Tipos de escurrimiento

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1. Tipos de escurrimiento
El escurrimiento es la parte de la precipitación que aparece en las corrientes
fluviales superficiales, perennes, intermitentes o efímeras, y que regresa al mar o a
los cuerpos de agua interiores. Dicho de otra manera, 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, éste se puede dividir en: superficial, subsuperficial y subterráneo


- Escurrimiento o escorrentía superficial. Es la parte del agua que
escurre sobre el suelo y después por los cauces de los ríos.

- Escurrimiento subsuperficial. Es la parte del agua
que se desliza a través de los horizontes superiores del suelo hacia las corrientes.
Una parte de este tipo de escurrimiento entra rápidamente a formar parte de las
corrientes superficiales y a la otra le toma bastante tiempo el unirse a ellas.

- Escurrimiento subterráneo. Es aquél que, debido a una profunda percolación del
agua infiltrada en el suelo, se lleva a cabo en los mantos subterráneos y que,
posteriormente, por lo general, descarga a las corrientes fluviales.

2. Aforo

Para determinar el volumen que escurre por una cuenca, se deben aforar o medir
las corrientes. Los aforos se realizan en estaciones hidrométricas (en puentes de
aforo y usando molinete) o se puede medir la corriente de cualquier río de manera
individual. Estos aforos se hacen a través de cierto intervalo de tiempo (horas, días,
etc.), con cuyos datos se construyen gráficas de gasto (m
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/s) contra tiempo (h),
llamadas hidrogramas.

En México se usan básicamente tres tipos de métodos para aforar corrientes, a
saber:

Secciones de control. Una sección de control de una corriente se define como
aquélla en la que existe una relación entre el tirante y el gasto. Consiste de una obra
hidráulica o vertedor construido especialmente para aforar una corriente. Este
método es el más preciso de todos para el aforo, pero es relativamente costoso y
en general, sólo se puede usar cuando los gastos no son muy altos. En el caso de
estrechamientos en el cauce, deberá restringirse el transporte de objetos
arrastrados por la corriente ya que la sección puede obstruirse. Un inconveniente
de los vertedores es que generan un remanso aguas arriba de la sección. Por ello,
este método es adecuado en ríos pequeños, cauces artificiales (como canales de
riego) o cuencas experimentales.

Relación sección-pendiente. Este método se utiliza para estimar el gasto máximo
que se presenta durante una avenida reciente en un río donde no se cuenta con
ningún otro tipo de aforo. Para su aplicación se requiere solamente contar con la
topografía de un tramo del cauce y las marcas del nivel máximo del agua durante el
paso de la avenida (obtenidas con estadal o de escalas dibujadas en las orillas del
canal).

Relación sección-velocidad. Este es el método más usado en México para aforar
corrientes. Consiste básicamente en medir la velocidad en varios puntos de la
sección transversal y después calcular el gasto por medio de la ecuación de
continuidad Q = v A (A = área hidráulica). Dentro de este método, existen varias
maneras para obtener la velocidad del agua.

3. Curva de calibración de caudales
La curva de calibración de caudales es producto de una serie de aforos que se
realizan por un largo periodo de tiempo, creando una relación del caudal y nivel del
agua en un tramo determinado de un cauce. El objetivo de que los aforos sean por
largos periodo de tiempo es para que se ajusten a la realidad, presentando caudales
mínimos y máximos dentro de las mediciones, de esta forma nuestra curva de
calibración se ajustara mejor al comportamiento del cauce.
La curva de calibración de caudales también recibe el nombre de curva de descarga.

Matemáticamente la curva de descarga se expresa con la siguiente ecuación:

Q=K*(H-Ho)^b

Donde:
Q=Caudal
Kyb=Sonparametrosdeajuste
Ho=Nivelalcualelcaudalescero
H=Niveldelagua

Gráficamente la curva de descarga puede presentar la siguiente forma:

La curva de descarga nos sirve para conocer el caudal por medio nivel del agua,
también para construir hidrogramas a partir de limnigramas.

4. ESTIMACIÓN DE GASTOS

La estimación de caudales o gastos máximos, en este caso se determinar los
valores máximos para su uso, estos están asociados a determinados periodos de
retorno de diseño y es fundamental en muchas aplicaciones de la Ingeniería
Hidráulica.
En la determinación de valores extremos normalmente se estará en alguno de los
siguientes escenarios:
 Caso de un río con registros de Qmáx
 Caso de un río sin información de Qmáx

El primero de los casos normalmente se aborda haciendo uso de las distribuciones
probabilísticas más usuales:
 Normal
 Log. Normal de 2 Parámetros
 Log. Normal de 3 Parámetros
 Gamma de 3 Parámetros o Pearson tipo III
 Log Gamma de 3 Parámetros o Log Pearson tipo III
 Gumbel

De acuerdo a los resultados se emplea la distribución de mejor ajuste de acuerdo a
los resultados obtenidos a partir de pruebas como Chi-Cuadrado o Kolmogórov-
Smirnov.
En el segundo caso, al no contarse con estaciones de aforo que proporcionen
registros de descargas máximas, se tendrá que acudir a métodos alternativos,
basados la mayoría de ellos en datos de precipitación máxima en 24 horas y en las
características físicas de la cuenca, para así inferir los caudales máximos asociados
a un cierto periodo de retorno que podrían presentarse en la zona de interés de un
proyecto en estudio.
MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE GASTOS
Cuando existen datos de aforo en cantidad suficiente, se realiza un análisis
estadístico de los caudales máximos instantáneos anuales para la estación más
cercana al punto de interés. Se calculan los caudales para los períodos de retorno
de interés (2, 5, 10, 20, 50,100 y 500 años son valores estándar) usando la
distribución log normal, log Pearson III y Valor Extremo Tipo I (Gumbel), etc.
Cuando no existen datos de aforo, se utilizan los datos de precipitación como datos
de entrada a una cuenca y que producen un caudal Q. cuando ocurre la lluvia, la
cuenca se humedece de manera progresiva, infiltrándose una parte en el subsuelo
y luego de un tiempo, el flujo se convierte en flujo superficial.

5. ANALISIS ESTADISTICO DE DATOS HIDROLOGICOS
Los procesos hidrológicos evolucionan en el espacio y en el tiempo en una forma
que es parcialmente predecible, o determinística, y parcialmente aleatoria. Un
proceso de este tipo se conoce con el nombre de proceso estocástico. En algunos
casos la variabilidad aleatoria del proceso es tan grande comparada con la
variabilidad determinística, que se justifica que el hidrólogo trate el proceso como
puramente aleatorio. De esta manera, el valor de una observación del proceso no
está correlacionada con los valores de observaciones adyacentes, y las
propiedades estadísticas de todas observaciones son iguales.
Cuando no existe correlación entre observaciones adyacentes, la salida de un
sistema hidrológico es tratada como estocástica, independiente del espacio e
independiente del tiempo, en el esquema de clasificación mostrado en la figura.











Este tipo de tratamiento es apropiado para observaciones de eventos hidrológicos
extremos, como crecientes o sequias, y para información hidrológica promediada a
lo largo de intervalos de tiempo grandes, como la precipitación anual. Este tema
describe información hidrológica de procesos enteramente aleatorios utilizando
parámetros y funciones estadísticos. Los métodos estadísticos están basados en
principios matemáticos que describen la variación aleatoria de un conjunto de
observaciones de un proceso, y estos centran su atención en las observaciones
mismas en lugar de los procesos físicos que las producen. La estadística es una
ciencia de descripción, no de casualidad.