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arabera Alejandra Sahagún 4 years ago

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ESCURRIMIENTOS

El agua en su camino hacia los cuerpos fluviales puede seguir varios mecanismos de escurrimiento, cada uno con características definidas. El escurrimiento superficial ocurre cuando el agua corre sobre la superficie del terreno antes de llegar a un curso de agua.

ESCURRIMIENTOS

ESCURRIMIENTOS

Estimaciones

Dilución de trazadores

Se basa en el principio de que "Entre mas agua haya en un río mas diluirá un soluto"

Cantidad del trazador naturalmente

Concentración del trazador puesto en el río

Concentración del trazador medido después de la mezcla

Técnicas geomorfológicas
Parámetros

Escurrimiento máximo instantáneo

Curvas numéricas

Método racional modificado

Método racional

Huellas máximas

Escurrimiento medio anual

Medidas del canal

Caudal (en sentido histórico y contemporáneo)

Otros parámetros importantes


Hidrometría

Escorrentía de una ladera
No hay métodos estándar

Diferentes investigadores usan diferentes técnicas de acuerdo a las condiciones del sitio y a su preferencia personal.

Muy difícil

Canales excavados en el suelo

Perfil alterado

Características del interflujo

Parcelas y lotes de escurrimiento

Área de una ladera

Ascendentes y laterales

Canales colectores en el fondo

Corrientes canalizadas
Técnicas contínuas

Medición utrasónica

Propagación de las ondas de sonido en el agua

Área transversal conocida

Método 2

Efecto Doppler

Velocidad de las partículas en la corriente

Longitud de onda de la ondas ultrasónicas

Partículas suspendidas

Entre más rápido vaya la partícula, más pequeña va a se la longitud de onda.


Este instrumento trabaja bien en pequeñas corrientes (menor de 5 m de ancho) y requiere un poco de materia suspendida.

Método 1

Tiempo que tarda una onda emitida

Transmisor

Receptor (del otro lado del río)

Entre más rápido vaya el agua, más deflexión (desviación) va a sufrir el camino de la onda y tardará más en llegar al otro lado del río.


Requiere un ancho del río mayor a 5m y se vuelve poco preciso cuando hay altos niveles de sólidos suspendidos.

Vertederos y canales

Registro contínuo

Descarga del río

Área de la sección transversal

Se establece una estructura rígida sobre la corriente para que siempre fluya a través de un área conocida. Una simple medida de altura de la corriente dará el área de la sección transversal (con un pozo aquietador).

Velocidad

Para aislarla se reduce la velocidad de la corriente (o la acelera) para tener una velocidad constante en un área conocida que corta transversalmente. Se logra con un área que disminuye la velocidad del río antes de la estructura de medición, como un estanque.

Forma de la sección transversal

Está determinada por el régimen de corriente del río y el tipo de datos de corriente que se requiere.

Canal de aforo trapezoidal

Acelera la velocidad

No hay retención de sedimentos

Vertedero en V

Asolve

Sensibilidad a bajos niveles

Se adapta para descargar en altos niveles

Relaciones nivel vs descarga

Donde se han tomado múltiples mediciones de la descarga es posible detectar una relación matemática entre el nivel del río y la descarga.

Curva de calibración

La curva de calibración no es linear, un reflejo del banco del río. Conforme el río se llena, se requiere un mayor volumen de agua para causar un cambio en el nivel que en profundidades menores.

Pozo aquietador

Frecuencia y medición de las mediciones y de la estabilidad del perfil de la cama del río

Técnicas instantáneas

Método área-velocidad

El caudal o descarga es un volumen de agua por unidad de tiempo (m3/s).


Se puede conceptualizar como la velocidad del agua (m/s) pasando a través de un área (m2) que hace un corte transversal.


Este método mide la velocidad del caudal, el área que corta transversalmente el caudal y los multiplica.

Pequeños ríos

Corrientes pequeñas, turbulentas con un lecho rugoso

Se divide el caudal en pequeñas secciones

Medidor de caudal

Este es una especie de hélice insertada en la corriente que registra el número de vueltas de la hélice en el tiempo. Esta lectura se puede convertir fácilmente en una velocidad de flujo.

Ecuación

Mecanismos

Procesos de escurrimiento:

Todos estos mecanismos contribuyen a la corriente fluvial. Su importancia relativa depende de las características de la cuenca y de la lluvia.

Escurrimiento subterráneo
Presencia de "Agua previa" en el hidrograma de la tormenta

Zona saturada (agua subterránea)

Contrariamente a la sabiduría hidrológica convencional que sugiere que el agua subterránea contribuye al flujo base pero no al flujo de tormenta.

Hipótesis de la franja capilar

La adición de una pequeña cantidad de lluvia infiltrante a la zona adyacente inmediata a la corriente causa que el agua del suelo cambie de un estado no saturado (bajo tensión) a un estado saturado (una presión de poro positiva expulsando agua).


Esta condición provee la cresta de agua subterránea que:

no solo proporciona un impulso rápido para el desplazamiento del agua subterránea que ya está en una posición de descarga, sino que también produce un aumento en el tamaño del área de descarga de agua subterránea, que es esencial para producir grandes contribuciones de agua subterránea a la corriente.


Ver animación GROUNDWATER RIDGING

Escurrimiento subsuperficial

La manera en que la curva descendente de un hidrograma atenúa en el caudal de lluvia sugiere que puede derivarse de un movimiento más lento del agua.

Estudios trazadores que se enfocan a saber dónde estuvo el agua antes de entrar a la corriente como flujo de lluvia han encontrado que una gran cantidad consiste en "agua vieja".

Macroporos

Movimiento rápido

Matriz del suelo

Redes contínuas

Ward (1984)

Analogía del techo de paja

Cuando la paja se coloca en un techo inclinado, es muy eficiente mover el agua al fondo del techo (las canaletas son análogas a una corriente) sin un flujo superficial visible. Esto se debe a la dirección de flujo preferencial a lo largo, en lugar de entre, de las pajillas inclinadas.

Conductividad hidráulica

Dirección vertical

Pendiente descendiente

Flujo contínuo

Lento

Horton and Hawkins (1965)

Flujo de pistón

Desplaza al de abajo de la columna "agua previa"

La analogía se hace a un pistón donde la presión de arriba de la cámara del pistón conduce a una liberación de presión en la parte inferior.


La lluvia infiltrada a través de una ladera es análoga a la presión aplicada de arriba y en este caso los límites son la pendiente de arriba y la roca subyacente.


En este caso, es el gradiente hidráulico creado por la adición de agua al fondo de la columna del suelo, ya cerca de la zona saturada, lo que fuerza el agua a lo largo de la base donde las conductividades hidráulicas son más altas.


Ver animación PRE-EVENT WATER


Infiltra la superficie del suelo

Matriz del suelo o Caminos de flujo preferenciales

En condiciones de infiltración normales y verticales, el gradiente hidráulico tienen un valor de -1 y la conductividad hidráulica saturada es la capacidad de infiltración.

Movimiento no es solo vertical

Dirección a la pendiente, lentamente

Kelliher and Scotter (1992) encontraron un valor de conductividad hidráulica saturada Ksat de 13 mm/hora para una suelo franco arenoso fino.

Lo que indica que debe haber otro mecanismo, más allá del flujo de matriz, operando en la corriente subpuerficial.

Escurrimiento superficial
Betson (1964)

Áreas en la cuenca

Áreas parciales

Ocurriera como una lámina de agua en la cuenca

Hewlett & Hibbert (1967)

Primeros en sugerir que ocurre otro mecanismo de escurrimiento superficial. Derivado de observaciones en el este de E.U.A. donde durante una tormenta era común encontrar que toda la lluvia se infiltraba en el suelo.

Flujo de retorno

Agua que estuvo abajo, en el suelo, pero regresa a la superficie.

Áreas saturadas

Actúan como redes de canales extendidas.

Escurrimiento por exceder la saturación

Hewlett and Hibbert suponen que la tabla de agua está lo más cerca de la superficie y, en consecuencia, es más probable que alcance la superficie más rápidamente, en la parte adyacente de los canales de corriente y la base de las laderas.


Ver animación "Escurrimiento por exceder la saturación"

Ver en SATURATION EXCESS FLOW 

Otras áreas en la cuenca

Estos incluyen huecos de laderas, concavidades de pendiente (en sección) y donde hay un adelgazamiento del suelo que recubre una base impermeable.

Escurrimiento superficial saturado

En estas situaciones, es probable que cualquier flujo de retorno vuelva a la superficie ya que el volumen de tierra que lo recibe no es lo suficientemente grande como para la cantidad de agua que ingresa.

Zonas húmedas en latitudes medias

Picos hidrográficos

Tormenta a tormenta

Áreas fuente variables

Horton (1933)

Intensidad de precipitación

Tasa de infiltración

Ver animación "Relación entre lluvia, infiltración y escorrentía"

Intensidad de lluvia ≤ tasa de infiltración

Ver en INFILTRATION TERMS 

Lámina de agua

Escurrimiento por exceder la infiltración

Ver animación "Escurrimiento por exceder la infiltración"

Intensidad de lluvia ≥ capacidad de infiltración

Ver en INFILTRATION EXCESS FLOW 



Baja capacidad de inflitración

Es común en zonas áridas y semiáridas la presencia de tasas de lluvia extremadamente altas que pueden provocar escurrimiento superficial por exceder la infiltración y eventos rápidos de inundación.

Ejemplos de tasas bajas de infiltración pueden encontrarse en suelos compactados (por movimiento de vehículos en un campo agrícola), caminos y áreas pavimentados, suelos muy costrosos y suelos hidrófobos.


Zonas áridas y semiáridas

Es común encontrar tasa de lluvia extremadamente altas.

Inundaciones repentinas

Estudios

Los investigadores que midieron capacidades de infiltración del suelo encontraron invariablemente que eran mucho más altas que las tasas normales de lluvia.

Fundamentos

Descarga

Volúmen de agua en un periodo de tiempo definido.

Su unidad de medida son los cumecs (m3/s)

Hidrograma

Ejemplo

Términos hidrológicos visualizados en este diagrama:


Características

Tormenta

Intensidad y duración

Cuenca (aguas arriba)

Flujo base

Caudal máximo

Lluvia

Movimiento

Ver animación "Cuenca de drenaje" (en General Runoff Terms)

Corriente canalizada

Precipitación

Superficie

Velocidades

Objetivos de aprendizaje

Técnicas
Escorrentía
Corriente fluvial