ESCURRIMIENTO DefinicionesEl escurrimiento es la parte de la
precipitacin que fluye por gravedad por la superficie del terreno,
o en el interior del mismo. Aparece en las corrientes
superficiales, sean estas, perennes, intermitentes o efmeras y que
regresa al mar o a los cuerpos de agua anteriores. El escurrimiento
se conoce como gasto de un cauce, descarga de una corriente,
rendimiento de la cuenca o aportacin liquida.El escurrimiento es el
deslizamiento virgen del agua, que no ha sido afectado por obras
artificiales hechas por el hombre. De acuerdo con las partes de la
superficie terrestre en las que se realiza el escurrimiento, ste se
puede dividir en: superficial, subsuperficial y
subterrneoEscurrimiento superficial Es un componente del ciclo
hidrolgico el cual resulta de la lluvia y/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 vegetacin en
ella. Por lo tanto no es factible definir un procedimiento
puramente determinstico para simularlo por lo que se adoptan
aproximaciones al fenmeno y se idealiza a ste como una superficie
de agua cubriendo uniformemente la superficie del terreno con una
lmina delgada. Premisa: El flujo de agua superficial es calificado
hidrulicamente como no estable y no uniforme. (La velocidad y el
tirante varan con el tiempo y el espacio). Este escurrimiento suele
referirse al volumen de las precipitaciones que caen sobre una
cuenca, menos la retencin superficial y la infiltracin. El
escurrimiento superficial o directo es funcin de la intensidad de
la precipitacin y de la permeabilidad de la superficie del suelo,
de la duracin de la precipitacin, del tipo de vegetacin, de la
extensin de la cuenca hidrogrfica considerada, de la profundidad
del nivel fretico y de la pendiente de la superficie del suelo.
Escurrimiento sub superficial. Es la parte del agua que se desliza
a travs de los horizontes superiores del suelo hacia las
corrientes. Una parte de este tipo de escurrimiento entra
rpidamente a formar parte de las corrientes superficiales y a la
otra le toma bastante tiempo el unirse a ellas. Escurrimiento
subterrneo.Es aqul que, debido a una profunda percolacin del agua
infiltrada en el suelo, se lleva a cabo en los mantos subterrneos y
subterrneos y que, posteriormente, por lo general, descarga a las
corrientes fluviales.A la parte de la precipitacin que contribuye
directamente al escurrimiento superficial se le llama precipitacin
en exceso. El escurrimiento subterrneo y la parte retardada del
escurrimiento subsuperficial constituyen el escurrimiento base de
los ros. La parte de agua de escurrimiento que entra rpidamente en
el cauce de las corrientes es a lo que se llama escurrimiento
directo y es igual a la suma del escurrimiento subsuperficial ms la
precipitacin que cae directamente en los cauces.
El proceso de Escorrenta o Escurrimiento.
La escorrenta (o escurrimiento) se define como aquella parte de
la lluvia, del agua de deshielo y/o del agua de irrigacin que no
llega a infiltrarse en el suelo, sino fluye hacia un cauce fluvial,
desplazndose sobre la superficie del mismo. Se denomina
tambinescorrenta superficialo de superficie.La escorrenta tambin
comprende el agua que llega al cauce fluvial con relativa rapidez
justo debajo de la superficie. Junto con la escorrenta superficial,
este flujo, que se denominainterflujooflujo subsuperficial,
constituye el volumen de agua que en hidrologa se conoce
generalmente comoescorrenta o escurrimiento.El motivo principal del
estudio del proceso de escorrenta es la necesidad de estimar la
cantidad de agua que alcanza rpidamente el cauce fluvial. La
escorrenta es el elemento ms importante de la prediccin de crecidas
y puede consistir de agua pluvial o del agua generada por el
derretimiento de la nieve y del hielo. Las condiciones en la cuenca
hidrolgica determinan la proporcin de lluvia o nieve que se
transforma en escorrenta. Conociendo la cantidad de agua esperada
en forma de escorrenta, pueden utilizarse otras herramientas, como
el hidrograma unitario, para calcular el caudal o gasto
correspondiente que se descargar en el cauce.El movimiento del agua
en el suelo es el resultado de tres procesos fsicos: entrada,
transmisin y almacenamiento. El proceso deentrada, que tambin se
denominainfiltracin, ocurre en el lmite entre el agua y la
superficie del suelo. Latransmisines la percolacin, tanto vertical
como horizontal, que puede producirse a cualquier profundidad en la
capa del suelo. Elalmacenamientopuede ocurrir en cualquier parte
del perfil del suelo y se manifiesta como un aumento en la humedad
del suelo.En trminos generales, las condiciones ambientales que
influyen en estos tres procesos se dividen en dos categoras
principales:efectos naturalesyefectos antropognicos. A diferencia
de los procesos naturales, que pueden tener varios efectos, la
actividad humana suele reducir la cantidad de agua que penetra en
el perfil del suelo y, por consiguiente, aumenta la escorrenta en
la superficie del suelo, con todos sus conocidos.Empleamos los
trminos cuenca, cuenca de drenaje y cuenca hidrolgica (o hdrica o
hidrogrfica) para describir el rea que contribuye a la escorrenta.
En trminos generales, la escorrenta comienza en la divisoria de las
aguas que marca el permetro de la cuenca. Toda la escorrenta dentro
de una cuenca drena en un nico sitio, es decir, la salida o desage
de la cuenca.Si el ndice de precipitacin excede la capacidad de
infiltracin, se produce escorrenta superficial. La escorrenta
superficial equivale al ndice de pluviosidad o a la velocidad de
deshielo menos la capacidad de infiltracin.Primera fase 1.
Comprende la poca seca en la que la precipitacin es escasa o nula.
2. La corriente de los ros es alimentada por los mantos de agua
subterrnea. 3. La evapotranspiracin es bastante intensa, y si esta
fase no fuera interrumpida, llegaran a secarse las corrientes. 4.
En regiones de clima fro, donde la precipitacin es en forma de
nieve, si la temperatura permite el deshielo, habr agua disponible
para mantener las corrientes fluviales, interrumpindose as la
primera fase e inicindose la segunda.Segunda fase 1. Caen las
primeras precipitaciones cuya misin principal es la de satisfacer
la humedad del suelo. 2. Las corrientes superficiales, si no se han
secado, siguen siendo alimentadas por el escurrimiento subterrneo.
3. Si se presenta escurrimiento superficial, ste es mnimo. 4. La
evapotranspiracin se reduce. 5. Cuando existe nieve, sta absorbe
parte de la lluvia cada y su efecto de almacenamiento alargar este
segundo perodo. 6. A travs del suelo congelado puede infiltrarse el
agua precipitada si su contenido de humedad es bajo.Tercera fase 1.
Comprende el perodo hmedo en una etapa ms avanzada. 2. El agua de
infiltracin satura la capa del suelo y pasa, por gravedad, a
aumentar las reservas de agua subterrnea. 3. Se presenta el
escurrimiento superficial, que puede o no llegar a los cauces de
las corrientes, lo cual depende de las caractersticas del suelo
sobre el que el agua se desliza. 4. Si el cauce de las corrientes
an permanece seco, el aumento del manto fretico puede ser, en esta
fase, suficiente para descargar en los cauces. 5. Si la corriente
de agua sufre un aumento considerable, en lugar de que sea
alimentada por el almacenamiento subterrneo (corriente efluente),
la corriente contribuir al incremento de dicho almacenamiento 6. La
evapotranspiracin es lenta. 7. En caso de que exista nieve y su
capacidad para retener la lluvia haya quedado satisfecha, la lluvia
cada se convertir directamente en escurrimiento superficial. 8. Si
el suelo permanece congelado, retardar la infiltracin, lo que
favorecer al escurrimiento, pero en cuanto se descongele, el
escurrimiento superficial disminuir y aumentar el almacenamiento
subterrneo. Cuarta fase 1. Contina el perodo hmedo. 2. La lluvia ha
satisfecho todo tipo de almacenamiento hidrolgico. 3. En algunos
casos el escurrimiento subsuperficial llega a las corrientes tan
rpido como el escurrimiento superficial. 4. El manto fretico
aumenta constantemente y puede llegar a alcanzar la superficie del
suelo, o bien la velocidad de descarga hacia las corrientes puede
llegar a ser igual a la de recarga. 5. Los efectos de la nieve y el
hielo son semejantes a los de la tercera fase.Quinta fase 1. El
perodo de lluvia cesa. 2. Las corrientes de agua se abastecen del
escurrimiento subsuperficial, del subterrneo y del almacenamiento
efectuado por el propio cauce. 3. La evapotranspiracin empieza a
incrementarse. 4. En caso de existir nieve, cuando la temperatura
est bajo 0 C, produce la prolongacin de esta fase. 5. Esta fase
termina cuando las reservas de agua quedan reducidas de tal forma
que se presentan las caractersticas de la primera fase.
Factores que afectan el escurrimientoMeteorolgicos Aunque la
lluvia es el factor ms importante que afecta y determina la
magnitud de un escurrimiento, no es el nico que debe considerarse.
Existen condiciones meteorolgicas generales que influyen, aunque de
una manera indirecta en el escurrimiento superficial, como es el
caso de la temperatura, la velocidad del viento, la humedad
relativa, la presin baromtrica, etc.Forma y tipo de la
precipitacinLa manera de cmo se origina la precipitacin, y la forma
que adopta la misma, tiene gran influencia en la distribucin de los
escurrimientos en la cuenca. Si la precipitacin es en forma lquida,
el escurrimiento se presenta con relativa rapidez; si es en forma
slida no hay ningn efecto, a menos que la temperatura permita la
rpida licuefaccin.Intensidad de precipitacinCuando la intensidad de
lluvia excede a la capacidad de infiltracin del suelo, se presenta
el escurrimiento superficial, observndose para incrementos
posteriores en la intensidad de lluvia, aumento en el caudal
transportado por el ro.Duracin de la precipitacinLa capacidad de
infiltracin del suelo disminuye durante la precipitacin, por lo que
puede darse el caso, que tormentas con intensidad de lluvia
relativamente baja, produzcan un escurrimiento superficial
considerable, si su duracin es extensa. Entre ms dure la
precipitacin mayor ser el escurrimiento, independientemente de su
intensidad. Una lluvia prolongada, aun cuando no sea muy intensa,
puede causar gran escurrimiento superficial, ya que con la lluvia
decrece la capacidad de infiltracin.Distribucin de la lluvia en la
cuencaEs muy difcil, sobre todo en cuencas de gran extensin, que la
precipitacin se distribuya uniformemente, y con la misma intensidad
en toda el rea de la cuenca. . Generalmente la lluvia nunca abarca
toda la superficie de la cuenca; para cuencas pequeas, los mayores
escurrimientos superficiales resultan de tormentas que abarcan reas
pequeas, y para cuencas grandes, resultan de aguaceros poco
intensos que cubren una mayor superficie.
Direccin y velocidad de la tormentaLa direccin y velocidad con
que se desplaza la tormenta, respecto a la direccin general del
escurrimiento, en el sistema hidrogrfico de la cuenca, tiene una
influencia notable en el caudal mximo resultante y en la duracin
del escurrimiento superficial. . La direccin del centro de la
perturbacin atmosfrica que causa la precipitacin tiene influencia
en la lmina y duracin del escurrimiento superficial. Si la tormenta
se mueve dentro del rea de la cuenca, el escurrimiento ser mayor
que si nicamente la atraviesa. Por otro lado, si el temporal avanza
en sentido contrario al drenaje, el escurrimiento ser ms uniforme y
moderado que si se mueve en el sentido de la corriente.Estimacin de
sus magnitudesLas magnitudes se evalan en cantidad de agua por
unidad de superficie, pero se traducen generalmente en alturas de
agua; la unidad ms utilizada es el milmetro. Al ser estas dos
magnitudes fsicamente homogneas, se las puede comparar calculando,
ya sea su diferencia (precipitaciones menos evaporacin), ya sea su
relacin (precipitaciones sobre evaporacin). El balance es
evidentemente positivo cuando la diferencia es positiva o cuando la
relacin es superior a uno. Se elige una u otra expresin en funcin
de comodidades o de obstculos diversos. El escurrimiento a partir
de una unidad de superficie se contar en las prdidas. La
infiltracin se considera como una puesta en reserva bajo forma de
napas subterrneas o de agua capilar en el suelo.Precipitacin
antecedente y humedad del suelo. Cuando el suelo posee un alto
contenido de humedad, la capacidad de infiltracin es baja y se
facilita el escurrimiento. - Otras condiciones del clima. Adems de
la precipitacin existen otros elementos que se deben tomar en
cuenta, pues aunque indirectamente, tambin afectan al
escurrimiento; entre ellos la temperatura, el viento, la presin y
la humedad
relativa.IntercepcinEspecieComposicinDensidadEvapotranspiracinRadiacinTemperaturaVelocidad
del vientoHumedad relativa
Factores fisiogrficos de la cuencaDebido a que la cuenca, es la
zona de captacin de las aguas pluviales que integran el
escurrimiento de la corriente, su tamao tiene una influencia, que
se manifiesta de diversos modos en la magnitud de los caudales que
se presentan.
Superficie La superficie de las cuencas hidrogrficas est
limitada por la divisoria topogrfica o parteaguas que determina el
rea de la cual se derive el escurrimiento superficial. Las cuencas
pequeas se comportan de manera distinta a las cuencas grandes en lo
que se refiere al escurrimiento. No existe una extensin definida
para diferenciar a las cuencas pequeas de las grandes, sin embargo,
hay ciertas caractersticas que distinguen a unas de otras. Las
cuencas pequeas son ms sensibles al uso del suelo y a las
precipitaciones de gran intensidad que abarcan zonas de poca
extensin. En las cuencas grandes es muy importante el efecto de
almacenamiento en los cauces de las corrientes.
Forma de la cuencaPara tomar en cuenta, cuantitativamente la
influencia que la forma de la cuenca, tiene en el valor del
escurrimiento, se han propuesto ndices numricos, como es el caso
del factor deforma y el coeficiente de compacidad. Interviene
principalmente en la manera como se presenta el volumen de agua
escurrido a la salida de la cuenca. Generalmente los volmenes
escurridos en cuencas alargadas son ms uniformes a lo largo del
tiempo, en cambio, en cuencas compactas el agua tarda menos en
llegar a la salida, en donde se concentra en un tiempo
relativamente corto.Elevacin de la cuencaLa elevacin media de la
cuenca, as como la diferencia entre sus elevaciones extremas,
influye en las caractersticas meteorolgicas, que determinan
principalmente las formas dela precipitacin, cuyo efecto en la
distribucin se han mencionado anteriormente.Pendiente.La pendiente
media de la cuenca, es uno de los factores que mayor influencia
tiene en la duracin del escurrimiento, sobre el suelo y los cauces
naturales, afectando de manera notable, la magnitud de las
descargas; influye as mismo, en la infiltracin, la humedad del
suelo y la probable aparicin de aguas subterrnea al escurrimiento
superficial, aunque es difcil la estimacin cuantitativa, del efecto
que tiene la pendiente sobre el escurrimiento para estos casos.
Tipo y uso del suelo El tamao de los granos del suelo, su
ordenamiento y comparacin, su contenido de materia orgnica, son
factor es ntimamente ligados a la capacidad de infiltracin y de
retencin de humedad, por lo que influyen de manera notable en la
magnitud y distribucin de los escurrimientos. Topografa. A este
respecto son importantes las ondulaciones del terreno y los lmites
superficiales de la cuenca hidrogrfica. Las ondulaciones pueden ser
la causa de la presencia de depresiones en donde se acumula el
agua, disminuyendo la cantidad destinada al escurrimiento. En
relacin con la divisoria topogrfica, puede ser que haya disparidad
entre sta y la fretica, de manera que parte del escurrimiento
subterrneo contribuya al escurrimiento de la cuenca vecina
atravesando el lmite topogrfico o bien que reciba parte del
escurrimiento subterrneo de esa cuenca vecina.La influencia del Uso
del Suelo en los escurrimientos La presencia o ausencia de cubierta
vegetal (urbanizacin) reduce o incrementa las velocidades con que
se mueve el agua en la cuenca influenciando el gasto pico. La
cubierta vegetal incrementa la cantidad de agua infiltrada en el 10
cantidad de agua infiltrada en el suelo La vegetacin intercepta
lluviaEstado de humedad antecedente del sueloLa cantidad de agua
existente en las capas superiores del suelo, afecta el valor del
coeficiente de infiltracin.TamaoDrenaje internoPermeabilidad.
Condiciona el escurrimiento en cuanto a la permeabilidad de las
estructuras que forman el terreno. Cuando el terreno es permeable,
el sistema fluvial, durante la poca de estiaje, se encuentra bien
abastecido por el escurrimiento subterrneo. Cuando el terreno es
impermeable, el volumen de escurrimiento se concentra ms pronto en
el punto de desage y en la poca de estiaje el nivel de la corriente
disminuye considerablemente o bien desaparece.Factores Fisiogrficos
De la red de drenajeRed de drenaje. Se refiere a las caractersticas
de los canales que comprenden el sistema fluvial de la cuenca.
Refleja las condiciones del terreno sobre el que se desarrolla.
Densidad hidrogrfica. Es la relacin de la cantidad de corrientes
que existen en la cuenca entre la superficie de sta. Uno de los
mtodos para ordenar y contar el nmero de canales es el de Strahler
(1964), que considera canales de primer orden a las corrientes
formadoras. Cuando se unen dos canales de primer orden, forman otro
de segundo orden, cuando se unen dos canales de segundo orden,
forman otro de tercer orden y as sucesivamente.Densidad de drenaje.
Resulta de dividir la longitud total de las corrientes de agua
entre la superficie de la cuenca. Entre mayor sea este ndice, ms
desarrollada estar la red de drenaje. c) Otras caractersticas
relacionadas con la red de drenaje. Son las que se refieren a la
capacidad de almacenamiento de las corrientes y a la capacidad de
transporte de las mismas.Capacidad de cargaSeccinRugosidadTamao y
forma del rea drenada Distribucin de la red de corrientes
Pendientes de laderas y cauces Almacenamientos naturales o
artificiales que amortiguan avenidas
Medicin del escurrimientoDesde hace varios siglos el ser humano
ha tenido la necesidad de medir el comportamiento fsico del agua en
movimiento o en reposo. Es por ello que ha inventado muchos
aparatos que registran la velocidad, la presin, la temperatura y el
caudal.Una de las variables que ms interesan es esta ltima, el
caudal, puesto que a travs de l se cuantifican consumos, se evala
la disponibilidad del recurso hdrico y se planifica la respectiva
gestin de la cuenca.(Aforos) La hidrometra, es la rama de la
hidrologa que estudia la medicin del escurrimiento. Para este mismo
fin, es usual emplear otro trmino denominado aforo. Aforar una
corriente, significa determinar a travs de mediciones, el caudal
que pasa por una seccin dada y en un momento dado. Para determinar
el volumen que escurre por una cuenca, se deben aforar o medir las
corrientes. Los aforos se realizan en estaciones hidromtricas (en
puentes de aforo y usando molinete) o se puede medir la corriente
de cualquier ro de manera individual. Estos aforos se hacen a travs
de cierto intervalo de tiempo (horas, das, etc), con cuyos datos se
construyen grficas de gasto (m3/s) contra tiempo (h), llamadas
hidrogramas.Estacin de aforoEs una instalacin situada en un pun to
de una corriente de agua y dotada de los dispositivos adecuados
para medir su caudal y nivel.Existen diversos tipos de estaciones
de aforo. Las ms sencillas constan de una regleta en un cauce
natural y un aparato (linmigrafo) que mide la variacin en el tiempo
de la lmina de agua en el rio.
Posteriormente, el caudal se obtiene aplicando la funcin
conocida como curva de gastos que nos relaciona la altura de la
lmina de agua con el caudal que pasa por el ro.
Las estaciones de aforo de la red de la Diputacin Foral de
Gipuzkoa constan de un vertedero doble triangular (Crump) realizado
en una zona encauzada, que permite tranquilizar el agua. Las
medidas se realizan en la caseta de instrumentacin que se sita
sobre un pozo que comunica el lecho del ro con la zona donde se
mide. Los aparatos de medida son: limngrafo, limnmetro, sonda
piezomtrica. Adems se suele instalar un torno que mueve el molinete
para realizar aforos directos.ESTACION HIDROMETRICALas estaciones
hidromtricas consisten esencialmente en una o varias reglas
graduadas (escala o limnmetro) colocadas verticalmente y
perfectamente niveladas entre s y con referencia a un plano dado
(elceroWhartoncorresponde al cero de la escala del Puerto de
Montevideo) en una seccin de ro, arroyo, laguna o embalse.Serie de
escalas (limnmetros) en la margen de un ro.Mediante el auxilio de
un operador (escalero) que reside o trabaja en las proximidades de
la estacin se registra en planillas los niveles observados a horas
preestablecidas y todo otro evento relevante para el funcionamiento
de la estacin. Estas planillas se remiten mensualmente a las
oficinas de la DNH para su procesamiento.
AutomatizacinDonde es posible (por la topografa del lugar, la
existencia de infraestructura y accesos mnimos) se colocan adems
instrumentos automticos de registro continuo (maregrafos o
limngrafos).Esta automatizacin de las estaciones permite tener una
mayor continuidad de datos y reducir errores por factores humanos,
pero en cambio requiere mayor especializacin en la instalacin,
operacin y mantenimiento de los instrumentos. Adems, una falla
mecnica o electrnica, o incluso roturas por accidentes o
vandalismo, deja a la estacin sin registros como mnimo hasta la
siguiente visita y el perodo de datos faltantes es irrecuperable.En
algunos lugares la instalacin de estaciones automticas se hace
impracticable o no se justifica el costo de las obras de
acondicionamiento necesarias y la alternativa ms conveniente sigue
siendo la estacin convencional con observadores locales.
HIDROGRAMAEs la representacin grfica de la variacin del caudal
en relacin con el tiempo en determinado punto de unaCuenca
Hidrogrfica tal como: el nivel del agua, el caudal, carga de
sedimentos , etc. para un ro,arroyo,ramblaocanal, si bien
tpicamente representa el caudal frente al tiempo; esto es
equivalente a decir que es el grfico de la descarga (L3/T) de un
flujo en funcin del tiempo. stos pueden ser hidrogramas de tormenta
e hidrogramas anuales, los que a su vez se dividen en perennes y en
intermitentes.Es una grfica continua tiempo contra gasto (volumen /
unidad de tiempo) producido por una lluvia de cualquier magnitud
para una duracin especfica. Un hidrograma puede ser el resultado de
un proceso de aforos en un ro.Esta grfica nos muestra la descarga,
caudal o gasto de un rio en funcin del tiempo. Durante un periodo
de sequa la descarga estar compuesta enteramente de distribuciones
subterrneas, como se observa en la figura. A medida que el rio o
arroyo drena agua de la reserva subterrnea, el nivel fretico decae,
dejando cada vez menos agua para alimentarlo. Si no hay una recarga
del agua subterrnea, el escurrimiento ser cero.
En Esencia, el Hidrograma contiene el comportamiento ante
determinado patrn de precipitacin sobre ella, reflejando la relacin
entre las condiciones fisiogrficas de esta Cuenca y la relacin
lluvia-escorrenta en ella.Estos pueden ser hidrogramas de tormenta
e hidrogramas anuales.Permite observar:*las variaciones en la
descarga a travs de una tormenta, o a travs delao hidrolgico:*el
pico de escorrenta (caudal mximo de la avenida);*elflujo de baseo
aporte de lasaguas subterrneasal flujo; o,*las variaciones
estacionales de los caudales si se grafica un perodo de uno o
varios aos.Un mm de precipitacin significa que en una superficie de
un m ha cado un litro de agua de lluvia (1L/m).Los hidrogramas son
tiles, entre otras cosas, para comparar los tiempos de descarga y
caudales pico de varias corrientes o cuencas hidrogrficas, para as
conocer las diferencias entre sus capacidades de respuesta
anteavenidas.COMPONENTES DEL HIDROGRAMASi se mide el gasto (volumen
de escurrimiento por unidad de tiempo; m/s) que pasa de manera
contina durante todo un ao por una determinada seccin transversal
de un rio y se grafican los valores obtenidos contra el tiempo, se
obtendra una grfica como la siguiente:
Los mtodos ms utilizados son: Aforos con flotadores Aforos
volumtricos Aforos qumicos Aforos con vertederos Aforo volumtrico
Aforos con correntmetro o molineteAforo con flotadoresPor este
mtodo, se mide la velocidad superficial (v) de la corriente y el
rea de la seccin transversal (A), luego con estos valores se aplica
la ecuacin de continuidad Q=vA Aforo volumtrico Este mtodo consiste
en hacer llegar la corriente, a un depsito o recipiente de volumen
(V) conocido, y medir el tiempo (T) que tarda en llenarse dicho
depsito Q = V/T Donde: Q = caudal, en l/s m3/s V = volumen del
depsito, en l o m3 T = tiempo en que se llena el depsito, en sAforo
qumicoConsiste en inyectar, en el curso de agua que se quiere
aforar, el cual tiene un contenido natural de sales de concentracin
C0 (gramos de sal por litro de agua), un caudal constante q de una
solucin concentrada C1, de un producto qumico. Esta solucin se
diluye en el agua del ro para dar lugar a una mezcla homognea de
concentracin C2, de la que se puede sacar muestras, aguas
abajo.Aforo con vertederosEste mtodo consiste en interponer una
cortina en el cauce con el fin de represar el agua y obligarla a
pasar por una escotadura (vertedero).Aforos con correntmetros o
molinetesPara este mtodo, se emplea el correntmetro o molinete.
Estos son aparatos que miden la velocidad, en un punto dado del
curso del agua.
NIVEL FREATICORara vez estn los mantos acuferos saturados hasta
la superficie de la tierra; generalmente el agua llega slo a cierto
nivel. La parte superior de la zona saturada se llama nivel
fretico; por encima de l, las partculas de tierra no poseen ms que
una delgada pelcula de agua y los poros estn llenos de aire.La
profundidad a la que se encuentra el nivel fretico vara de acuerdo
con la pluviosidad y otros factores, entre ellos el volumen de agua
extrado por los hombres.
A menudo, en este nivel la presin de agua del acufero es igual a
lapresin atmosfrica.Al perforar un pozo de captacin de agua
subterrnea en un acufero libre, el nivel fretico es la distancia a
la que se encuentra el agua desde la superficie del terreno. En el
caso de un acufero confinado, el nivel del agua que se observa en
el pozo corresponde alnivel piezomtrico.El nivel fretico se puede
medir mediante un agujero barrenado en el suelo. El nivel de agua
en el agujero corresponde con elnivel freticoo latabla de agua. Aqu
la presin es igual a la atmosfrica.Por debajo del nivel fretico, la
presin es mayor que la atmosfrica y est relacionada a lapresin
hidrosttica. El flujo de agua subterrnea puede causar desviaciones
de la presin hidrosttica.La presin por debajo del nivel fretico se
mide con unpiezmetroque es un tubo que se introduce en el agua
subterrnea dejando una abertura al fondo del tubo. El nivel del
agua en el piezmetro puede estar al nivel fretico, por encima de
este nivel, o por debajo. Se llama el nivel piezomtrico opotencial
hdrico. Cuando el nivel piezomtrico es relativamente alto existe un
flujo descendente de agua subterrnea. Al revs existe un flujo
ascendente.1
La tabla de agua en unacuferocon fluctuaciones del invierno al
verano.La presin por encima del nivel fretico es menor de la
atmosfrica y tambin se llamasuccin capilar. Cerca del nivel fretico
prcticamente todos los capilares del suelo estn completamente
llenos de agua, pero ms arriba el suelo contiene aire tambin.En la
zona capilar, justamente por encima del nivel fretico, como por
debajo de ella, el suelo est saturado. La zona por encima de la
zona capilar se llamazona no saturada.La succin capilar se mide con
un tensimetro. Consiste de un tubito cermico permeable, cerrado y
lleno de agua, puesto en el suelo no saturado, y conectado a
unmanmetro. La succin de los capilares vacos y medio vacos en el
suelo no saturado causa una presin negativa en el tensimetro que se
mide con el manmetro.
AvenidaEs el aumento del caudal del ro debido a la intensidad o
frecuencia de las precipitaciones. Puede durar horas o das. No
necesariamente causa inundaciones.
Infiltracin del agua
Lainfiltracines el proceso por el cual el agua en la superficie
de la tierra entra en el suelo.
La tasa de infiltracin, en la ciencia del suelo, es una medida
de la tasa a la cual el suelo es capaz de absorber laprecipitacino
la irrigacin. Se mide en pulgadas por hora o milmetros por hora.
Las disminuciones de tasa hacen que el suelo se sature. Si la tasa
de precipitacin excede la tasa de infiltracin, se
producirescorrentaa menos que haya alguna barrera fsica. Est
relacionada con la conductividad hidrulica saturada del suelo
cercano a la superficie. La tasa de infiltracin puede medirse
usando un infiltrmetro.
Introduccin
La infiltracin est gobernada por dos fuerzas: la gravedad y la
accin capilar. Los poros muy pequeos empujan el agua por la accin
capilar adems de contra la fuerza de la gravedad. La tasa de
infiltracin se ve afectada por caractersticas del suelo como la
facilidad de entrada, la capacidad de almacenaje y la tasa de
transmisin por el suelo. En el control de la tasa y capacidad
infiltracin desempean un papel la textura y estructura del suelo,
los tipos de vegetacin, el contenido de agua del suelo, la
temperatura del suelo y la intensidad de precipitacin. Por ejemplo,
los suelos arenosos de grano grueso tienen espacios grandes entre
cada grano y permiten que el agua se infiltre rpidamente. La
vegetacin crea ms suelos porosos, protegiendo el suelo del
estancamiento de la precipitacin, que puede cerrar los huecos
naturales entre las partculas del suelo, y soltando el suelo a
travs de la accin de las races. A esto se debe que las reas
arboladas tengan las tasas de infiltracin ms altas de todos los
tipos de vegetacin.
La capa superior de hojas, que no est descompuesta, protege el
suelo de la accin de la lluvia, y sin ella el suelo puede hacerse
mucho menos permeable. En las reas con vegetacin de chaparral, los
aceites hidrofbicos de las hojas suculentas pueden extenderse sobre
la superficie del suelo con el fuego, creando grandes reas de suelo
hidrofbico. Otros eventos que pueden bajar las tasas de infiltracin
o bloquearla son los restos de plantas secas que son resistentes al
remojo, o las heladas. Si el suelo est saturado en un perodo
glacial intenso, puede convertirse en un cemento congelado en el
cual no se produce casi ninguna infiltracin. Sobre una lnea
divisoria de aguas probablemente habr huecos en el cemento helado o
el suelo hidrofbico por donde el agua puede infiltrarse.
Una vez que el agua se ha infiltrado en el suelo, permanece all
y se filtra al agua subterrnea, o pasa a formar parte del proceso
de escorrenta subsuperficial.
Proceso de infiltracin
El proceso de infiltracin puede continuar slo si hay espacio
disponible para el agua adicional en la superficie del suelo. El
volumen disponible para el agua adicional depende de la porosidad
del suelo y de la tasa a la cual el agua antes infiltrada puede
alejarse de la superficie a travs del suelo. La tasa mxima a la que
el agua puede entrar en un suelo se conoce como capacidad de
infiltracin. Si la llegada del agua a la superficie del suelo es
menor que la capacidad de infiltracin, toda el agua se infiltrar.
Si la intensidad de precipitacin en la superficie del suelo ocurre
a una tasa que excede la capacidad de infiltracin, el agua comienza
a estancarse y se produce la escorrenta sobre la superficie de la
tierra, una vez que la cuenca de almacenamiento est llena. Esta
escorrenta se conoce como flujo terrestre hortoniano. El sistema
hidrolgico completo de una lnea divisoria de aguas se analiza a
veces usando modelos de transporte hidrolgicos, modelos matemticos
que consideran la infiltracin, la escorrenta y el flujo de canal
para predecir las tasas de flujo del ro y la calidad del agua de la
corriente.
Investigaciones sobre la infiltracin
Robert E. Horton (1933) sugiri que la capacidad de infiltracin
rpidamente disminua durante la fase inicial de una tormenta y luego
tenda hacia un valor aproximadamente constante despus de un par de
horas. El agua antes infiltrada llena los almacenes disponibles y
reduce las fuerzas capilares que hacen entrar el agua en los poros.
Las partculas de arcilla en el suelo pueden hincharse cuando se
mojan, y as reducen el tamao de los poros. En reas donde la tierra
no est protegida por una capa de residuos forestales, las gotas de
lluvia pueden separar las partculas del suelo superficial y lavar
las partculas finas en los poros superficiales, lo que puede
impedir el proceso de infiltracin.
Evaporacin
Elaguase condensa en gotas visibles despus de evaporarse fuera
de una taza de t caliente.Laevaporacines un proceso fsico que
consiste en el paso lento y gradual de un estadolquidohacia un
estadogaseoso, tras haber adquirido suficiente energa para vencer
latensin superficial. A diferencia de laebullicin, la evaporacin se
puede producir a cualquier temperatura, siendo ms rpido cuanto ms
elevada sea esta. No es necesario que toda la masa alcance elpunto
de ebullicin. Cuando existe un espacio libre encima de un lquido,
una parte de sus molculas est en formagaseosa, al equilibrase, la
cantidad de materia gaseosa define lapresin de vaporsaturante, la
cualnodepende delvolumen, pero vara segn la naturaleza del lquido y
latemperatura. Si la cantidad de gas es inferior a la presin de
vapor saturante, una parte de las molculas pasan de la fase lquida
a la gaseosa: eso es la evaporacin. Cuando la presin de vapor
iguala a la atmosfrica, se produce laebullicin.1Enhidrologa, la
evaporacin es una de lasvariables hidrolgicasimportantes al momento
de establecer elbalance hdricode una determinada cuenca hidrogrfica
o parte de esta. En este caso, se debe distinguir entre la
evaporacin desde superficies libres y la evaporacin desde el suelo.
La evaporacin de agua es importante e indispensable en la vida, ya
que elvapor de agua, alcondensarsese transforma ennubesy vuelve en
forma delluvia,nieve,nieblaoroco.Vista como unaoperacin unitaria,
la evaporacin es utilizada para eliminar el vapor formado por
ebullicin de una solucin o suspensin lquida.
Determinacin de la evaporacinLa evaporacin puede medirse en
forma directa desde pequeas superficies de agua naturales o
artificiales (tanques de evaporacin) o a travs
deevapormetrosolismetros. Estos ltimos poseen una superficie porosa
embebida en agua y se ubican en condiciones tales que la medicin es
condicionada por las caractersticas meteorolgicas de la atmsfera,
tales como grado higromtrico, temperatura, insolacin, viento,
etc.Las tasas de evaporacin as observadas pueden generalmente ser
consideradas como mximas y dan una buena aproximacin del poder
evaporante de la atmsfera. Aplicando a dichos valores mximos
diversos coeficientes de reduccin y comparando los resultados
corregidos con los suministrados por las frmulas de evaporacin, se
deducirn los valores ms probables de las tasas de evaporacin
aplicables a la superficie de inters.El ms utilizado de los
evapormetros es el detipo Piche. Est constituido por un tubo
cilndrico de vidrio de 25 cm de largo y 1.5 cm de dimetro. El tubo
est graduado y cerrado en su parte superior, mientras que su
abertura inferior est obturada por una hoja circular de papel
filtro normalizado de 30 mm de dimetro y 0.5 mm de espesor, fijada
por capilaridad y mantenida por un resorte. Llenado el aparato de
agua destilada, sta se evapora progresivamente a travs de la hoja
de papel filtro. La disminucin del nivel del agua en el tubo
permite calcular la tasa de evaporacin (en mm por cada 24 hs, por
ejemplo). El proceso de evaporacin est ligado esencialmente
aldficit higromtricodel aire; sin embargo, el aparato no tiene tal
vez en cuenta suficientemente la influencia de la insolacin. Este
aparato, en las estaciones hidrometeorolgicas se instala bajo
abrigo.Los depsitos otanques de evaporacinutilizados en distintos
pases son de formas, dimensiones y caractersticas diferentes, pues
los especialistas no estn de acuerdo sobre el mejor tipo a
emplear.
Evaporacin desde superficies lquidasSiendo que las condiciones
de contorno creadas tienen una influencia significativa, los
resultados varan segn qu evapormetro se ha utilizado para la
determinacin.Si se tiene en cuenta que los valores de evaporacin
medidos en el sitio de inters, para tener validez desde el punto de
vista estadstico deben tener una duracin de por lo menos 15 aos, se
comprende la dificultad. Esto ha impulsado a numerosos
investigadores a analizarfrmulas empricas, que permitan rpidamente
llegar a un resultado lo ms aproximado posible.Frmulas empricas
para determinar la evaporacin desde un lago o una lagunaUna de las
expresiones ms simples ha sido propuesta por Visentini, y se aplica
para clculos aproximados en superficies lquidas situadas en cotas
bajas, donde se puede considerar que la presin atmosfrica es de
aproximadamente 760mmde columna de mercurio. Las frmulas empricas
propuestas por Visentini son:(para lagos o embalses con cota
inferior a 200msnm)(para lagos o embalses con cota entre 200 y 500
msnm)(para lagos o embalses con cota superior a 500 msnm)Donde: E =
Evaporacin anual en mm t = Temperatura media anual en grados
celsiusNtese que para una temperatura media de 10 grados Celsius,
la evaporacin ser entre 750 mm y 1200 mm por ao, es decir de
aproximadamente 2 a 3 mm por da.Considerando que en la evaporacin
juegan roles importantes, entre otros, la temperatura del agua, la
temperatura del aire, el viento, la insolacin, etc., otros
investigadores han propuesto frmulas empricas ms complejas y que,
por lo tanto, son ms difciles de usar.
Factores que influyen en la tasa de evaporacin
* Concentracin de la sustancia que se evapora en el aire. Si el
aire ya tiene una alta concentracin de la sustancia que se evapora,
entonces la sustancia se evaporar ms despacio.* Concentracin de
otras sustancias en el aire. Si el aire ya est saturado con otras
sustancias, puede tener una capacidad inferior para la sustancia
que se evapora.* Tasa de flujo de aire. Si aire fresco se mueve
sobre la sustancia todo el tiempo, la concentracin de la sustancia
en el aire tendr menos probabilidad de subir con el tiempo,
potenciando as una evaporacin ms rpida. Esto resulta en una capa
divisoria en la superficie de evaporacin que disminuye con la
velocidad de flujo, disminuyendo la distancia de difusin en la capa
estancada.* Concentracin de otras sustancias en el lquido
(impurezas). Si el lquido contiene otras sustancias, tendr una
capacidad inferior para la evaporacin.* Temperatura de la
sustancia. Si la sustancia est ms caliente, la evaporacin ser ms
rpida.* Fuerzas intermoleculares. Cuanto mayores son las fuerzas
que mantienen las molculas juntas en el lquido, ms energa ser
necesaria para evaporarlas.* rea superficial. Una sustancia que
tiene un rea superficial ms grande se evaporar ms rpido, ya que hay
ms molculas superficiales que son capaces de escaparse.*
Calentamiento. Cuanto ms grueso es el recipiente donde se est
calentando, ms se reduce la evaporacin del agua, debido a que se
dedica menos calor a los propia evaporacin.
Aplicaciones
Secado
Cuando la ropa se cuelga de un cordel, aunque la temperatura
ambiental est por debajo del punto de ebullicin del agua, el agua
se evaporar. Este proceso se acelera por factores como humedad
baja, calor (del sol) y viento. En un secador de ropa, se hace
pasar aire caliente por las prendas, permitiendo que el agua se
evapore muy rpidamente.
Combustin
Las gotitas de combustible se vaporizan, cuando reciben calor,
mezclndose con los gases calientes en la cmara de combustin. El
calor (energa) tambin puede ser recibido por radiacin de cualquier
pared refractaria caliente de la cmara de combustin.
Deposicin de capas
Evaporando una sustancia y condensndola en un sustrato es
posible depositar capas delgadas.
TRANSPIRACIONLa transpiracin es el transporte y evaporacin de
agua desde el suelo a la atmsfera a travs de las plantas,
principalmente a travs de las hojas. Mientras los estomas estn
abiertos y el agua se evapora en las hojas, las races incorporan
agua desde el suelo y el transporte ascendente del agua en la
planta es continuo.El 10% de vapor de agua de la atmsfera se debe a
este fenmeno, mientras que el 90% restante se debe a la evaporacin
de las superficies acuosas, ocanos, lagos, ros principalmente.La
transpiracin de las plantas, eleva la humedad del aire circundante
y aumenta las precipitaciones, por lo que las zonas boscosas tienen
un mayor ndice de pluviosidad que los terrenos a los que se les ha
despojado de su bosque natural debido a las talas masivas a los que
se les ha sometido.El volumen de agua transpirada por las plantas
es variable y depende de varios factores. As por ejemplo, los
cultivos tradicionales, como el maz, pueden transpirar diariamente
entre 5 y 10 litros por metro cuadrado de terreno ocupado; y
especies de humedales como la espadaa tienen una transpiracin
diaria, en verano, muy elevada, entre 15 y 20 litros por metro
cuadrado y especies arbreas como el roble, pueden transpirar
150.000 litros por ao.El efecto combinado de la transpiracin de las
plantas y la evaporacin del suelo recibe el nombre de
evapotranspiracin.La energa que permite el movimiento (transporte)
de agua a lo largo del cuerpo de una planta depende del proceso de
evaporacin del agua en la superficie de las hojas y, por lo tanto,
la fuente de este proceso es la energa solar. Por otro lado, este
movimiento es posible gracias a las caractersticas especiales del
agua como son lacohesiny laadhesin.El proceso de transpiracin es la
estrategia que tienen las plantas para sobrevivir en un medio
terrestre donde la desecacin es un desafo permanente. Adems tiene
otros significados biolgicos:La corriente de agua provocada por la
transpiracin es el vehculo de distribucin de los nutrientes
minerales que son absorbidos por las races, pero utilizados por las
hojas.Es un eficiente sistema de refrigeracin de la planta.
Teniendo en cuenta que se absorben 540 caloras en la evaporacin de
un gramo de agua, la transpiracin produce un descenso de 1 a 3
grados en la superficie de las hojas por debajo de la temperatura
del aire, lo que puede ser muy necesario en das calurosos de
irradiacin intensa.Mantiene la turgencia de la planta. Podemos ver
este efecto en cualquier planta, al dejarla de regar se pone mustia
y flcida, pero al regarla aparece extendida y erguida y, por lo
tanto, contribuye al soporte mecnico de la misma.Variables que
influyen en la transpiracinTemperaturaRadiacin solarHumedad
relativaVelocidad del vientoAVENIDA
Puentedestruido por una avenida.Unaavenida(conocida en algunos
lugares tambin comocrecidade un ro, arroyo,
etc.,creciente,riadaoaguas altas) es la elevacin del nivel de
uncurso de aguasignificativamente mayor que el flujo medio de ste.
Durante la crecida, el caudal de un curso de agua aumenta en tales
proporciones que el lecho delropuede resultar insuficiente para
contenerlo. Entonces elagualodesbordae invade el lecho mayor,
tambin llamadollanura aluvial.
Particularidades y tiposUnacrecida elementalsolo afecta a uno o
variosafluentesy puede tener causas muy diferentes:pluvial, debido
a laslluviascontinuas sobre una cuenca poco permeable o que ya se
ha empapado de agua;nival, provocada por lafusinde lasnieves,
eldeshieloque provoca la ruptura del obstculo congelado que retena
las aguas, etc. Muchas veces dos o ms de estas causas simples suman
sus efectos y el ro, sobre todo despus de haber recibido las aguas
de varios afluentes importantes, experimenta unacrecida compleja.
As es como loschubascosprimaveralespueden agravar considerablemente
una crecida nival.Por otra parte, las avenidas se pueden
caracterizar segn su variabilidad en eltiempo, as se pueden
distinguir:Avenidas peridicas, que generalmente no causan daos, e
incluso son benficas, como por ejemplo las delro Niloprevio a la
construccin de lapresa de Asun, donde contribuan a la fertilidad
delvallebajo del ro. Este tipo de avenidas es de larga duracin,
pudiendo durar semanas o meses. Son causadas por las variaciones
climticas de vastas regiones de lacuenca hidrogrfica. Son
previsibles, pudindose tomar medidas de proteccin para evitar o
minimizar los daos.Avenidas excepcionales: Estas son causadas por
precipitaciones intensas sobre toda la cuenca o parte de esta. Son
difcilmente previsibles, para ello se requiere de unared de
monitoreooperada entiempo real. Generalmente causan daos a las
poblaciones y a la infraestructura econmica. Se pueden tomar
medidas deproteccin civily mantenimiento preventivo de las
infraestructuras.Combinacin de ambas: Generalmente causan daos, son
difcilmente previsibles si no se cuenta con unared de
monitoreoentiempo real.Caractersticas de una avenida[editar]
Ruptura de unacarretera, producto de una crecida de ro.Las
principales caractersticas de una avenida son:Su caudal mximo, o
pico, fundamental para el dimensionamiento de las obras de
proteccin lineares odefensas ribereas.El volumen de la
avenida.Lavelocidad con que aumenta su caudal.Estas caractersticas,
para un mismo tipo deprecipitacin(es decir, misma intensidad y
tiempo deaguacero), varan en funcin de caractersticas intrnsecas de
la cuenca: su extensin, la pendiente y tipo del terreno, etc., y
tambin de caractersticas modificables por las actividades
antrpicas: la cobertura vegetal, los tipos de preparacin del suelo
para la agricultura, las reas impermeabilizadas como reas urbanas,
etc.Agravantes para su formacinEntre las causas que agravan la
importancia de las crecidas se
encuentran:Laimpermeabilidaddelsuelode la cuenca, adems de su
excesivapendientey falta devegetacinque hacen que el agua discurra
velozmente y no seinfiltre.Los lechos estrechos y con pendientes
muy acentuadas, que no pueden conservar volmenes suficientes de
agua suplementaria.La existencia deconfluenciasmuy prximas de unas
a otras.Las crecidas ms importantes no se deben a la torrencialidad
de sus precipitaciones sino a la persistencia y a la repeticin de
lluvias muy intensas durante varios das. El suelo se halla
entoncessaturadoy no puedeabsorbermucha ms agua, y al no lucir
elsol, laevaporacines poco relevante. En todo caso, ello no excluye
la existencia de crecidas devastadoras debidas a la onda potente
formada en un ro secundario por lluvias torrenciales.
Daos causados por las avenidas[editar]
Puente daado por el Fenmeno deEl Nioen laCostaPeruana.Durante
las crecidas, el caudal y la velocidad de la masa lquida aumentan
en forma considerable lafuerza erosiva del aguay su capacidad de
transporte. As, un corto perodo basta para provocar cambios
sensibles en lamorfologade los mrgenes y del lecho del ro,
ocasionando desbordes significativos. Para minimizar o incluso
anular dichosdesbordes, una adecuadadefensa riberea, unenrocadoo la
construccin deespigones, pueden ser ciertamente efectivos para
prevenir este tipo de daos.Avenida fluvial.La avenida o crecida es
el rpido aumento del nivel de agua que desciende por un curso
fluvial. Aunque el trmino "crecida" significa el momento de mximo
caudal, normalmente se considera como crecida cuando produce
efectos catastrficos. Se producen por la variacin en la
pluviosidad, la mayor parte de las crecidas que han tenido efectos
negativos se han visto asociadas al fenmeno de gota fra.
Laevapotranspiracinse define como la prdida de humedad de una
superficie por evaporacin directa junto con la prdida de agua por
transpiracin de la vegetacin. Se expresa en milmetros por unidad de
tiempo.