Hidrograma

El hidrograma es un gráfico que muestra la variación en el tiempo de alguna información

hidrológica tal como: nivel de agua, caudal, carga de sedimentos, entre otros. para un río, arroyo,

rambla o canal, si bien típicamente representa el caudal frente al tiempo; esto es equivalente a

decir que es el gráfico de la descarga (L3/T) de un flujo en función del tiempo. Éstos pueden ser

hidrogramas de tormenta e hidrogramas anuales, los que a su vez se dividen en perennes y en

intermitentes.

Hidrograma de tormenta debido a la lluvia recibida en la cuenca.

Permite observar:

las variaciones en la descarga a través de una tormenta, o a través del año hidrológico:

el pico de escorrentía (caudal máximo de la avenida);

el flujo de base o aporte de las aguas subterráneas al flujo; o,

las variaciones estacionales de los caudales si se grafica un período de uno o varios años.

Un mm de precipitación significa que en una superficie de un m² ha caído un litro de agua de lluvia

(1L/m²).

Los hidrogramas son útiles, entre otras cosas, para comparar los tiempos de descarga y caudales

pico de varias corrientes o cuencas hidrográficas, para así conocer las diferencias entre sus

capacidades de respuesta ante avenidas.

Hidrograma Unitario: Curva básica de respuesta a una unidad de precipitación que describe la

forma en que una cuenca devuelve un ingreso de lluvia distribuido en el tiempo. Se basa en el

principio de que dicha relación entrada-salida es lineal, es decir, que pueden sumarse linealmente.

Se construye con base en un "Hidrograma en S" que a su vez se construye desglosando varias

tormentas y sus hidrogramas reales producidos.

Hidrograma Sintético: Hidrógrama unitario estimado de acuerdo con fórmulas que incluyen

parámetros físicos de la cuenca en estudio como área, longitud del cauce principal, pendiente

promedio y otros. Son los hidrogramas sintéticos más conocidos: el Triangular del USDA, el de

Schneider, el de Clark.

Determinación del hidrograma de descarga de una cuenca

En algunos casos es necesario determinar el volumen total del escurrimiento superficial generado

por una lluvia en un tiempo determinado. Sin embargo es más frecuente el caso en que se

requiere conocer el caudal máximo instantáneo de una determinada avenida. Otras veces se

requiere un conocimiento completo del hidrograma, es decir la variación en el tiempo del caudal

en una determinada sección en la cual se pretende construir una obra hidráulica o proteger un

bien existente.

Los métodos que se utilizan para estos cálculos son:

El racional;

Hidrograma unitario;

Modelos matemáticos de cuencas hidrográficas.

ndiciones fisiográficas de esta Cuenca y la relación lluvia-escorrentía en ella.

La fase previa al Hidrograma, se inicia con un período seco que se prolonga hasta el inicio de la

lluvia (Inicio del Hidrograma de la figura). En esta fase sólo existe la contribución que realiza el

flujo subterráneo al caudal en el cauce en el que se estudia el Hidrograma. Aquí el nivel freático se

encuentra bajo y con tendencia descendente (de no generarse la lluvia se mantendría esta

tendencia).

En los cauces permanentes la escorrentía superficial se mantiene debido al aporte de los acuíferos

únicamente. En el caso de cauces intermitentes, cuando el caudal base (agua subterránea) se

agota, éstos se secan totalmente.

La primera fase comienza con el inicio de la lluvia (Ver el Histograma de Precipitación en la parte

Superior del Gráfico), parte del agua precipitada es interceptada por la vegetación, otra es

retenida en depresiones y otra parte, dada las condiciones de baja humedad del suelo, se infiltrará

para suplir esta deficiencia de humedad. En esta fase no hay escurrimiento superficial directo,

salvo el que cae sobre el cauce directamente.

Si la intensidad de la lluvia es menor que la capacidad de infiltración del suelo, parte del agua

retenida retornará a la atmósfera posteriormente; ahora, si la intensidad de la lluvia es mayor

que la deficiencia de humedad del suelo habrá un aumento gradual del contenido de humedad en

su zona de aireación. En el Hidrograma de la figura esta fase queda definida por el tramo

comprendido entre el inicio de la precipitación y el punto “A”, notemos que, la tendencia

descendente se mantiene hasta que las pérdidas por infiltración e Intercepción (entre otras) son

excedidas por la Intensidad de la Precipitación. En este momento la curva tiende a ser horizontal,

para iniciar el cambio de pendiente, precisamente en el Punto A.

La segunda fase es la que sigue a una lluvia intensa. Después de saturarse las depresiones

superficiales, se da inicio a la escorrentía superficial directa. El agua que se infiltra satura la zona

de aireación del suelo, dando inicio al escurrimiento subsuperficial y a la percolación. En esta

fase, representada en el Hidrograma por el tramo A-B (Conocida como curva de Concentración),

solamente tres componentes están contribuyendo a la alimentación del caudal: la escorrentía

superficial directa, la precipitación sobre la corriente y el agua subterránea.

Cuando la lluvia continúa, se alcanza una tercera fase en la que se llega al nivel de

máxima recarga y toda el agua precipitada contribuye con el aumento del caudal. Aquí el caudal

en el Hidrograma aumenta hasta alcanzar el punto máximo o Caudal Pico (Punto C), en el cual se

puede decir que toda la cuenca está contribuyendo al caudal reflejado por el Hidrograma.

Se considera que desde el punto B hasta el punto D, además de las tres componentes del

Hidrograma que estaban contribuyendo en la fase anterior, está contribuyendo el flujo su

superficial. En este intervalo la componente que menos interviene es la precipitación directa

sobre la corriente, la cual debió haber cesado antes del punto D.

La cuarta fase constituye la de recuperación de las condiciones referidas en la fase previa al inicio

de la precipitación.

Desde el punto D del Hidrograma hasta el E (Curva de Descenso) el caudal registrado se

compone únicamente por flujo subsuperficial y agua subterránea. Finalmente a partir de este

punto E, la escorrentía superficial cesa y comienza la denominada Curva de agotamiento, en la

cual los aportes al caudal del cauce provienen únicamente de las reservas de agua subterránea. Al

final esta curva de agotamiento se mantendrá hasta el inicio de una nueva lluvia, si es el caso, para

repetirse nuevamente el ciclo.

Por último, hay que destacar que un Hidrograma puede presentar picos múltiples debido a

posibles aumentos en la intensidad de la lluvia, a una sucesión continua de lluvias o a una no

sincronización de las componentes del flujo, por ejemplo, con relación a la siguiente figura,

podremos ver cómo sería el Hidrograma total generado para dos lluvias consecutivas, en los que el

caudal Pico aumenta, dadas las condiciones de saturación del suelo, cuando ocurre la segunda

lluvia.