizar el comportamiento de algunas variables hidrológicas de la cuenca del río Santa Lucía (Corrientes, Argentina) y la relación entre el excedente de agua y el caudal escurrido.
Se utilizó el método de Thornthwaite y Mather. Como resultado, la totalidad de los balances hídricos en la cuenca del río Santa Lucía indicó excedente de humedad en el suelo. En algunos casos los excesos superaron los 600 mm anuales. Finalmente, se halló correlación entre los valores de precipitación y el aumento de caudales.
El estudio del comportamiento hidrológico de una cuenca permite interpretar la correlación de los fenómenos físicos y humanos que se desarrollan en su ámbito. Los ríos tienen gran relación con todas las formas de vida, especialmente con las actividades humanas. En general, en el curso inferior de los ríos se localizan grandes poblaciones y en sus desembocaduras se encuentran puertos e industrias (Campo y Piccolo, 1997).
Dentro de los métodos útiles para llevar a cabo una evaluación de los cursos de agua de una región se encuentra el del cálculo del balance hídrico; con ello se contribuye a conocer el ciclo hidrológico y a estimar cambios en el régimen de los ríos y arroyos. Ello se debe a que en algunas zonas climáticas las lluvias definen –directa (sobre los flujos superficiales) e indirectamente (sobre los flujos sub superficiales y subterráneos) el régimen hidrológico de los ríos.
Las masas tropicales continentales se corresponden con la franja de las Altas Presiones Subtropicales de los 30° LS que se encuentran en ambos hemisferios. En verano, en el Hemisferio Sur, estas áreas se ven restringidas al interior del continente que se encuentra muy caliente, con lo cual el área en estudio no se ve afectada.
El área en estudio se caracteriza por su suelo llano con leves ondulaciones de arena rojiza, rodeadas de bañados, esteros y pantanos. Se destacan los bosques frondosos, a los que se suman los palmares que siguen los cursos de los ríos. Sus dos principales cauces son el Río Paraná y el Río Uruguay, muchos de los ríos interiores de la provincia de Corrientes desaguan en ellos (Uriel y Colombo, 1991).
El objetivo general de este trabajo es establecer el balance hídrico de la cuenca del río Santa Lucía, en la provincia de Corrientes. Como objetivo específico se analiza la relación entre el exceso de agua (diferencia positiva acumulada entre precipitación y evaporación potencial durante un periodo determinado) y el caudal escurrido.
Se determinaron la evapotranspiración potencial y la variación estacional de agua disponible en el sistema. Para calcular la escorrentía mensual en la cuenca se consideró que el concepto físico de evaporación en el análisis hidrológico se asocia a los procesos biológicos. En la ecuación del balance hidrológico de una cuenca, la evaporación y la transpiración están incorporadas como un solo término a la misma (evapotranspiración), que influye directamente sobre la escorrentía
5.2 ESCURRIMIENTO DE CUENCAS AFORADAS 5.3 ANALISIS DE AVENIDAS MAXIMAS. La mayor parte de los estudios y proyectos de obras de ingeniería civil incluyen el dimensionamiento de elementos destinados a evacuar los caudales de avenida evitando daños en lo proyectado, aguas arriba y aguas abajo. Aunque este tipo de cálculos suelen adaptarse a una metodología común en sus aspectos básicos, difieren notablemente en los datos e hipótesis de partida y en los parámetros de diseño, con lo cual los resultados no siempre resultan homogéneos.
Como consecuencia de ello, algunos diseños quedan insuficientes para evacuar los caudales producidos, creando cuellos de botella que generan problemas de inundaciones. En el otro extremo, otros diseños basados en hipótesis más conservadoras,
dan
lugar
a
sobre
innecesariamente las obras de drenaje.
dimensionamientos
que
encarecen
Se define como avenida máxima al máximo caudal que se puede presentar a la salida de una cuenca y siempre será consecuencia de una lluvia máxima. Se define como lluvia máxima a la mayor altura de agua que meteorológicamente puede darse durante un tiempo dado y en un periodo de tiempo prefijado. A este periodo de tiempo prefijado se le denomina periodo de retorno (T) que se define como el promedio de años que ha de transcurrir para que se presente una sola vez la lluvia máxima. Oscila entre 5 y 500 años, cumpliéndose que cuanto mayor es el periodo de retorno, mayor es la altura de agua de la lluvia máxima.
Las avenidas causan daños de dos tipos debido a la fuerza de corriente durante la crecida que se produce, tal como la erosión de la base de un puente o por desborde de agua que producen inundaciones.
Una avenida (en algunos lugares se denomina también como crecida de un río, lago ..., creciente, riada o aguas altas) es la elevación del nivel de un curso de agua significativamente mayor que el flujo medio de éste. Durante la crecida, el caudal de un curso de agua aumenta en tales proporciones que el lecho del río puede
resultar
insuficiente
para
contenerlo.
Entonces
el agua lo desborda e invade el lecho mayor, también llamado llanura aluvial.
Una crecida elemental sólo afecta a uno o varios afluentes y puede tener causas muy diferentes: pluvial, debido a las lluvias continuas sobre una cuenca poco permeable o que ya se ha empapado de agua; nivel, provocada por la fusión de las nieves, el deshielo que provoca la ruptura del obstáculo congelado que retenía las aguas, etc.
Muchas veces dos o más de estas causas simples suman sus efectos y el río, sobre todo después de haber recibido las aguas de varios afluentes importantes, experimenta una crecida compleja. Así es como los chubascos primaverales pueden agravar considerablemente una crecida nivel. Por otra parte, las avenidas se pueden caracterizar según su variabilidad en el tiempo, así se pueden distinguir:
Avenidas periódicas, que generalmente no causan daños, e incluso son benéficas, como por ejemplo las del río Nilo previo a la construcción de la presa de Asuán, donde contribuían a la fertilidad del valle bajo del río. Este tipo de avenidas es de larga duración, pudiendo durar semanas o meses. Son causadas por las variaciones climáticas de vastas regiones de la cuenca hidrográfica. Son previsibles, pudiéndose tomar medidas de protección para evitar o minimizar los daños.
Avenidas excepcionales: Estas son causadas por precipitaciones intensas sobre toda la cuenca o parte de esta. Son difícilmente previsibles, para ello se requiere de una red de monitoreo operada en tiempo real. Generalmente causan daños a las poblaciones y a la infraestructura económica. Se pueden tomar medidas de protección civil y mantenimiento preventivo de las infraestructuras.
Combinación de ambas: Generalmente causan daños, son difícilmente previsibles si no se cuenta con una red de monitoreo entiempo real.
Las principales características de una avenida son: - Su caudal máximo, o pico, fundamental para el dimensionamiento de las obras de protección lineares o defensas ribereñas;
- El volumen de la avenida; - La velocidad con que aumenta su caudal.
Estas características, para un mismo tipo de precipitación (es decir, misma intensidad y tiempo de aguacero), varían en función de características intrínsecas de la cuenca: su extensión, la pendiente y tipo del terreno, etc., y también de características modificables por las actividades antrópicas: la cobertura vegetal, los tipos de preparación del suelo para la agricultura, las áreas impermeabilizadas como áreas urbanas, etc.
Agravantes para su formación Entre las causas que agravan la importancia de las crecidas se encuentran:
La impermeabilidad del suelo de la cuenca, además de su excesiva pendiente y falta de vegetación que hacen que el agua discurra velozmente y no se infiltre.
Los lechos estrechos y con pendientes muy acentuadas, que no pueden conservar volúmenes suficientes de agua suplementaria.
La existencia de confluencias muy próximas de unas a otras.
Las crecidas más importantes no se deben a la torrencialidad de sus precipitaciones sino a la persistencia y a la repetición de lluvias muy intensas durante varios días. El suelo se halla entonces saturado y no puede absorber mucha más agua, y al no lucir el sol, la evaporación es poco relevante. En todo caso, ello no excluye la existencia de crecidas devastadoras debidas a la onda potente formada en un río secundario por lluvias torrenciales.
