ESCURRIMIENTO

Alumna:NORIEGA LUZ

Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno.

En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos

ESCURRIMIENTO

1.- Determinar el escurrimiento medio, con el fin de estimar el volumen de agua por almacenar o retener

El cálculo del escurrimiento se realiza para dos objetivos:

2.- Determinar los escurrimientos máximos instantáneos, para el diseño de obras de conservación.

Importancia del escurrimiento

Factores Geográfico que

afectan el escurrimiento

Factores Geográficos

Superficie de la cuenca

Debido a que la cuenca, es la zona de captación de las aguas pluviales que integran el escurrimiento de la corriente, su tamaño tiene una influencia, que se manifiesta de diversos modos en la magnitud de los caudales que se presentan

Forma de la cuenca

El factor de forma expresa la relación entre el ancho promedio y la longitud de la cuenca, medida esta última desde el punto más alejado hasta la descarga

Por lo general, existe una buena correlación, entre la precipitación y la elevación de la cuenca, es decir, a mayor elevación la precipitación es también mayor

Elevación de la cuenca

Factores Geográficos

Pendiente

La pendiente media de la cuenca, es uno de los factores que mayor influencia tiene en la duración del escurrimiento, sobre el suelo y los cauces naturales, afectando de manera notable la magnitud de las descargas.

Tipo y uso del suelo

El tamaño de los granos del suelo, su ordenamiento y comparación, su contenido de materia orgánica, etc, son factores íntimamente ligados a la capacidad de infiltración y de retención de humedad,

Estado de humedad

Antecedente del

suelo

Si la humedad del suelo es alta en el momento de ocurrir una tormenta, la cuenca generará caudales mayores debido a la disminución de la capacidad de infiltración

Relación Precipitación- Escurrimiento

En términos generales se puede decir que los métodos hidrológicos para predicción de escurrimientos basados en mediciones directas de éstos, es decir, en registros de aforos, son preferibles a aquellos basados en relaciones entre la lluvia y el escurrimiento, ya que en éstos intervienen casi siempre parámetros cuya valuación es imprecisa y, en algunas ocasiones, subjetiva. Sin embargo, existen muchos casos en los que la información relativa a gastos máximos aforados es deficiente o nula, por lo cual no se pueden usar los métodos primeramente mencionados y es necesario empezar estableciendo las precipitaciones de diseño para después, mediante una función de liga, inferir con base en éstas los gastos de diseño. De acuerdo con la función de liga entre las tormentas y las avenidas producidas por éstas se han desarrollado diversos métodos basados en relaciones entre la lluvia y el escurrimiento.

Escurrimiento medio

Para calcular el escurrimiento medio en cuencas pequeñas o áreas de drenaje reducidas, es necesario conocer el valor de la precipitación media, el área de drenaje y su coeficiente de escurrimiento. La fórmula a utilizar sería la siguiente:

Vm = C Pm A Donde:Vm = Volumen medio que puede escurrir (m3)A = Área de la cuenca (ha)C = Coeficiente de escurrimiento (adimensional)Pm = Precipitación media (mm)

Para aplicar esta fórmula, es indispensable determinar cada uno de los factores que en ella intervienen y para lograrlo deben seguirse los pasos siguientes:

1) Se obtiene el valor del coeficiente de escurrimiento (C), del Cuadro 4.1 de acuerdo con los tipos de suelos, uso del suelo y pendiente. Cuando el área de drenaje presenta diferentes tipos de suelos, vegetación y pendiente media. El coeficiente de escurrimiento (C), se obtendrá para cada área parcial y posteriormente se calculará el promedio ponderado para aplicarlo en la ecuación

Cuadro 4.1 Valores del Coeficiente de escurrimiento (C)

Uso del suelo y pendiente del terreno Textura del suelo

BosquePlano (0-5% pendiente)Ondulado (6-10% pendiente)Escarpado (11-30% pendiente)

Gruesa Media Fina

0.100.250.30

0.300.350.50

0.400.500.60

PastizalesPlano (0-5% pendiente)Ondulado (6-10% pendiente)Escarpado (11-30% pendiente)

0.100.160.22

0.300.360.42

0.400.550.60

Terrenos cultivadosPlano (0-5% pendiente)Ondulado (6-10% pendiente)Escarpado (11-30% pendiente)

0.300.400.52

0.500.600.72

0.600.700.82

2) Se obtiene el área de drenaje por medio de cartas topográficas, fotografías aéreas o por un levantamiento directo en el campo.

3) Se localiza el área en estudio en los mapas de isoyetas medias anuales de En el caso de requerir mayor precisión en los cálculos se recurre a la estación meteorológica más cercana al área de estudio y se obtienen los registros anuales y/o mensuales de precipitación pluvial media. Con esos valores se determinan los volúmenes medios anuales escurridos

4) Con esta información se procede a calcular los volúmenes medios escurridos mediante la ecuación (4-1).

Ejemplo sobre la utilización de este procedimiento para el cálculo del volumen medio escurrido.

Se trata de determinar el volumen medio que puede escurrir en una cuenca de 50 ha, donde los terrenos son planos (5%), de textura gruesa y arenosos con cultivo de maíz; la precipitación media anual es de 800 mm.

El coeficiente de escurrimiento es de 0.30 para una zona de cultivo, de pendiente de 5% y contextura gruesa (Cuadro 4.1).

Con los datos de precipitación media, el coeficiente de escurrimiento y el área de drenaje seobtiene el volumen medio de escurrimiento.

V m = (0.30) (800) (50) (10)V m = 120,000 m3

Escurrimiento máximo instantáneo Para estimar el escurrimiento máximo instantáneo que sirve para el diseño de obras de excedencia se puede estimar para diferentes periodos de retorno por el método racional modificado o por el método de las curvas numéricas o del SCS (USA).

Método racional modificado para estimar escurrimientos máximos

El método racional consiste en utilizar los valores intensidad de la lluvia para diferentes periodos de retorno y el área de drenaje para estimar los escurrimientos máximos instantáneos. La modificación propuesta por el Colegio de Postgraduados consiste en utilizar la lluvia máxima en 24 horas para diferentes períodos de retorno, en lugar de la intensidad de la lluvia, tal y como se muestra en la ecuación

CLA Qp = 360

Donde:Qp = Escurrimiento máximo instantáneo (m3/s)C = Coeficiente de escurrimientoL = Lluvia máxima en 24 horas para un período de retorno dado (mm)A = Área de drenaje (ha)360 = Factor de ajuste de unidadesPara la utilización de esta ecuación, se siguen los pasos que a continuación se señalan:(l).- Obtener el área de la cuenca y el coeficiente de escurrimiento (Cuadro 4.1)(2).- Determinar la lluvia máxima en 24 horas para un período de retorno deseado1

Método de las curvas numéricas o del SCS (USA)Para estimar el escurrimiento medio por evento y el máximo instantáneo se utiliza el método de las curvas numéricas, el cual utiliza los datos de precipitación por evento o la precipitación máxima para un periodo de retorno deseado y el máximo potencial de retención del agua del suelo como se presenta en la ecuación

Q > 0 Sí 0.2 S ≤ Psi no Q = 0

Donde:Q = Escurrimiento medio (mm).P = Precipitación por evento (mm).S = Retención máxima potencial (mm).

Como el potencial máximo de retención de agua del suelo (S) depende de las condiciones del suelo, vegetación y manejo del cultivo, entonces es factible relacionarlo con las curvas numéricas, las cuales son función de los factores antes mencionados. El potencial máximo de retención (S) se puede obtener de acuerdo a la siguiente relación: S - 254Donde:S = Potencial máximo de retención (mm).CN = Curvas numéricas (adimensional).