Ciclo del escurrimiento
El estudio del escurrimiento de los ríos como parte del ciclo hidrológico, incluye la
distribución del agua y su trayectoria desde que se precipita sobre la tierra hasta que
alcanza la red hidrográfica o vuelve directamente a la atmósfera a través de la
evapotranspiración. La distribución del volumen total de agua caída durante una
precipitación dada, depende tanto de las características y condiciones físicas -naturales o
artificiales- de la cuenca, como de las características de la propia precipitación.
Al comienzo de una precipitación fuerte, una gran cantidad de agua es interceptada por la
vegetación; el agua así almacenada sobre la superficie de la capa vegetal se encuentra
muy expuesta al viento y ofrece una enorme área de evaporación, de tal forma que las
precipitaciones de corta duración y poca intensidad pueden llegar a ser completamente
consumidas por la intercepción de las plantas, por la pequeña cantidad de agua que se
infiltra a través del suelo y por el agua que llena los charcos y pequeñas depresiones de la
superficie del suelo.
Para que el agua llegue a infiltrarse, la superficie del suelo debe presentar una serie de
condiciones adecuadas. Cuando a lo largo de una precipitación, el poder de intercepción y
de almacenamiento en la superficie del suelo han sido ya agotados, y cuando la
precipitación es tal que su intensidad excede la capacidad de infiltración del suelo,
comienza ya el escurrimiento superficial propiamente dicho. La superficie del suelo se
cubre en ese momento con una fina película de agua llamada película de retención
superficial. Una vez que el agua corre sobre la superficie del suelo y alcanza los cauces
de la red hidrográfica, comienza a aparecer el escurrimiento superficial en los cauces
(Figura 1).
La fórmula usada en el tramo de un río es:
 Q = [ ( K - K' ) / K' ] q


Donde:
Q = gasto del río (m3/s)
 q = gasto de la solución que se inyecta (m3/s)


K = concentración de la solución inyectada

K' = concentración de la solución observada al final del tramo del río

Hidrograma de escurrimiento

Es una gráfica que nos muestra la descarga, caudal o gasto de un río en
función del tiempo. Durante un período de sequía la descarga estará
compuesta enteramente de contribuciones subterráneas, como se
observa en la Figura 5. A medida que el río o arroyo drena agua de la
reserva subterránea, el nivel freático decae, dejando cada vez menos
agua para alimentarlo. Si no hay una recarga del agua subterránea, el
escurrimiento será cero.

Figura . Hidrograma mostrando la recesión del flujo base en
estación de verano seco
El escurrimiento va a depender de la topografía, el clima, la geología y el
tipo de suelo. El flujo base del escurrimiento decrece en un período de
sequía debido a que el agua subterránea se drena hacia el río o arroyo, y
así el nivel freático desciende (Figura 5).
La recesión del flujo base es igual a:
Q = Q0 e –at
Donde:
Q = flujo al mismo tiempo t después de que la recesión empezó (ft3/s
o m3/s)
Q0 = flujo al inicio de la recesión (ft3/s o m3/s)
a = constante de recesión para la cuenca ( d-1)
t = tiempo desde que la recesión empieza (d)
Aunque la forma de los hidrogramas
producidos por tormentas particulares
varía no solo de cuenca a cuenca,
sino también de tormenta a tormenta,
es posible, en general distinguir las
siguientes partes en cada hidrograma
(Figura
El tiempo de un hidrograma aislado puede ser desde algunos
minutos hasta varios días, y el pico puede tener valores del orden de
unos cuantos litros por segundo hasta miles de metros cúbicos por
segundo.
El área bajo el hidrograma, es el volumen total escurrido; el área
bajo el hidrograma y arriba de la línea de separación entre el gasto
base y directo, , es el volumen de escurrimiento directo.
Debido a que el escurrimiento directo proviene de la precipitación,
casi siempre aporta un componente del gasto total en un
hidrograma mucho mayor que el que genera el escurrimiento base.
Análisis de hidrogramas
A pesar de que el flujo base de un arroyo o río es relativamente constante,
la descarga total del escurrimiento fluctúa grandemente en el año. Esto se
debe a los períodos de precipitación que contribuyen al flujo, interflujo y la
precipitación directa sobre el cauce del río o arroyo. Para la mayoría de
las cuencas de drenaje, la precipitación directa contribuye muy poco al
cauce. El interflujo es un factor que puede ser altamente variable,
dependiendo de la geología de la cuenca de drenaje. El factor principal
en un hidrograma de tormenta es el flujo superficial, que se asume termina
aproximadamente poco después del pico de la tormenta. Puede
calcularse aproximadamente con la fórmula:
D = A0.2
Donde:
D = número de días entre el pico de la tormenta y el fin del flujo superficial
A = cuenca de drenaje (km2)
O:
D = 0.827 A0.2
Note que estas ecuaciones son empíricas y son dimensionalmente
incorrectas. El valor exponencial de 0.2 es arbitrario. La cantidad obtenida
con D va a depender de muchas características, como la pendiente,
vegetación, densidad de drenaje, etc.
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