Separación de componentes de escorrentía, flujo base e hidrograma complejo
Lea este artículo para obtener información sobre la separación de los componentes de escorrentía, el flujo base y el hidrograma complejo.
Separación de componentes de escorrentía:
Debido a la complejidad de los procesos de escorrentía, es difícil separar con precisión varios componentes de la escorrentía total. Sin embargo, aprovechando el hecho de que los procesos de escorrentía en su mayoría siguen la ley de flujo exponencial, varios componentes de escorrentía pueden separarse de manera aproximada pero con utilidad práctica.
El análisis del hidrograma dado anteriormente proporciona una base sólida para tal separación. Cuando se traza un hidrograma típico de pico único en un papel semi-logístico con valores de descarga en la escala logarítmica en la ordenada, varias partes del hidrograma se vuelven más pronunciadas y se indican mediante líneas rectas.
Al extender la línea del segmento de salida (5-6) hacia atrás hasta un punto (7) que se encuentra verticalmente debajo del segundo punto de inflexión (4) y unir este punto al punto (2), el componente de escorrentía de agua subterránea se puede separar del total escorrentía (fig. 4.5).
Ahora se puede trazar el hidrograma de escorrentía de la balanza (2 ′ - 5 ′ - 6 ′) que representa el total de la escorrentía superficial y la escorrentía subsuperficial inmediata. El uso de un componente similar de escorrentía del subsuelo también se puede separar extendiendo 5 '- 6' hacia atrás hasta el punto (8) que se encuentra verticalmente debajo del punto (4). Ahora la curva (2 ′ - P - 6 ″) proporciona un hidrograma de escorrentía superficial. Por lo tanto, se puede adoptar un procedimiento paso a paso para separar varios componentes de la escorrentía total.
Separación del flujo base:
El procedimiento de separación paso a paso mencionado anteriormente generalmente no es necesario porque la escorrentía del subsuelo rápido también contribuye a la escorrentía directa. En la práctica, la separación del flujo de base se realiza de manera arbitraria. En la mayoría de los casos, el flujo base constituye un pequeño porcentaje del flujo máximo crítico y el error que puede estar involucrado en la determinación arbitraria no es significativo. Ya se ha mencionado que
Flujo base = escurrimiento de GW + escurrimiento de subsuelo retrasado
Una forma sencilla de separar el flujo base de la escorrentía directa es dibujar una línea recta desde el punto (2), con referencia a las Figs. 4.4 y 4.6, a un punto arbitrario (5) en la parte inferior de la recesión o extremidad descendente del hidrograma. La línea de separación se muestra con una línea de puntos (i) en la Fig. 4.6.
Al dibujar la línea, se debe tener cuidado para asegurar que ni la línea de separación sea demasiado larga ni que se eleve demasiado. Dentro de estas restricciones, se puede ajustar arbitrariamente una línea razonable para separar el flujo de flujo. Como una guía aproximada para seleccionar el punto (5) en la parte inferior de la extremidad de recesión en la que se detiene la escorrentía directa y más allá de la cual solo existe la escorrentía de agua subterránea siguiendo la ecuación:
N = 0.8 A 0.2
donde N es el número de días después de que haya ocurrido el pico del hidrograma
y A es el área de drenaje en km 2 .
Este método de localización del punto de terminación de la escorrentía directa es ad hoc y solo debe adoptarse como guía para seleccionar el punto mediante inspección visual del hidrograma. Para la separación del flujo de base también se pueden avanzar otros dos conceptos diferentes.
Son los siguientes:
(i) A medida que el nivel del agua del río comienza a aumentar rápidamente debido al aumento del flujo terrestre, la escorrentía de las aguas subterráneas disminuye. En esta etapa, debido a la diferencia del nivel de agua, el agua fluye desde el arroyo hacia el suelo y crea lo que se denomina almacenamiento de banco. Después de algún tiempo, cuando el nivel del agua en el río comienza a caer debajo del agua subterránea, la escorrentía del agua subterránea comienza a aumentar y el almacenamiento en el banco se agota. La línea de separación del flujo base en este concepto se muestra mediante una línea de puntos
(ii) En la figura 4.6. Para obtener la línea de separación, el segmento de aproximación se extiende hacia adelante hasta un punto verticalmente debajo del punto P. El inconveniente de este concepto es que, aunque el razonamiento parece justificado, no es posible ubicar el punto desde donde comienza la escorrentía de agua subterránea ni la pendiente de recesión o aumento de la contribución de flujo de base se puede dar correctamente. Este método es, por lo tanto, igualmente arbitrario.
(ii) Según este concepto, está más justificado extender el segmento de salida de la extremidad de recesión hacia atrás hasta un punto verticalmente por debajo del punto de inflexión en la extremidad de recesión para separar el flujo base. La línea de separación del flujo base se muestra mediante una línea de puntos.
(iii) En la figura 4.6. Este tipo de separación es válida cuando el terreno es extremadamente poroso y las aguas subterráneas están abundantemente disponibles y llegan a la corriente rápidamente. Dado que tales terrenos (por ejemplo, los terrenos de piedra caliza) no siempre se cumplen, este concepto no es generalmente aplicable. Considerando todo, el primer método para dibujar una línea recta de separación del punto 2 al 5 parece bastante práctico.
Separación del hidrograma complejo:
El análisis del hidrograma simple de pico único se ha descrito en los párrafos anteriores. Cabe señalar que la generación de tal hidrograma requiere una tormenta intensa aislada de tal naturaleza que no sea seguida por otra tormenta de lluvia hasta que la escorrentía directa haya salido de la cuenca de drenaje. En la práctica, sin embargo, muchas veces a una tormenta intensa le sigue otra tormenta después de un breve intervalo. Tal patrón de lluvia genera un hidrograma múltiple o complejo como se muestra en la Fig. 4.7.
En tales casos, para calcular la escorrentía directa causada por cada ráfaga de lluvia, es necesario separar dos picos de hidrograma y delinear dos hidrogramas simples de pico simple. Esto se puede lograr proyectando la extremidad de recesión corta (P-4) del primer hidrograma como se muestra en la Fig. 4.7. Esta proyección se lleva hasta el punto (5) cuya ubicación está dada por la distancia N (= 0.8 A 0.2 ) días en la abscisa desde el punto P. El flujo de base se separa de la forma arbitraria habitual. El flujo de base del segundo hidrograma se separa extendiendo el segmento de salida hacia atrás, como se muestra con la línea de puntos 6 - 7 en la Fig. 4.7.
