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INGENIERIACIVIL Hidrología en cuencas pequeñas con información escasa El tema se refiere básicamente a la recolección y procesamiento de información cartográfica e hidrome- teorológica en los proyectos que se realizan en cuencas pequeñas con información escasa. Los métodos que se analizan en este trabajo permiten estimar valores para el diseño de obras de almacenamien- to y distribución de agua. protección de estructuras hidráulicas y control de sedimentos. Se hizo énfasis en el manejo de la información escasa porque. cuando se realizan estudios hidrológicos en cuencas pequeñas. los registros cartográficos e hidrome- teorológicos son deficientes en muchos casos. Las defi- ciencias son más evidentes en cuencas alejadas de los ríos principales o de los centros poblados. GUSTAVO SILVA MEDINA Ingeniero Civil, U. Nacional Recursos Hidráulicos, U.N.S.W. Sydney 24 Ingeniería e Investigación INTRODUCCION Los objetivos que debe cumplir un estudio hidrológico en cualquier proyecto de aprovecha- miento de los recursos hidráulicos de una cuenca son los mismos en un desarrollo pequeño que en uno grande. En ambos casos el Ingeniero deberá utilizar al máximo la información disponi- ble y aplicar las técnicas más apropiadas para obtener los mejores resultados posibles. Lo anterior indica que no puede hablarse de una hidrología diferente. exclusiva de los pequeños proyectos de desarrollo regional o local; sin embargo. por regla general. esos proyectos pequeños están localizados en zonas donde el cubrimiento de la red hidr ometeor olóqica es deficiente. o donde la cartografía no existe a la escala adecuada. Por esta razón. los proyectos que se desarrollan en cuencas pequeñas están casi siempre asociados con el problema de la Información escasa. Dentro de este panorama. se tratará a continua- ción sobre la recolección )/ manejo de la Informa- ción hidrológica en cuencas menores de 100 krn-. las cuales constituyen un alto porcentaje entre las que son utilizadas en proyectos de suministro de agua para riego. acueductos y alcantarillados. generación hidroeléctrica o na- vegación. o en sistemas de control de mundac.o- nes. Objetivos del estudio hidrológico Los principales objetivos de un estudio hidr olóqi- con son los siguientes: - Determinación del régimen climatológico en el área objeto del proyecto. Clasificación en zonas según la variación espacial de la pluviosidad y la temperatura. - Análrsrs de los caudales medios del río en el sitio de captación y determinación de la curva de duración de caudales diarios. Este análisis permi- te definir cuál es la capacidad del río. como fuente para suministrar la demanda. con o sin almacena- miento.

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Hidrología en cuencas pequeñascon información escasa

El tema se refiere básicamente a la recolección yprocesamiento de información cartográfica e hidrome-teorológica en los proyectos que se realizan en cuencaspequeñas con información escasa.

Los métodos que se analizan en este trabajo permitenestimar valores para el diseño de obras de almacenamien-to y distribución de agua. protección de estructurashidráulicas y control de sedimentos.

Se hizo énfasis en el manejo de la información escasaporque. cuando se realizan estudios hidrológicos encuencas pequeñas. los registros cartográficos e hidrome-teorológicos son deficientes en muchos casos. Las defi-ciencias son más evidentes en cuencas alejadas de losríos principales o de los centros poblados.

GUSTAVO SILVA MEDINAIngeniero Civil, U. NacionalRecursos Hidráulicos, U.N.S.W. Sydney

24 Ingeniería e Investigación

INTRODUCCIONLos objetivos que debe cumplir un estudiohidrológico en cualquier proyecto de aprovecha-miento de los recursos hidráulicos de una cuencason los mismos en un desarrollo pequeño queen uno grande. En ambos casos el Ingenierodeberá utilizar al máximo la información disponi-ble y aplicar las técnicas más apropiadas paraobtener los mejores resultados posibles.Lo anterior indica que no puede hablarse de unahidrología diferente. exclusiva de los pequeñosproyectos de desarrollo regional o local; sinembargo. por regla general. esos proyectospequeños están localizados en zonas donde elcubrimiento de la red hidr ometeor olóqica esdeficiente. o donde la cartografía no existe a laescala adecuada. Por esta razón. los proyectosque se desarrollan en cuencas pequeñas estáncasi siempre asociados con el problema de laInformación escasa.Dentro de este panorama. se tratará a continua-ción sobre la recolección )/ manejo de la Informa-ción hidrológica en cuencas menores de 100krn-. las cuales constituyen un alto porcentajeentre las que son utilizadas en proyectos desuministro de agua para riego. acueductos yalcantarillados. generación hidroeléctrica o na-vegación. o en sistemas de control de mundac.o-nes.

Objetivos del estudio hidrológicoLos principales objetivos de un estudio hidr olóqi-con son los siguientes:

- Determinación del régimen climatológico enel área objeto del proyecto. Clasificación en zonassegún la variación espacial de la pluviosidad y latemperatura.

- Análrsrs de los caudales medios del río en elsitio de captación y determinación de la curva deduración de caudales diarios. Este análisis permi-te definir cuál es la capacidad del río. como fuentepara suministrar la demanda. con o sin almacena-miento.

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- Cálculo de los caudales de creciente. paradiseño de obras de desviación, vertederos deexcesos, drenaje y protección contra las Inunda-ciones.

- Determinación del comportamiento de lossedimentos que transporta el río y cálculo de lamagnitud del transporte, para el diseño de lasobras adicionales que garanticen el correctofuncionamiento de la captación y de los sistemasde conducción y distribución. durante su vidaútil.

Recolección de informaciónLa búsqueda de la información básica que serequiere para Iniciar el estudio hidrológico com-prende una Investigación exhaustiva en las enti-dades oficiales y particulares que tengan relacióncon la reglón particular donde está localizada elárea del proyecto. Mediante esta investigación sepodrá hacer un Inventario que Incluirá los siguien-tes aspectos:

- Cartografía:Mapas con curvas de nivel, a escalas que esténpreferiblemente entre 1: 1O 000 y 1:50.000. EnColombia, en la actualidad, el cubrimiento del paísen mapas a estas escalas es muy parcial, nisiquiera hay cubrimiento total a la escala 1:100.000En algunas zonas del país, por ejemplo Puturnavo.los mejores mapas Que se consiguen están aescala 1400.000.

- Fotografías aéreas.Vuelos de diferentes épocas Se deberán selec-cionar los vuelos que permitan, en caso de teneruna cartografía deficiente. hacer restituciones enlos srtios específicos que el proyecto requiera

- Estudios anteriores sobre desarrollos de Inge-niería en la reglón. Deben incluirse monografíassobre la zona y las publicaciones especializadasdel {nstituto Geográfico. Además, deben hacerseconsultas en las Empresas Públicas Municipales,Corporaciones de desarrollo regional e Institu-ciones nacionales de los sectores eléctrico.agropecuario y de salud pública.

- Climatología.Incluye registros sobre temperaturas, humedadatmosférica, evaporación. vientos y pluvrometr ía.dentro de la cuenca objeto del estudio y encuencas vecinas de la misma región La Informa-crón mínima que se debe tomar de los registros esla siguiente:

Medias mensuales.TemperaturaHumedadatmosférica Medias mensuales.Evaporación " Totales mensuales.vientos Máximos. en magnitud

y dirección.

- Lluvias . Totales mensuales.Máximas en 24 horas.MáXimas horarias.

- Caudales.Los registros de caudales en el río objeto delestudio y en sus afluentes constituyen la Informa-ción más valiosa con que se puede contar en unestudio hidrológico; desafortunadamente, es lamás escasa. Cuando existen los registros, laintorrnación mínima que se debe recolectar es lasiguiente:

Caudales medios diarios.Caudales máximos instantáneos.Caudales mínimos diarios.Registros de aforos y de toma de sedimentos.Uso de la tierra.

Debe hacerse un análisis del uso actual y de lasproyecciones de desarrollo futuro. Dentro de esteaspecto se Incluyen las clasificaciones de lossuelos y la determinación de áreas potencialmen-te er osrona bies.La información recolectada se analiza luego, conprocedimientos que dependen de la calidad delos datos obtenidos. Con base en el análisis seprograman las labores de campo que sirven paracomplementar la intor mación inicial.A la vez que se desarrollan las labores de campose debe continuar con la toma sistemática dedatos en las estaciones existentes en la cuencadel proyecto y en las cuencas vecinas. SI esnecesar io. se Instalarán estaciones adicionales.provisionales o permanentes, según los requeri-mientos del estudio

ANALlSIS DE LA INFORMACIONHIDROMETEOROLOGICA

Como se dijo anteriormente, los métodos deanálisis que deben aplicarse en cada casoparticular dependen de la calidad de la informa-ción disponible. Esta calidad puede clasificarsede la siguiente manera

- Buena Información.Cuando existen registros suficrenternente confia-bles en las áreas climatológica, pluviométrica ehidrométrica, con los cuales es posible confor-mar series históricas que cumplan con todos losrequisitos que exrqe el análisis estadístico defrecuencias. En este caso, los estadísticos obte-nidos representan una buena base para la aplica-ción de modelos matemáticos complejos

- Regular información.Se presenta cuando algunas de las series históri-cas presentan deficiencias. ya sea en longitud oen fallas en la toma de datos, o en falta deconsistencia. En. este caso, hay necesidad dereconstruir las series deficientes, utilizando Infor-mación de estaciones vecinas o relaciones entrevariables, por ejemplo ecuaciones de regresión.

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Las series reconstruidas ya no son tan buenascomo las series históricas registradas, y comien-zan a presentarse dudas, tanto en los estadísticosde los análisis de frecuencias, como en laaplicación de modelos matemáticos complejos.- Información escasa.La Información es escasa cuando el cubrimientode las redes pluviométrica, climatológica ehidrométrica es deficiente, ya sea porque la serieexistente sólo comprende lluvias y algunos cau-dales, o únicamente lluvias o cuando los registrosson muy cortos e Incompletos. Este es el casomás corriente que el ingeniero encuentra enColombia. En realidad, a excepción de muy po-cas cuencas que están bien instrumentadaspor Empresas Públicas o Corporaciones Regiona-les, el país está comprendido dentro de las zonasde información escasa e información inexistente.Se suma a esta falla, que el cubrimiento cartográ-fico a escalas 1 :25.000 hasta 1: 100.000 es muyreducido.- Información nula.Todavía existen zonas del pais donde la informa-ción hidrorneteor olóqica mínima, por ejemplolluvias mensuales, no se registra, o donde laInformación cartográfica se reduce a mapas aescala 1: 7 50.000. En este caso se considera quela información es nula para efecto de la realiza-ción de estudios hidrológicos.Luego de clasificar la información se procede aconformar las series históricas, según las necesi-dades del estudio, las cuales constituyen la basedel pronóstico del comportamiento futuro de losregímenes pluviométrico, climatológico y fluvialde la cuenca y el río correspondientes.Los métodos de análisis de proyección al futuropueden estar basados en la generación estocásti-ca de series de lluvias o de caudales y en laaplicación de modelos de simulación. Estosmétodos se recomiendan solamente cuando losanálisis de frecuencias de las series históricaspresentan un grado de confiabilidad aceptable, osea, cuando la Información existente está clasifi-cada como buena. Algunas veces la Informaciónregular puede procesarse de forma que seaposible reconstruir la serie histórica, cuando lasfallas en la Información no son excesivas: en esoscasos, pueden utilizarse para generar seriesestocásticas Sin embargo, debe considerarseque la información regular representa un estadode transición entre la Información buena y lainformación escasaCuando la información es escasa los métodosestadísticos de contiabilidad no son aplicables:por tanto, en una primera aproximación debepresumirse que la información recolectada esaceptable. Después, a medida que se vayanprocesando los datos correspondientes a lostrabajos de campo, que necesariamente deberán26 Ingeniería e Investigación

ejecutarse, se Irán ajustando los resultadospreliminares y se podrá comprobar la bondad dela información utilizada. De todas maneras, losestudios hidr olóqicos con información escasa nodeben aplicar métodos de generación estocásticani modelos matemáticos demasiado elaborados.

TRABAJOS DE CAMPO PARACOMPLEMENTAR LA INFORMACION

Como norma general. aún dentro de las etapasmás avanzadas de un proyecto, no se cuenta conel tiempo suficiente para desarrollar un programade trabajos de campo que proporcione toda lainformación que se requiere para cornplerneritarlos registros históricos preliminares.Además del factor tiempo se cuenta también conlimitaciones de presupuesto. Por estas razones, elprograma de campo debe elaborarse cuidadosa-mente y su desarrollo debe estar perfectamentecoordinado con las labores de procesamiento enla oficina.En el aspecto hidr olóqico. además de las visitasde reconocimiento general de la cuenca y de lossitios de Interés del esquema propuesto, laslabores complementarias Incluyen la Instalación,operación y procesamiento de datos de estacio-nes pluviométricas y tluviornétricas. realizaciónde aforos llquidos y sólidos, instalación deestaciones climatológicas sencillas. y lectura yprocesamiento de registros de estaciones exis-tentes.Debe tenerse presente que, SI el tiempo asiqnadoal programa de campo es corto, la informaciónobtenida resulta puntual y debe utilizarse con eseCriterio. Así, por ejemplo, SI se toman caudalesmedios diarios durante dos meses, esos valoresno pueden utilizarse como medida del caudalmedio anual.La iníorrnación que se toma en periodos cortos esútil porque permite calibrar algunas de lasfórmulas que se emplean en el estudio o porquesirve para comprobar en las etapas avanzadas delproyecto las suposiciones Iniciales que resultande la escasez de la información básica preliminar.En cuanto a la cartografía, si no existen mapas alas escalas adecuadas para la determinación delos índices morfométricos de la cuenca, esrecomendable la ejecución de los trabajos aero-totoqr arnétricos que sean necesarios para obte-ner restituciones a escalas que deben definirsesegún el presupuesto disponible y con la preci-sión del estudio. Cuando no es posible obtenerlas restituciones, lo único que se puede hacer estrabajar con escalas muy pequeñas, por ejemplocon mapas departamentales o Atlas, con laconsiguiente pérdida de precisión, especialmen-te en los cálculos de longitudes y pendientesLas labores de campo incluyen, además, loslevantamientos topográficos y batimétrrcos de

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tramos escogidos del río, y de los sitios donde sevan a proyectar las obras de captación, almacena-miento y conducción.

APLlCACION DE TECNICASHIDROLOGICAS EN PROYECTOS QUE SEDESARROLLAN EN CUENCAS PEQUEÑAS

CON INFORMACION ESCASAEn el cumplimiento de los objetivos que tienen losestudios hidrológicos se consideran los siguien-tes aspectos:

Climatología.Capacidad de la fuente para suministrar lademanda.Magnitud y frecuencia de las crecientes.Transporte de sedimentos.

A continuación se analizan brevemente estosaspectos y se recomiendan los métodos quepueden aplicarse según la calidad de la informa-ción disponible.

Climatologíati estudio hidrológico debe hacer una descripcióndel régimen climatológico del área del proyecto.Aun cuando las variables que definen el clima sonla presión atmosférica, la humedad, la temperatu-ra y los vientos, en los casos de Información esca-sa es suficiente considerar la temperatura y elrégimen de lluvias como las variables más Impor-tantes.Por lo general siempre es posible determinar lavariación media de temperatura en función de laaltura, ya sea utilizando monografías de la reglón,boletines del HIMAT o testimonios de los habi-tantes, cuando no se cuenta con estacionesclimatológicas en la cuenca.En cuanto al régimen pluviométrico, los estudiosregionales o las clasificaciones de climas según lalocalización geográfica y la altura media de lacuenca, o los mapas generales de isovetas delpaís, permiten estimar, así sea en forma aproxi-mada, la lluvia media anual y las tendenciasmensuales, como meses más lluviosos o mássecos. Estos estimativos se complementan con losregistros de estaciones pluviométricas, aun cuan-do estos registros sean deficientes.

Capacidad de la fuente para suministrar lademanda

La capacidad del río en el sitio escogido paracaptación se analiza por medio de la curva deduración de caudales diarios (Figura 1).

La curva de duración resulta del análisis defrecuencias de la serie histórica de caudalesmedios diarios. Se estima que, si la serie históricaes suficientemente buena, la curva de duración esrepresentativa del régimen de caudales mediosdel río y, por tanto, puede utilizarse para represen-

Caudal

m'/seg

Río de montaña

% excedencia

FIGURA 1, Curvas tlpicas de duración,

tar el régimen futuro, o sea, el régimen decaudales diarios del río durante la vida útil de lacaptación. Este concepto es válido solamente encaso de que no se presenten en el futuro eventosnaturales o artificiales que hagan cambiar brús-camente el régimen del río, por ejemplo: catástro-fes, construcción de obras civiles o cambios en eluso de la tierra, etc.

Cuando la información es escasa la serie históricade los caudales medios diarios no existe. o siexiste no es suficientemente confiable. En talcaso no puede determinarse la curva de duraciónde caudales diarios, pero pueden hacerse estima-tivos según los procedimientos que se indican acontinuación. Estos estimativos, en general, pro-ducen sobr ediseño de las obras.

-Las curvas de duración tienen formas típicasque dependen de las características de las cuen-cas vertientes. En cuencas de montaña, por ejern-plo. la pendiente pronunciada en el tramo inicial dela curva indica que los caudales altos se presentandurante tiempos cortos, mientras que en los ríosde llanura no existen diferencias muy notables enlas pendientes de los diferentes tramos de lacurva, como se aprecia en la Figura 1. Este hechoes útil para ajustar la forma de la curva deduración, según las características de la cuenca,cuando la serie de caudales medios diarios esdeficiente, o para trasponer una curva de dura-ción de otra cuenca de la misma región a lacuenca que tiene información escasa.

- Cuando existen registros de caudales en otrasacciones del mismo río es posible utilizar técnicasde tránsito de caudales para llevar la serie hasta elsitio de captación Dentro de este procedimientose requiere hacer estimativos del tiempo de viajepor el río y de los caudales que se generan en lasubcuenca que está limitada por las seccionesconsideradas, o sea, la captación y la sección conregistros.

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Caudalm3/seg. \

\ Diaria (estimada)

\.,\\" Mensual

\(\',-"

" Anual

50 100% excedencia

FIGURA 2. Curvas de duración.

- Si existen buenos registros de lluvia peropocos de caudal en la captación o en otra seccióndel río. el método de tránsito se complementa conestudios de regresión lluvia-caudal. La experien-cia ha demostrado que las regresiones Iluvia-caudal son aceptables para valores anuales. peroresultan deficientes cuando se utilizan con valo-res mensuales o diarios. Por esta razón. lorecomendable es generar una serie de caudalesmedios anuales a partir de las lluvias anuales yluego. a partir de los caudales anuales estimar laserie de caudales medios mensuales. En estecaso no se pueden estimar los caudales diarios:sin embargo. se dibujan las curvas de duracióncorrespondientes a los caudales medios anualesya los medios mensuales y con base en ellas sededuce aproximadamente la de los caudalesmedios diarios. como se explica en la Figura 2.

- Cuando sólo existen registros de lluvia. lo úni-co que puede hacerse es estimar una serie decaudales medios anuales mediante la aplicaciónde balances hidrológicos. Como en cuencaspequeñas. por norma general. los meses lluviososcoinciden con los meses de caudales altos. y losmeses secos con períodos de estiaje. la observa-ción de los registros pluviométricos permiterepartir los caudales anuales en registros men-suales. con lo cual se obtiene la serie de caudalesmedios mensuales. y luego se procede como seindica en el numeral anterior.

Crecientes

Como la falta de Información adecuada es lanorma general en este tipo de estudios. losmétodos convencionales de análisis de crecien-tes no son aplicables en la mayor parte de losestudios hidrológicos que se realizan en el país.Estos métodos convencionales son básicamentedos:

- Estudios de frecuencia y duración de series decaudales máximos instantáneos.28 Ingeniería e Investígación

- Análisis de hidrogramas registrados y de losaguaceros que los produjeron.

Lo recomendable es. entonces. utilizar métodossencillos. que se adapten a la calidad de lainformación disponible. entre los cuales se consi-deran los siguientes:

a) Uso de fórmulas empíricas. que están enfunción de algunas de las características físicasde la cuenca. Entre estas vale la pena mencionarlas de Creager. Fuller. Myers. Solamente puedenutilizarse para estimar órdenes de magnitud.cuando no haya mejores opciones.

b) Aplicación de fórmulas hidráulicas de flujo encanales. Las fórmulas. deducidas para flujouniforme. se basan en la ecuación de Chezy:

Q = AC (RS!) 1/2

donde Q es el caudal. A el área de flujo. R el radiohidráulico de la sección de flujo. e el coeficientede Chezy que incluye la rugosidad del lecho y lasirregularidades del río. v Sr la pendiente hidráuli-ca que es aproximadamente igual a la pendientede la superficie del agua. Con la aplicación de lasfórmulas hidráulicas es posible estimar lasmagnitudes de crecientes históricas a partir delos rastros dejados por ellas: también se puedencalcular capacidad del cauce y sitios de desbor-damiento. La aplicación de este procedimientoes preferible al del numeral anterior.

c) Aplicación de la fórmula racional. Esta fórmu-la se identifica con la ecuación:

Q = CiA

donde Q es el caudal pico producido por unaguacero de intensidad i. uniformemente distri-buido sobre el área de la cuenca. A. El término ese denomi na "coeficiente de escor rentía" y suvalor numérico. que está definido entre O y 1.depende de las características fisiográficas de lacuenca y la cobertura del suelo.

No se recomienda la aplicación de la fórmularacional en cuencas mayores de 1 km2

Las principales dificultades que se encuentranpara el uso correcto de la fórmula son dos: laasignación de valores al coeficiente de escorren-tía y la determinación de la intensidad delaguacero. La primera dificultad se obvia fácil-mente cuando la cuenca en estudio tiene una delas dos condiciones extremas. o completamenteimpermeable como un patio cementado. o total-mente permeable. como un suelo suelto de grancapacidad de infiltración. En los demás casos, laescogencia del coeficiente de escorrentía essubjetiva porque. aun cuando existen tablas yrecomendaciones generales. el criterio del inge-niero es definitivo.

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La segunda dificultad. la determinación de laintensidad del aguacero. es común a todos losmétodos que deducen crecientes a partir delluvias. entre los cuales se cuentan el delhidrograma unitario y el de los modelos matemá-ticos de escorrentía. Aún cuando la informaciónsea escasa. es necesario contar por lo menos conun anáiisrs de frecuencias de lluvias máximasdiarias; este análisis puede hacerse a nivel re-gional. o mediante técnicas de transposiciónde aguaceros desde cuencas hidrometeorológi-camente similares. Mediante el análisis de fre-cuencias se obtienen lluvias máximas diarias confrecuencias hasta de 1000 años. Con esta basese procede luego a determinar las curvas deintensidad-duración-frecuencia. utilizando ecua-ciones de la forma:

i = C/(t + b)"

donde C. b y n son parámetros deducidos deestudios regionales que se realizan con los datosde pluvióqr ato de las estaciones que tienensuficiente información; i es la Intensidad delaguacero; t es la duración del mismo. Porejemplo. se pide calcular la Intensidad delaguacero de 15 minutos y frecuencia de 100años en una cuenca que está localizada en unaregión donde se han calculado los siguientesvalores a partir de un análisis de registrospi uvioq ráficos:

- Lluvia máxima de 24 horas. con frecuencia de100 años. . 120 mm- Relación entre la lluvia de 1 hora y la de 24horas .. 0.30- b........... . 5 minutos- n. . 0.55

La solución se obtiene de la siguiente forma:- Intensidad en 1 hora. con frecuencia de 100años. . 36 mm

(60 + b)n = 650.55 . 9.93:- e para frecuencia de 100 años 36 X 9.93: 358- Intensidad para 15 minutos y 100 años:358/(20)0.55.. ... 69 mm/h

Esta forma de determinar las intensidades deaguaceros de corta duración a partir de aguace-ros de 24 horas. está limitada a duracionesmenores de 2 horas.

d) Aplicación de hidrogramas unitarios sintéti-cos. o sea. hidrogramas urutanos definidos segúnalgunas características de la cuenca. Entre lalarga lista de teorías e hidr oqr arnas Sintéticos quese han propuesto desde 1932 cuando K. L.Sherman publicó un artículo para la AmericanGeophysical Un Ion. titulado "The relation ofhydrographs of runoff to size and character ofdrainage basins". se encuentran los propuestospor F.F. Snyder (1938). Taylor and Schwartz(1952). CO Clark (1945). J.E. Nash (1956) yel

Soil conservation service. SCS. de los EstadosUnidos (1972) entre los más conocidos.

Tratándose de estudios hidrológicos en cuencascon Información escasa no se Justifica hacerdeducciones demasiado complicadas en el cálcu-lo de hidrogramas unitarios sintéticos para esti-mativos de crecientes. Por esta razón. se reco-miendan los más sencillos. como son. los deSnyder. Taylor y el triangular del SCS. Los dosprimeros. Snyder y Taylor. dan resultados acepta-bles cuando se utilizan con coeficientes apropia-dos. deducidos para la reglón donde se efectúa elestudio: en caso contrario. cuando no es posiblededucir los coeficientes propios de la región. esmejor no utilizarlos. En la bibliografía. al final deltrabajo. se presenta la referencia correspondientea los hidrogramas unitarios mencionados.

El hidrograma unitario triangular del SCS esbastante bueno en cuencas pequeñas. menoresde 100 km". y su aplicación es muy sencilla. Elcaudal pico de creciente resulta de la ecuación:

Q = PA/(5.4te)

donde. Q es el caudal pico en metros cúbicos porsegundo. P el volumen de lluvia. en mm. A el áreade la cuenca en krn-. ytc el tiempo de concentra-ción en horas. El área y el tiempo de concentra-ción se deducen de las características de lacuenca; la determinación de la lluvia P se analizaa continuación.

Siguiendo el mismo procedimiento indicado enel numeral anterior para calcular la intensidadde la lluvia a partir del análisis de frecuencias delas lluvias máximas diarias. se determina laintensidad correspondiente a una duraciónIgual al tiempo de concentración de la cuenca.en mm/hora. Sea i la intensidad. el volumen Presulta:

P = iteC

donde. i es la Intensidad calculada en mm/hora.tc es el tiempo de concentración en horas y e esun coeficiente de reducción que depende de lamagnitud de la cuenca y de la pendiente media dela ladera. En cuencas de pendiente muy fuerte. yde área menor de 25 krn". el coeficiente e espróximo al; en cambio. en cuencas planas degran área. es del orden de 0.15.

Como se observa en los análisis presentados. loscálculos de crecientes en cuencas con informa-ción escasa tienen una dosis alta de subjetividad.porque en cualquiera de los métodos que seescoja hay necesidad de asiqnar valores numéri-cos a los coeficientes. según el criterio de quiendiseña.

Transporte de sedimentos

La determinación de la carga de sedimentos quepuede llegar a la captación durante el tiempo de

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CUADRO 1Estimativos sobre carga de sedimentos en suspensión

en ríos colombianos.

Lluvia media Caudal medio AreaCarga

Estación específicamm/ai'io m3/seg km2

ton/ttm2/ ai'io

Man-Hda. Palrrura 1.100 18 590· 87S. Jorge-M. Líbano 1.600 171 4.463 780Smú-Anqostura 3.000 302 4.930 680Mayo-La Cañada 940 19 333 1.630l.ebrua-C. Madrid 2.200 35 1 284 2.840Suárez-Rernohno 2.040 263 9.312 530Nare-Canteras 1.200 409 5.711 780Fonce-San Gil 2.000 80 2040 250Saldaña-P. Larga 1.600 179 5.664 2.460Páez-Parcol 1.800 225 4.078 740

Fuentes: HIMAT. otras.Nota: Los valores calculados

no correspondennecesanarnente alos mismos periodos.

operación del proyecto constituye otro de los_cas de la lluvia (pluviosidad media anual) y de laproblemas difíciles que se presentan en el estudio cuenca (cobertura vegetal. existencia de zonashidrológico porque la información sobre sedi- potencialmente erosionables. pendiente de lamentas es más deficiente que la de caudales vertiente). y de la composición qrahulométricalíquidos. del material del lecho del río. Mediante el análisis

La interrelación lluvia. cuenca. capacidad detransporte del río. es bastante compleja y particu-lar en cada caso. Por esta razón. la cuantificaciónde la carga de transporte de sedimentos pormedio de fórmulas analíticas solo puede hacerse.de manera aproximada en parcelas experimenta-les muy bien instrumentadas. y a nivel puntual.difícilmente extrapolable.

En el caso particular de las cuencas con informa-ción escasa. es necesario tener en cuenta que loúnico que puede hacerse en el estudio deltransporte de sedimentos es obtener un orden demagnitud de la carga total: de fondo y ensuspensión combinadas.

Los métodos recomendables para lograr eseorden de magnitud se clasifican en dos:

a) Asignar una carga específica (toneladas porkm2 por año) de transporte de sedimentos hasta elsitio de captación de acuerdo con las característi-

de estas características se puede clasificar lacuenca como alta o baja productora de sedi-mentos por erosión pi uvial. y el río como de altao baja capacidad de transporte. La asignaciónde la carga se hace luego de comparar las cara-terísticas de la cuenca con las de otras cuencasen donde se hayan efectuado mediciones direc-tas de los sedimentos. en el Cuadro 1 se presen-tan. a manera de ejemplo. algunos valores típi-cos de sedimentos en suspensión medidos enalgunos ríos colombianos.

b) Aplicar fórmulas como la "universal de pérdidade suelo" o las de "carga de sedimentos de fondo"propuestas por Wischmeier (1960). Einstein.Meyer-Peter. Colbv. etc. Estas fórmulas tienenaplicaciones restringidas porque han sido dedu-cidas en condiciones ideales que difieren muchode las condiciones reales de los cauces naturales.Además. su aplicación requiere de informaciónque. generalmente. no se tiene en las cuencasque son objeto del presente trabajo.

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