Como ya mencionamos, la duración y extensión
de los eventos de lluvia rara vez son uniformes.
El episodio de lluvia típico es impulsado por
influencias de mesoescala tanto en la atmósfera como
en la superficie terrestre. Al promediar la precipitación
para una cuenca, se eliminan las máximas
y mínimas de precipitación que se producen
normalmente a lo largo de la cuenca hidrográfica.
Con el fin de ajustar el pronóstico para que
coincida mejor con los episodios de precipitación
a medida que ocurren, debemos estar conscientes de las
condiciones que violan las suposiciones básicas de la
teoría del hidrograma unitario.
En esta sección aprenderá a:
- reconocer las implicancias para el pronóstico
cuando se aplica la teoría
del hidrograma unitario a episodios de precipitación
reales
- describir los posibles efectos que la cobertura de la tormenta y ciertos cambios que pueden darse en la cuenca pueden producir en los datos de un hidrograma real
Esta sección abarca los siguientes temas:
- Cobertura de la tormenta
- Distribución no uniforme
- Movimiento de la tormenta
- Cambios en la cuenca
- Preguntas de repaso
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Cobertura de la tormenta
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La cobertura no uniforme de la precipitación
en una cuenca viola la suposición básica
de uniformidad. La cobertura en una cuenca puede variar
tanto en el porcentaje de la superficie que se ve afectada
como en las regiones específicas que reciben la
precipitación. El resultado puede ser una respuesta fluvial
considerablemente distinta de la respuesta que predice
la teoría
del hidrograma unitario.
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Por ejemplo, supongamos un caso hipotético en
el cual se producen 5 unidades de altura de
lluvia sobre la décima parte de la superficie
de una cuenca, mientras el resto de la cuenca no recibe
precipitación alguna.
En este caso, una vez promediada la precipitación
parecería que la cuenca recibe media unidad de altura.
Dependiendo del modelo de escorrentía empleado,
es posible que media unidad de altura no sea suficiente
lluvia para producir una escorrentía
significativa.
Sin embargo, en la zona de la cuenca que recibió 5
unidades de altura puede haber escorrentía
considerable que aparece como una respuesta importante en
el canal fluvial.
Distribución no uniforme
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Supongamos ahora que la zona de la cuenca hipotética
que recibe 5 unidades de altura de lluvia se halla
en la cabecera (el extremo aguas arriba). Para cuando
esa escorrentía alcance el punto de pronóstico
en el desagüe de la cuenca, puede ser insignificante
debido a la atenuación de la onda de crecida a
medida que se desplaza aguas abajo. Sin embargo, es enteramente
posible que se hayan producido inundaciones en el área
de lluvias más intensas.
A la inversa, si suponemos que las 5 unidades de altura
cayeron en una zona hacia el final de la cuenca,
la respuesta en el punto de pronóstico en el desagüe
de la cuenca puede ser considerable.
Movimiento de la tormenta
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Al igual que la distribución de la tormenta,
el movimiento de la tormenta también introduce
problemas relacionados con su cobertura, porque
el movimiento viola la suposición
de cobertura temporal uniforme.
Incluso si la precipitación promediada para
la cuenca es uniforme, pero la lluvia cae en momentos
distintos en distintas partes de la cuenca, pueden producirse
desviaciones considerables de la respuesta fluvial que
predice la teoría
del hidrograma unitario.
Considere una tormenta que se desplaza
aguas abajo por la cuenca, desde
la cabecera hacia el desagüe. El exceso de precipitación
se genera mucho más rápidamente en el
desagüe
que en la cabecera de la cuenca. Esto se debe a que el
agua que fluye corriente abajo alcanza las áreas
más
abajo justo cuando la escorrentía local se incorpora
al caudal. El resultado es una curva ascendente más empinada, con un pico más alto de lo que se produciría si la precipitación fuera uniforme a lo largo del tiempo en toda la cuenca, tal como la representa el hidrograma unitario.
A la inversa, si la tormenta se desplaza aguas arriba, el pico será menor y estará distribuido lo largo de un período mayor.
Cambios en la cuenca
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Los cambios que se producen en la cuenca pueden también
afectar a la utilidad del hidrograma unitario. Por ejemplo, considere el hidrograma unitario de una cuenca en la que se desarrollan principalmente actividades agrícolas y donde también hay arboladas.
Considere ahora una situación en la que se ha
producido un desarrollo urbano considerable en esa cuenca
desde que se derivó
el hidrograma unitario. A menudo la urbanización
causa un aumento en la cantidad de escorrentía
y la rapidez con que se produce, de modo que es probable
que ahora el caudal máximo
sea mayor y se produzca antes de lo que predice el
hidrograma unitario.
También pueden darse otros cambios en las cuencas capaces de
aumentar la escorrentía, como la deforestación,
los incendios forestales y el congelamiento del suelo.
Preguntas de repaso:
1. Un hidrograma de escorrentía muestra que
el pico de descarga de una cuenca se produce antes y
con mucho mayor intensidad de lo esperado. Usted considera que los valores de precipitación y escorrentía
empleados son válidos. Además, el hidrograma
unitario de 6 horas para esta cuenca siempre ha
dado buenos resultados en el pasado. ¿Cuál
puede ser el problema? (Escoja todas las opciones pertinentes.)
a) La tormenta se desplazaba aguas abajo por la cuenca
durante el período de 6 horas.
b) La tormenta se concentró en la zona superior de la
cuenca.
c) Ha habido desarrollo comercial reciente en la
cuenca.
2. Se produce un área de intensa lluvia convectiva en la quinta parte del área
de una cuenca durante 3 horas mientras que en el resto
de la cuenca no se registra precipitación. La
lluvia media para la cuenca es
de 5 mm, que según la teoría del hidrograma
unitario sugiere muy poca respuesta fluvial en el desagüe
de la cuenca. ¿Por qué podría esto
conducir a conclusiones equivocadas? (Escoja todas las opciones pertinentes.)
a) Porque no sabemos en qué zona se encuentra la quinta
parte de la cuenca que recibió los 5 mm.
b) Porque cayeron 25 mm en la quinta parte de la cuenca
que recibió la lluvia.
c) Porque es posible que hubiera una escorrentía considerable
donde
llovió.
d) Porque los hidrogramas unitarios no funcionan bien
cuando se promedia la precipitación para la cuenca.
3. Pregunta avanzada:
Supongamos que una tormenta está produciendo un exceso de precipitación promedio para la cuenca distinto de una unidad de altura. Además, ese exceso de precipitación
no representa una cobertura uniforme ni en tiempo ni
en espacio.
¿Qué ajustes debe hacer en las predicciones
hidrológicas? (Escoja todas las opciones pertinentes.)
a) Ajustar el hidrograma unitario de acuerdo con el
efecto esperado de la distribución real de la precipitación.
b)
Ajustar el pronóstico final manualmente basándose en
sus conocimientos y experiencia.
Respuestas correctas y explicación
1. Un hidrograma de escorrentía muestra que
el pico de descarga de una cuenca se produce antes y
con mucho mayor intensidad de lo esperado. Usted considera que los valores de precipitación y escorrentía
empleados son válidos. Además, el hidrograma
unitario de 6 horas para esta cuenca siempre ha
dado buenos resultados en el pasado. ¿Cuál
puede ser el problema? (Escoja todas las opciones pertinentes.)
Las respuestas correctas son las opciones a), La tormenta se desplazaba
aguas abajo en la cuenca durante el período de
6 horas, y c), Ha habido desarrollo comercial reciente
en la cuenca.
Un pico mayor y más rápido puede ser el resultado de
1) una tormenta que se desplaza aguas abajo por la cuenca
con el tiempo, 2) una tormenta concentrada en la parte
inferior de la cuenca, y 3) cambios en el uso del suelo
dentro de la cuenca, como urbanización o incendios forestales.
2.Se produce un área de intensa lluvia convectiva en la quinta parte del área
de una cuenca durante 3 horas mientras que en el resto
de la cuenca no se registra precipitación. La
lluvia media para la cuenca es
de 5 mm, que según la teoría del hidrograma
unitario sugiere muy poca respuesta fluvial en el desagüe
de la cuenca. ¿Por qué podría esto
conducir a conclusiones equivocadas? (Escoja todas las opciones pertinentes.)
Las respuestas correctas son las opciones b), Porque cayeron 25 mm
en la quinta parte de la cuenca que recibió la
lluvia, y
c), Porque es posible que hubiera una escorrentía
considerable donde llovió.
Como la quinta parte de la cuenca recibió toda
la lluvia y el promedio para la cuenca fue de 5 mm,
esa quinta parte de la cuenca recibió 25 mm de
lluvia. De acuerdo con la teoría
del hidrograma unitario, se usó el promedio de
la cuenca de 5 mm, porque supone una cobertura uniforme
de precipitación. Aunque esos 5 mm pueden
no producir mucha escorrentía
directa, en realidad el foco de lluvias intensas de 25 mm
puede producir escorrentía considerable a nivel
local que puede aparecer en el desagüe de la cuenca.
3. Pregunta avanzada:
Supongamos que una tormenta está produciendo un exceso de precipitación promedio para la cuenca distinto de una unidad de altura. Además, ese exceso de precipitación
no representa una cobertura uniforme ni en tiempo ni
en espacio.
¿Qué ajustes debe hacer en las predicciones
hidrológicas? (Escoja todas las opciones pertinentes.)
Dependiendo de la situación y de la experiencia
de la persona a cargo de generar el pronóstico,
ambas respuestas pueden ser correctas:
a) Ajustar el hidrograma unitario de acuerdo con el
efecto esperado de la distribución real de la
precipitación.
b) Ajustar el pronóstico final manualmente basándose
en sus conocimientos y experiencia.
Si usted sabe que se han violado considerablemente
las suposiciones de la teoría
del hidrograma unitario (por ejemplo, si ha habido una
concentración intensa
de convección en el extremo de desagüe de
la cuenca), podría optar por hacer que el hidrograma
unitario alcance un pico mayor antes de lo esperado.
Saber en qué medida alterar el hidrograma
unitario requiere un cierto grado de experiencia.
Otro enfoque consiste en ajustar el
hidrograma del pronóstico directamente, pero no
el hidrograma unitario. En este caso, la idea es que
el hidrograma unitario está bien y no requiere modificaciones.
Si la distribución de la precipitación viola las suposiciones
de la
teoría del hidrograma unitario, será preciso realizar
ajustes en los pronósticos finales.
Finalmente, se pueden ajustar los datos de entrada
de lluvia y escorrentía, si hay motivo para pensar que pueden
ser inexactos.
Fin de la sección cinco: Consideraciones de pronóstico