Comprendiendo la Dinámica de la Escorrentía y el Ciclo Hidrológico

Efecto Invernadero y Calentamiento Global

Del mismo modo que el Sol emite radiación, también lo hace la Tierra. Pero cuando en la atmósfera existe un exceso de partículas (partículas de polvo y aerosoles) con una landa similar a la de la radiación, esta choca contra estas partículas, dispersándose en todas las direcciones. Esto es lo que conocemos como efecto invernadero y su consecuencia más directa es el calentamiento global. Esta radiación que la atmósfera no deja escapar al exterior o al espacio hace que la temperatura aumente de manera global en todo el planeta, dando lugar a lo que entendemos como calentamiento global. Al aumentar la temperatura, también lo hace la evaporación del agua, generando cambios en los patrones normales de precipitación. Estos también pueden verse modificados por el calentamiento de masas de aire que están situadas en zonas más frías, generando inestabilidad. Además, al aumentar la temperatura, el deshielo en las zonas frías se acelera, generando mayor cantidad de agua en circulación y aumentando de nuevo la evaporación.

Influencia de la Precipitación en el Caudal

No, porque el caudal en el punto de desagüe de la cuenca se puede ver afectado o influenciado por muchos otros aspectos aparte de la precipitación. Principalmente, va a depender de las condiciones en las que se encuentre el terreno, ya que no se va a producir la misma escorrentía en un terreno que ya esté saturado que en otro que esté más seco. Otro aspecto que habría que tener en cuenta es la vegetación que exista en la cuenca, ya que, si esta es abundante, puede limitar la cantidad de agua que llega al suelo y, además, ayuda a infiltrar mejor el agua en el terreno.

Curvas de Intensidad, Duración y Frecuencia (IDF)

Como su propio nombre indica, son unas curvas que describen la relación entre la intensidad de una precipitación y su duración. Representan los diez, veinte o treinta (o el periodo que sea) minutos más lluviosos de la precipitación. Cada curva representa un periodo de retorno, teniendo los más altos las precipitaciones más extremas.

Elaboración de las Curvas IDF

1. Los datos necesarios para la elaboración de las curvas IDF para una estación pluviométrica se obtienen buscando, para cada año hidrológico, los 5 minutos más lluviosos del año, los 15 minutos más lluviosos, etc.
2. Se calcula la intensidad en cada intervalo anterior en mm/h.
3. Se realiza un estudio de máximos en cada intervalo, ajustando una distribución (Gumbel, GEV…) y calculamos las intensidades correspondientes a los periodos de retorno deseados para dibujar las curvas IDF, por ejemplo: 10, 25, 50, 100 y 500 años.

La elaboración de una curva IDF es una tarea laboriosa y requiere unos datos de partida de los que normalmente no se disponen. Si disponemos de ecuaciones que reflejen las curvas de Intensidad – Duración, la elaboración es simple (Curvas IDF sintéticas), aunque se trata solamente de una estimación, y además estas curvas son válidas para la región o país en que se han desarrollado las ecuaciones.

Hidrograma Unitario

El Hidrograma Unitario (H.U) de una cuenca es el hidrograma de escorrentía directa que se produciría en la salida de la cuenca si sobre ella se produjera una precipitación neta unidad de una duración determinada (por ejemplo, 1 mm durante 1 hora, 1 mm durante 15 min, 1 mm durante 30 min, etc.). La precipitación debe producirse con intensidad constante en el tiempo considerado y uniformemente repartida por toda la cuenca. Si la duración de la lluvia es otra (Δt’) los caudales serán otros y el tiempo base (tb) también.

Modelo del Soil Conservation Service (SCS)

Lo que plantea este modelo es que la precipitación caída comienza a producir escorrentía directa cuando la precipitación total caída hasta ese momento supera un umbral de escorrentía inicial. Además, se establece que en un determinado momento de la precipitación se cumple que la proporción de agua infiltrada hasta ese momento sobre la máxima retención posible es igual a la proporción de la escorrentía generada hasta ese instante sobre la máxima escorrentía posible.

Tipos de Movimiento del Agua en Laderas y Cauces

Movimiento en Laderas

• Flujo Superficial Hortoniano

  • Cuando la intensidad de lluvia supera la capacidad de infiltración (saturación superior).
  • En superficies impermeables (ejemplo, áreas urbanas).
  • Suelos estrechos (cuencas áridas y semiáridas).
  • Movimiento en láminas superficiales concentrados en surcos o microsurcos.

• Flujo Subsuperficial

  • Más lento que el flujo superficial.
  • Característico de cuencas vegetadas en regiones húmedas. En dichas cuencas el flujo hortoniano sólo se produce con lluvias extremas.

• Flujo Superficial de Saturación

  • Saturación de suelo por flujo subsuperficial (profunda): comportamiento impermeable.
  • Zonas de pie de monte, riberas de cauces.

Movimiento en Cauces

En una cuenca pueden aparecer los dos tipos de escorrentía (superficial Hortoniana y Subsuperficial):

• Como la velocidad del flujo subsuperficial es muy baja, muy rara vez toda la cuenca contribuye simultáneamente a la escorrentía observada en un punto e instante.
• Áreas de fuentes variables: área de la cuenca que contribuye con flujo superficial y subsuperficial a una corriente (10% en zonas húmedas y abundante vegetación).
• En el cauce se le une el flujo base procedente de acuíferos. Da lugar al hidrograma observado en un punto.
• El flujo subsuperficial es responsable del retraso de caudal de una cuenca.