Escorrentía superficial y factores que la condicionan, Apuntes de Estructuras y Materiales

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Río Amazonas

FLUJO SUPERFICIAL

Docente: MSc Ana Gabriela Cruz Baltuano

de Ingeniería Civil

Introducción

• Usualmente cuando la tasa de la precipitación excede la tasa de infiltración superficial, el exceso de agua comienza a acumularse temporalmente en pequeñas depresiones de la superficie del suelo o simplemente escurre convirtiéndose en escorrentía superficial.
• El total de la precipitación puede considerarse constituida de dos componentes: una de “precipitación efectiva” y otra de “pérdidas”. de Ingeniería Civil

Introducción La escorrentía superficial está formada en un primer momento por el flujo en forma de lámina sobre la superficie del suelo (“overland flow”).

• Cuenca con pendiente: El flujo fluye por gravedad hacia cursos de agua o canales de drenaje en principio pequeños (cauces de orden 1 )
• Cuenca llana (pocos cms/km): No existe un sistema de drenaje jerarquizado pues predomina el escurrimiento en forma laminar. En estas circunstancias son predominantes los movimientos verticales. En cuencas con pendiente y sistemas de drenaje definidos:
• Escorrentía directa: Parte de la escorrentía que llega rápidamente al sistema de canales de drenaje después de una lluvia, formando la creciente.
• Flujo base: Proveniente del afloramiento de aguas subterráneas y el flujo subsuperficial. de Ingeniería Civil

Factores climáticos Factores climáticos

Intensidad de la

precipitación

Duración de la

precipitación

Tipo de

precipitación

Radiación solar,

temperatura, viento

Dirección y velocidad de la

tormenta

de Ingeniería Civil

Factores fisiográficos Factores fisiográficos

Relativos a la

cuenca

Densidad y forma de la red

de drenaje

Altitud

Uso y tipo de suelo

Parámetros

geomorfológicos

Cobertura vegetal

de Ingeniería Civil

Factores biológicos Factores biológicos

Acción humana Cobertura vegetal

de Ingeniería Civil

HIDROGRAMAS (Hydrograph) Docente: MSc Ana Gabriela Cruz Baltuano

de Ingeniería Civil

Datos de caudales Tipos ▪ Caudales promedio diario

• Limnímetro
• Limnígrafo ▪ Caudales promedio mensual Media aritmética de los caudales promedio diarios del mes considerado. ▪ Caudales promedio anual Media aritmética de los caudales de los 12 meses del año. de Ingeniería Civil

Hidrograma de una crecida Experimento de laboratorio: Se produce una precipitación de intensidad constante sobre un canal rectangular, y se afora el caudal a la salida del canal. t 0 : Comienzo de la precipitación. t 1 : La primera gota que cayó en el punto más alejado llega al punto de salida. t 2 : La precipitación cesa bruscamente. t 3 : La última gota que cayó en el punto más alejado llega al punto de salida. de Ingeniería Civil

Parámetros de tiempo La transformación de la lluvia neta en un hidrograma de escorrentía directa en la salida de una cuenca determinada está asociada con una serie de parámetros de tiempo. ▪ tp: Tiempo al pico ▪ td: Tiempo de recesión ▪ tc: Tiempo de concentración ▪ tl: Tiempo de retardo (Lag time) ▪ tb: Tiempo base tb = tp + td tb = θ + tc, θ: duración de la lluvia neta de Ingeniería Civil

Precipitación neta En el hietograma distinguimos las precipitaciones que se infiltran de las que producen escorrentía directa, que denominamos precipitación neta o efectiva. La separación entre ambas varía con el tiempo. X es el momento en que toda la escorrentía directa provocada por esas precipitaciones ya ha pasado. Z está más abajo que X porque parte de la precipitación que se infiltró está ahora alimentando al cauce. de Ingeniería Civil

RELACIÓN PRECIPITACIÓN – ESCORRENTÍA Docente: MSc Ana Gabriela Cruz Baltuano

de Ingeniería Civil

Introducción El tema es muy complejo y se plantean actuaciones diversas: ▪ Un evento concreto o el proceso continuo. ▪ Precipitaciones reales o supuestas. En el estudio de una cuenca real con datos reales es necesario utilizar un modelo en ordenador, en el que se introducen las características físicas de la cuenca. En otras ocasiones es posible abordar el problema manualmente. Muy esquemáticamente, las fases del proceso son:

1. Separación de la lluvia neta. (Curvas Número SCS)
2. Calcular la escorrentía producida por esa precipitación neta.
3. Tránsito de hidrogramas
4. Opcionalmente: altura del agua, áreas de inundación Hietograma (^) Hidrograma de Ingeniería Civil