Conservación de Suelos

Ingeniería Forestal. Ciencia. Tecnología. Edafología. Medio Ambiente. Hidrología. Escurrimiento. Precipitaciones. Ecología. Ciclo del Agua

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'Conservación de Suelos'

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIAPAS

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ADMINISTRACION

CAMPUS IV

MANEJO Y CONSERVACION DE SUELOS

MATERIA

ESCORRENTIA SUPERFICIAL 2da. PARTE

5º SEMESTRE

LICENCIATURA EN ADMINISTRACION DE AGRONEGOCIOS

TAPACHULA, CHIAPAS; FEBRERO DEL 2006

INDICE

1. INTRODUCCION 03

2. MARCO TEORICO 05

2.1. Componentes del escurrimiento 05

2.1.1. Escurrimiento Superficial 05

2.1.2. Escurrimiento base 06

2.1.3. Escurrimiento puramente superficial 06

2.1.4. Escorrentía reducida 07

2.1.5. Captura de la escorrentia 07

2.2. El ciclo del Escurrimiento 08

2.2.1. El ciclo hidrológico 09

2.3. Relación precipitación - escurrimiento 14

2.4. Calculo del Escurrimiento Superficial 14

2.4.1. Hidrograma de escurrimiento 15

2.4.2. Partes de un histograma 15

2.4.3. Análisis de hidrogramas 17

2.4.4. Coeficiente de escurrimiento 17

2.4.5. Características de las cuencas 19

2.4.6. Determinación de la cantidad de escurrimiento 20

2.4.7. Determinación de la frecuencia 21

de la precipitación pluvial

2.4.8. Calculo del escurrimiento 22

2.4.9. Determinación del escurrimiento de la

cuenca o area de drenaje 22

3. Bibliografía. 23

4. Cuestionario 251. INTRODUCCION

El escurrimiento es la cantidad de agua que no se infiltra en el suelo y que fluye sobre la superficie del terreno. Este proceso es causado por una precipitación pluvial mayor que la infiltración. La cantidad de agua que así pierde, es igual a la cantidad de agua de la precipitación menos la cantidad de agua que se penetra en el suelo.1

En la Tierra, el agua existe en un espacio llamado hidrosfera, que se extiende desde unos 15 Km. arriba en la atmósfera hasta 1 Km. por debajo de la litosfera o corteza terrestre. El agua circula en la hidrosfera a través de un laberinto de caminos que constituyen el ciclo hidrológico.2

El agua se evapora desde los océanos y desde la superficie terrestre para volverse parte de la atmósfera; el vapor de agua se transporta y se eleva en la atmósfera hasta que se condensa y precipita sobre la superficie terrestre o los océanos; el agua precipitada puede ser interceptada por la vegetación, convertirse en flujo superficial sobre el suelo, infiltrarse en él, correr a través del suelo como flujo superficial y descargar en los ríos como escurrimiento superficial. La mayor parte del agua interceptada y de escurrimiento superficial, regresa a la atmósfera mediante la evaporación. El agua infiltrada puede percolar profundamente para recargar el agua subterránea de donde emerge en manantiales o se desliza hacia ríos para formar el escurrimiento superficial, y finalmente fluye hacia el mar o se evapora en la atmósfera a medida que el ciclo hidrológico continúa.2

Cerca del 96.5% del agua del planeta se encuentran en los océanos. Si la Tierra fuera una esfera uniforme, esta cantidad sería suficiente para cubrirla hasta una profundidad cercana a los 2.6 km. Del resto, el 1.7% se encuentra en los hielos polares, el 1.7% en manantiales subterráneos y solamente el 0.1% en los sistemas de agua superficial y atmosférica. El sistema de agua atmosférica, que es la fuerza motriz de la hidrología del agua superficial, tiene solamente 12,900 km³ de agua, es decir, menos de una parte en 100 mil de toda el agua de la Tierra.2

Cerca de dos terceras partes del agua dulce de la Tierra son hielo polar y la mayoría de la restante, es agua subterránea que va desde 200 hasta 600 m de profundidad. La mayor parte del agua subterránea por debajo de esta profundidad es salina. Solamente el 0.006% del agua dulce está en los ríos. El agua biológica, fijada en los tejidos de plantas y animales, representa cerca del 0.003% de toda el agua dulce, equivalente a la mitad del volumen contenido en los ríos.2

El concepto de ciclo hidrológico es simple, el fenómeno es enormemente complejo e intrincado. Este no es solamente un ciclo grande, sino que está compuesto de muchos ciclos interrelacionados de extensión continental, regional y local. Aunque el volumen total de agua en el ciclo hidrológico global permanece esencialmente constante, la distribución de esta agua está cambiando continuamente en continentes, regiones y cuencas locales de drenaje.3

El ciclo hidrológico consta de 4 etapas: almacenamiento, evaporación, precipitación y escorrentía. El agua se almacena en océanos y lagos, en ríos y arroyos, y en el suelo. La evaporación, incluida la transpiración que realizan las plantas, transforma el agua en vapor de agua. La precipitación tiene lugar cuando el vapor de agua presente en la atmósfera se condensa y cae a la Tierra en forma de lluvia, nieve o granizo. El agua de escorrentía incluye la que fluye en ríos y arroyos, y bajo la superficie del terreno (agua subterránea).8

Este escurrimiento de agua superficial desde la tierra reabastece corrientes y lagos, y también causa erosión del suelo lo cual impulsa a varias sustancias químicas a través de porciones de otros ciclos biogeoquímicos.8

Una gran parte del agua que regresa a la tierra penetra o se infiltra en las capas superficiales del suelo, y parte se resume en el terreno. Allí, es almacenada como agua freática o subterránea en los poros y grietas de las rocas. Esta agua, como el agua superficial, fluye cuesta abajo y se vierte en corrientes y lagos, o aflora en manantiales. Eventualmente, dicha agua, como el agua de superficies, se evapora o llega al mar para iniciar el ciclo de nuevo. La intensidad media de circulación del agua subterránea en el ciclo hidrológico es extremadamente lenta (en cientos de años), comparada con la de la superficie (10 a 120 días) y la de la atmósfera (10 a 12 días).8

2. MARCO TEORICO

2.1. COMPONENTES DEL ESCURRIMIENTO

El régimen y calidad del escurrimiento es el principal  proceso ambiental que se altera por el uso y manejo de la tierra. El escurrimiento está conformado por varios componentes: escurrimiento superficial, escurrimiento subsuperficial lateral, escurrimiento de base e infiltración profunda. La proporción en que se conformen los diversos componentes del escurrimiento está influida por los perfiles de suelo y geológico, el patrón de la lluvia, la topografía, la cobertura y el uso y  manejo de la tierra. Según se combinen los componentes del escurrimiento, se afectará la calidad del agua y la producción de sedimentos, debido a que cada componente posee diversa energía para desprender y transportar partículas de suelo y nutrimentos.4 

La cobertura vegetal es el factor que más afecta al escurrimiento superficial y a la erosión, ya que pequeñas variaciones en ella con respecto al resto de los factores (clima, suelo, relieve y manejo) ocasionan mayores porcentajes de variación en las tasas de escurrimiento y pérdida de suelos (Dissmeyer y Foster, 1981; Lizaso, 1980).4 

Algunos de los componentes del escurrimiento que están vinculados con este procedimiento son:

  • Topografía

  • Ciclo del agua

  • Drenaje

  • Ductos construídos

  • Factores climatológicos1

2.1.1. Escurrimiento superficial

La expresión escurrimiento superficial suele referirse al volumen de las4 precipitaciones que caen sobre una cuenca, menos la retención superficial y la infiltración. El escurrimiento superficial o directo es función de la intensidad de la precipitación y de la permeabilidad de la superficie del suelo, de la duración de la precipitación, del tipo de vegetación, de la extensión de la cuenca hidrográfica considerada, de la profundidad del nivel freático y de la pendiente de la superficie del suelo.4

2.1.2. Escurrimiento base.

Parte del agua que se infiltra en el suelo continúa fluyendo lateralmente como un flujo hipodérmico, que tiene lugar a pequeñas profundidades debido a la presencia de horizontes relativamente impermeables situados muy cerca de la superficie del suelo, avanzando de este modo los cauces de la red sin haber sufrido una percolación profunda. Otra parte de esta agua se percola hacia la zona de saturación de las aguas subterráneas y eventualmente, alcanza la red hidrográfica para suministrar el escurrimiento base de los ríos. Existe todavía otra porción del agua infiltrada, que no llega a alcanzar el nivel de saturación de las aguas subterráneas y queda retenida encima del nivel freático, ésta es la llamada zona de saturación incompleta.4

2.1.3. Escurrimiento puramente superficial

La contribución que ejerce al caudal de los ríos es una precipitación de intensidad moderada y constante. Cuando comienza una precipitación, casi toda el agua de la lluvia es recogida por la tierra en forma de retención superficial (intercepción + almacenamiento superficie suelo + evaporación); a medida que el tiempo transcurre, el almacenamiento que tiene lugar sobre la capa vegetal y la superficie del suelo se va saturando progresivamente y el agua comienza a infiltrarse a través del suelo; finalmente, aparece el flujo superficial que corre sobre la superficie del terreno, comenzando con ello a hacer presencia el escurrimiento puramente superficial en el caudal de los ríos. Existe además una porción de lluvia que desde el primer momento cae directamente sobre los cauces de los ríos y circula por ellos sin haber corrido previamente sobre la superficie del suelo; esta porción puede a veces aparecer claramente individualizada en el hidrograma general de la crecida.4

2.1.4. Escorrentía reducida

Algunas estrategias para la conservación de agua implican la reducción de la escorrentía de las fincas agrícolas. Los métodos para reducir el escurrimiento hacen algo más que mejorar la humedad del suelo. Tienen efectos laterales benéficos tales como:11

  • Reducción de la erosión y pérdida de capa superficial.

  • Reducción del flujo rió abajo por que hay menos agua en los ríos.

  • Reducción de la polución del agua por parte de los abonos y pesticidas que se lleva la escorrentía.11

2.1.5. Captura de la escorrentía

Las terrazas se han usado durante mucho tiempo para capturar el agua de escorrentía. Consisten en una serie de ondulaciones y canales poco profundos recorriendo la pendiente o su entorno. Cuando el agua comienza a fluir hacia debajo de la pendiente, corre hacia adentro de las terrazas donde se recolecta a medida que rezuma.11

Todas las terrazas se construyen para controlar la escorrentía. Sin embargo, en zonas húmedas, su propósito principal es controlar la erosión. En zonas mas secas, el propósito principal de las terrazas es el de incrementar la humedad del suelo. Para guardar la humedad, las terrazas se diseñan de forma que se origine un estanque de agua en ellas, dándole tiempo al agua para la infiltración.11

Las terrazas son muy efectivas a la hora de controlar la escorrentía. También son muy costosas en su construcción y su mantenimiento, a pesar de que las modernas herramientas han mejorado la eficacia de su construcción. Las producciones extras no pueden justificar en todos los casos el costo de su construcción.11

Los invernaderos y los campos de golf alteran a menudo su topografía para capturar el agua de la lluvia y de excesos de irrigación y dirigirla a estanques de retención para su utilización. Aunque la razón principal para dicho diseño es retener en un sitio a los contaminantes como los pesticidas y abonos, también conserva agua.11

Los diques en surcos son otro medio de capturar agua en las zonas secas del país. Para hacer diques en un surco, un equipo especial hace surcos con pequeñas ondulaciones, o diques, cruzándolos. Esto crea cubetas que capturan y retienen agua. Algo similar es el suelo con hoyos, una practica que crea pequeños agujeros en una pradera para capturar agua.11

Bordear el cultivo se practica haciendo que toda la maquinaria opere a lo largo de las curvas del nivel, en el contorno. Esta practica hace que muchas pequeñas ondulaciones crucen la pendiente. El agua se estanca junto a estas ondulaciones, dándole tiempo para infiltrarse en el suelo. Por el contrario, cultivar colina arriba y abajo crea canales reales para el flujo de agua, contribuyendo a la escorrentía y a la erosión.11

El cultivo en franja retarda el agua de escorrentía alternando franjas de diferentes cultivos, a lo largo del declive. Una franja puede ser una fila de cultivo que deja la mayoría del suelo desnuda, como el maíz o la soja. La siguiente franja podría ser un cultivo de crecimiento cerrado (granos pequeños), o un cultivo que cubra completamente el suelo, como el heno. El cultivo de crecimiento cerrado quita el agua despacio, impidiéndole alcanzar la velocidad que debería tener en una declinación continua de maíz.11

2.2. EL 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.4

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.4

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.4

2.2.1. EL CICLO HIDROLOGICO

Este es el ciclo más común para nosotros, puesto que resulta evidente su circulación permanente ante nuestros ojos. Se define como el proceso de cambio en la ubicación y el estado físico del agua en el medio, incluyendo a los seres vivos.10

El ciclo hidrológico consta de 4 etapas: almacenamiento, evaporación, precipitación y escorrentía. El agua se almacena en océanos y lagos, en ríos y arroyos, y en el suelo. La evaporación, incluida la transpiración que realizan las plantas, transforma el agua en vapor de agua. La precipitación tiene lugar cuando el vapor de agua presente en la atmósfera se condensa y cae a la Tierra en forma de lluvia, nieve o granizo. El agua de escorrentía incluye la que fluye en ríos y arroyos, y bajo la superficie del terreno (agua subterránea)8

La hidrología es la ciencia que estudia la distribución del agua en la Tierra, sus reacciones físicas y químicas con otras sustancias existentes en la naturaleza, y su relación con la vida en el planeta. El movimiento continuo de agua entre la Tierra y la atmósfera se conoce como ciclo hidrológico. Se produce vapor de agua por evaporación en la superficie terrestre y en las masas de agua, y por transpiración de los seres vivos. Este vapor circula por la atmósfera y precipita en forma de lluvia o nieve.8

El ciclo del agua o ciclo hidrológico, que colecta, purifica y distribuye el abasto fijo del agua de la tierra. El ciclo hidrológico está enlazado con los otros ciclos biogeoquímicos, porque el agua es un medio importante para el movimiento de los nutrientes dentro y fuera de los ecosistemas.3

El agua cubre las cuatro quintas partes de nuestro planeta. Casi toda (97%) esta en los mares; 2.4% se encuentra en los casquetes polares, en forma de hielo, y 0.6% en ríos, lagos y depósitos subterráneos.7

Los rayos solares calientan el agua que cubre la superficie terrestre, hasta evaporarla; este vapor se condensa en la atmósfera y forma nubes, que al convertirse en lluvia regresan como agua al mar y a la tierra. Para subsistir, todos los seres vivos toman de esta agua, que debe ser pura, es decir sin olor, color ni sabor, aun cuando luego la expulsen por la transpiración o por la orina; el agua que no sirve de alimento se filtra en la tierra hasta los mantos acuíferos o se acumula en ríos, lagos y mares.7

Las pequeñísimas gotas de agua que forman las nubes, suspendidas en la atmósfera por los movimientos ascendentes del aire, al juntarse con otras gotas sobre un núcleo de condensación alcanzan el peso suficiente como para caer, venciendo la resistencia del aire y produciendo así la lluvia.7

La energía solar y la gravedad convierten continuamente el agua de un estado físico a otro, y la desplazan entre el océano, el aire, la tierra y los organismos vivos. Los procesos principales en este reciclamiento y ciclo purificador del agua, son la evaporación (conversión del agua en vapor acuoso), condensación (conversión del vapor de agua en gotículas de agua líquida), transpiración (proceso en el cual es absorbida por los sistemas de raíces de las plantas y pasa a través de los poros (estomas) de sus hojas u otras partes, para evaporarse luego en la atmósfera, precipitación (rocío, lluvia, aguanieve, granizo, nieve) y escurrimiento de regreso al mar para empezar el ciclo de nuevo.3

La energía solar incidente evapora el agua de los mares y océanos, corrientes fluviales, lagos, suelo y vegetación, hacia la atmósfera. Los vientos y masas de aire transportan este vapor acuoso sobre varias partes de la superficie terrestre. La disminución de la temperatura en partes de la atmósfera hacen que el vapor de agua se condense y forme gotículas de agua que se aglomeran como nubes o niebla. Eventualmente, tales gotículas se combinan y llegan a ser lo suficientemente pesadas para caer a la tierra y a masas de agua, como precipitación.3

Parte del agua dulce que regresa a la superficie de la tierra como precipitación atmosférica queda detenida en los glaciares. Gran parte de ella se colecta en charcos y arroyos, y es descargada en lagos y en ríos, que llevan el agua de regreso a los mares, completando el ciclo. Este escurrimiento de agua superficial desde la tierra reabastece corrientes y lagos, y también causa erosión del suelo lo cual impulsa a varias sustancias químicas a través de porciones de otros ciclos biogeoquímicos.3

Una gran parte del agua que regresa a la tierra penetra o se infiltra en las capas superficiales del suelo, y parte se resume en el terreno. Allí, es almacenada como agua freática o subterránea en los poros y grietas de las rocas. Esta agua, como el agua superficial, fluye cuesta abajo y se vierte en corrientes y lagos, o aflora en manantiales. Eventualmente, dicha agua, como el agua de superficies, se evapora o llega al mar para iniciar el ciclo de nuevo. La intensidad media de circulación del agua subterránea en el ciclo hidrológico es extremadamente lenta (en cientos de años), comparada con la de la superficie (10 a 120 días) y la de la atmósfera (10 a 12 días).3

En algunos casos, los nutrientes son transportados cuando se disuelven en el agua corriente, en otros casos, los compuestos nutrientes ligeramente solubles o insolubles del suelo o del fondo del mar, son desplazados de un lugar a otro por el flujo del agua.3

Se calcula que en un año se evaporan 333 Km3 de agua de los oceanos y 62 000 Km3 de rio y lagos ubicados en las tierras emergidas; asi que son 400 000 Km3 aproximadamente en total.10

Las precipitaciones en continentes e islas significan arededor de 100 000 Km3 , asi que la diferencia entre la evaporación y las precipitaciones -40 000 Km3 aproximadamente- corresponden a corrientes de agua de la superficie y del subsuelo.10

Son consideraciones basicas de este ciclo:

  • La radiación solar promueve la evaporación.

  • El enfriamiento de las masas de aire humedo promueven la condensación del vapor de agua, accion contraria a la evaporación, es decir, el vapor se transforma en gotas (estado liquido).

  • Para que el agua retorne a la atmosfera puede seguir infinidad de rutas, en las cuales participan, obviamente, los organismos.10

  • Desde muchos puntos de vistas es transendental este ciclo, por ejemplo:

    • Modera la temperatura de la biosfera por que el elevado calor especifico del agua permite la gradual absorción e igualmente, la gradual liberación de la energia solar.

    • Las raices de los vegetales absorben el agua y la conducen por el tallo rumbo a las hojas, y asi realizan la actividad fotosintetica. Las plantas devuelven el agua a la atmosfera en forma de vapor por medio del proceso de transpiración.

    • Los animales que demandan agua para su sobrevivencia, la regresan por excrecion y por respiración.10

    9

    La importancia del agua es vital si consideramos que es el componente mas abundante de los seres vivos (60-70% en el hombre), pues forma parte de las celulas, del plasma sanguineo y del liquido intersticial. Es el disolvente, la regulación termica y las funciones metabolicas.10

    2.3. RELACION PRECIPITACION - ESCURRIMIENTO

    La relación de precipitación y el escurrimiento es que ambas van vinculadas por que cada proceso de esto nos lleva una misma cosa que es tener una buena productividad. La precipitación es aun el proceso en el que el agua va de caída y el escurrimiento es cuando el agua ya hizo contacto con el suelo, y de ahí está depende de la reacción y el grado de precipitación pluvial tenga.1

    2.4. CALCULO DE LOS ESCURRIMIENTOS SUPERFICIALES

    La cantidad del escurrimiento se mide en metros cúbicos por segundo (m3/seg.). Esta expresión se empleará al determinar la capacidad de los conductos para el agua y estructuras.5

    El método que aquí se describe constituye una forma sencilla para obtener una estimación razonable y aproximada del escurrimiento superficial. Para calcular el escurrimiento se emplean muchos otros métodos; pero este es el que han estado usando con éxito algunos técnicos del Servicio de conservación de suelos de los estados del Corn Belt, faja maicera, de los Estados Unidos , y actualmente es el que está en uso en distintas partes de dicho país. Al utilizarlo en otros lugares, puede haber necesidades de tener en cuenta algunas variaciones locales, e incluso este sencillo procedimiento requiere que el que lo emplee tenga experiencia y juicio. Para llegar a una cifra satisfactoria a los metros cúbicos de agua por segundo que escurrirán por un punto dado.5

    Con esta tabla se da a conocer las características de las cuencas en relación con la producción del escurrimiento. Describe las características de las cuencas que producen un escurrimiento normal de un área de drenaje, tales como las pendientes moderadas dentro de límites del 5 al 10%, infiltración normal del suelo, cubierta vegetal buena y almacenamiento superficial normal del agua. (Ver figura 1).5

    2.4.1. 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.4

    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. 4

    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)4

    2.4.2. Partes de un hidrograma

    Si se mide el gasto (volumen de escurrimiento por unidad de tiempo; m3/s) que pasa de manera contínua durante todo un año por una determinada sección transversal de un río y se grafican los valores obtenidos contra el tiempo, se obtendría una gráfica como la de la Figura 6.4

    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.4

  • Punto de levantamiento. En este punto, el agua proveniente de la tormenta bajo análisis comienza a llegar a la salida de la cuenca y se produce inmediatamente después de iniciada la tormenta, durante la misma o incluso cuando ha transcurrido ya algún tiempo después de que cesó de llover. Su forma depende de varios factores, entre los que se pueden mencionar el tamaño de la cuenca, su sistema de drenaje, tipo de suelo, la intensidad y duración de la lluvia, etc.4

  • Gasto pico. Es el gasto máximo que se produce por la tormenta. Con frecuencia es el punto más importante de un hidrograma para fines de diseño.4

  • Punto de inflexión. En este punto es aproximadamente cuando termina el flujo sobre el terreno y de aquí en adelante, lo que queda de agua en la cuenca escurre por los canales y subterráneamente como escurrimiento base.4

  • Final del escurrimiento directo. De este punto en adelante el escurrimiento es sólo de origen subterráneo. Normalmente se acepta como el punto de mayor curvatura de la curva de recesión, aunque pocas veces se distingue de fácil manera.4

  • Tiempo de pico (Tp). Es el tiempo que transcurre desde el punto de levantamiento hasta el pico del hidrograma.4

  • Tiempo base (Tb). Es el tiempo que transcurre desde el punto de levantamiento hasta el final del escurrimiento directo. Es, entonces el tiempo que dura el escurrimiento directo. 4

  • Rama ascendente. Es la parte del hidrograma que va desde el punto de levantamiento hasta el pico.4

  • Rama descendente o curva de recesión. Es la parte del hidrograma que va desde el pico hasta el final del escurrimiento directo. Tomada a partir del punto de inflexión, es una curva de vaciado de la cuenca.4

  • 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.4

    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.4

    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.4

    2.4.3. 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)4

    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.4

     

    2.4.4. Coeficiente de escurrimiento

    Otra manera de conocer el volumen de escurrimiento superficial que entra a una cuenca, es calcular el coeficiente de escurrimiento. Para ello, el INEGI (1993) propone un método que toma en cuenta la permeabilidad de rocas y suelos, la densidad de la cubierta vegetal y la variación espacial de la lluvia.4

    Según el método usado, la intersección de la permeabilidad de los suelos y la densidad de la cubierta vegetal, da un valor de K. Este valor se lleva a la gráfica para determinar el coeficiente de escurrimiento que se obtiene de la intersección del valor de K con la precipitación media anual previamente calculada para la cuenca en estudio.4

    Se pueden obtener varios coeficientes de escurrimiento para una cuenca, dependiendo si tiene áreas de montañas o valles, lo que produce un coeficiente de escurrimiento mínimo (valle) y uno máximo (sierra). Para ello aplica la fórmula:4

    C = [( As * Cs ) + ( Av * Cv ) ] / Ac

    Donde:

    C = coeficiente de escurrimiento promedio del área analizada (%)

    As = área de sierras (km2)

    Cs = coeficiente de escurrimiento de sierras (%)

    Av = área de valles (km2)

    Cv = coeficiente de escurrimiento de valles (%)

    Para obtener el volumen escurrido total, se sustituyen los valores en la ecuación:

    Ve = [ ( Pp ) ( Ac ) ( C ) ] / 1000

    Donde:

    Ve = volumen escurrido para el área (m3)

    Pp = precipitación media (mm)

    Ac = área de la cuenca (km2)

    C = coeficiente de escurrimiento promedio del área analizada (%)4

     2.4.5. Características de las cuencas y área de drenaje que producen el escurrimiento5 (Figura 1).

    Denominación de las características. de la cuenca

    100 EXTREMO

    75 ALTO

    50 NORMAL

    25 BAJO

    RELIEVE

    (40) Terreno Enpinado y abrupto, con pendientes medias generalmente superiores al 30%

    (30) Montañoso, con un promedio de pendiente del 10 al 30%

    (20) Ondulante, con un promedio de pendiente del 10 al 30%

    (10) Terreno relativamente plano, con un promedio de pendiente del 0 al 5%

    INFILTACION DEL SUELO

    (20) Cubierta del suelo sin eficacia, ya sea rocosa con una delgada cubierta de suelo vegetal de capacidad de infiltración despreciable.

    (15) Lento en absorber el agua, suelo arcilloso o de algún otro tipo con capacidad lenta de infiltración, tal como un gumbo pesado.

    (10) Normal: migajón profundo con infiltración aprox. Igual a la del típico suelo de la pradera.

    (5) Alta: suelo arenoso profundo, o algún otro tipo de suelo que absorbe el agua rápida y fácilmente.

    CUBIERTA VEGETAL

    (20) Ccubierta vegetal sin eficacia, suelo desnudo o con cubierta muy rala

    (15) De mala a regular: cultivos de escarda o cubierta natural pobre, menos del 10% de la superficie de drenaje con una buena cubierta.

    (10) De regular a buena: el 50% aprox. De la superficie de drenaje cubierta con buenos pastos o árboles o con una cubierta equivalente, no más del 50% de la extensión con cultivos de escarda.

    (5) De buena a excelente: el 90% aprox. De la superficie de drenaje cubierta con buena hierba, arbolado, o alguna cubierta equivalente.

    ALMACENAMIENTO EN LA SUPERFICIE

    (20) Despreciable: depresiones superficiales escasas y poco profundas, arroyos y cauces de drenaje empinados y pequeños, sin lagunetas ni marismas

    (15) Poco; sistema bien definido de pequeños arroyos y cauces de drenaje, no hay lagunetas ni marismas.

    (10) Normal; considerable almacenamiento en las depresiones o los hundimientos superficiales, sistema de drenaje similar al de las tierra típicas de pradera, lagos, lagunetas y marismas en menos del 2% de la extensión de la superficie de drenaje.

    (5) Alto; alto almacenamiento en los hundimientos o depresiones superficiales, sistema de drenaje no bien definido, gran almacenamiento por inundación de tierras planas o un gran número de lagos, lagunetas, ciénagas o marismas.

    5

    2.4.6. DETERMINACION DE LA CANTIDAD DE ESCURRIMIENTO

    La determinación de la cantidad del escurrimiento de una área de drenaje dada, depende de muchos factores relacionados entre si. Las características de la cuenca, tales como su pendiente, forma, magnitud, cubierta o suelos, y las características de las tormentas o chubascos tales como: intensidad, duración o presencia de lluvias, producen un efecto directo en el escurrimiento máximo de avenida y el volumen del escurrimiento de un área cualquiera.6

    Así, en igualdad de condiciones, una zona de drenaje con pendiente fuerte, con una cubierta vegetal pobre y un suelo impermeable, producira una cantidad de escurrimiento mas grande que la de un terreno con pendiente moderada, buena cubierta y un suelo permeable. Algunos suelos tienen mas capacidad que otros para acumular el agua. Por lo tanto, factores como pendiente, capacidad del suelo para absorber el agua, cubierta vegetal y la cantidad de agua almacenada en la superficie, mas el ritmo y cantidad de la precipitación pluvial, constituiran los datos necesarios para el calculo del escurrimiento.6

    2.4.7 DETERMINACION DE LA FRECUENCIA DE LA PRECIPITACION PLUVIAL

    Al proyectar, una de las practicad que ha de seguirse para la conservación, o para trazar una estructura, será utilizar la cantidad y el ritmo probables de precipitación pluvial. Las probabilidades de abundante lluvia, que produzca un escurrimiento considerable, son mucho mayores en un periodo de 50 años, que en uno de 25 o de 10. la frecuencia de las lluvias se basa en registros meteorológicos, que serán mas completos mientras mas tiempo tengan de estarse recolectando. Estas frecuencia se denominan chubascos de 10 años, chubascos de 25 años etc. Un chubasco de 10 años es una tormenta que, basándose en los registros anteriores, es de esperar que caiga cada 10 años; un chubasco de 50 años, caerá probablemente cada 50 años; y así sucesivamente. La cantidad del escurrimiento para un diseño que abarque 50 años es mas elevada que para un diseño de 25 y, a su vez, un diseño para 25 años es mas grande que otro para solo 10 años. Para los cauces o canales revestidos con pastos se emplea la frecuencia de 10 años.6

    Se recomienda que, para proyectar canales colectores revestidos con pastos y pequeñas derivaciones en las que se dispongan salidas de descarga o desagües revestidos con vegetación, se emplee una frecuencia de 10 años. Para proyectar estructuras agrícolas que almacenen agua, o vertederos construidos con materiales permanentes, se recomienda una frecuencia de 50 años.6

    Estas frecuencias pueden variar en las distintas localidades y se deben comprobar con los técnicos locales que tengan experiencias en proyectos de conservación de suelos.6

    2.4.8. CALCULO DEL ESCURRIMIENTO

    La cantidad del escurrimiento se mide en metros cúbicos, por segundos (m3/seg). Esta expresión se empleara al determinar la capacidad de los conductos para el agua y estructuras. El método que aquí se describe constituye una forma sencilla para obtener una estimación razonable y aproximada del escurrimiento superficial. Para calcular el escurrimiento se emplean muchos otros métodos; pero este es el han estado usando con éxito algunos técnicos del Servicios de conservación de suelos de los Estados del Corn Belt, faja maicera, de los Estados Unidos, y que actualmente es el que esta en uso en distintas partes de dicho país.6

    Al utilizarlo en otros lugares, puede haber necesidad de tener en cuenta algunas variaciones locales, e incluso este sencillo procedimiento requiere que el que lo emplee tenga experiencia y juicio.6

    Para calcular el escurrimiento necesario para el diseño de una estructura de materiales permanentes, o para un cauce del agua cubierto de pasto, se necesitan graficas de escurrimiento.6

    2.4.9. DETERMINACION DEL ESCURRIMIENTO DE LA CUENCA O AREA DE DRENAJE.

    Si se supone que se tiene que construir y sembrar un cauce colector entre los puntos a y c, la superficie que ha de quedar atendida por este conducto colector viene indicada por el área sombreada en el mapa. El número de hectáreas de la cuenca se puede determinar con una fotografía aérea y por medio de una comprobación en el terreno, para determinar en donde se encuentran las divisorias de las aguas que luego se marcan. Esto puede hacerse en los lugares cuya topografía esta claramente definida, pues de otro modo se necesitara de operaciones para levantamientos topográficos hechos por técnicos diestros. La superficie marcada puede calcularse utilizando un planímetro, o bien por medio de la superposición de una hoja transparente con cuadros marcados de acuerdo con la escala del mapa.6

    3. BIBLIOGRAFIA

    1.- Apuntes adquiridos en la materia de Manejo y conservación de Suelos. LAAP. Cruz de Lóen, Roberto. Febrero 2005.

    2.- Chow, V., Maidment, D. y Mays, L. 2000. Hidrología Aplicada. Ed. Nomos, S.A. Colombia. 584 p

    3. Grupo de Bibliografías, (Trabajo investigado de Internet).

    * ANGEL - SOTO. Ciencias 9º. Bogotá. McGraw - Hill. 1997. Pág. 195.

    * KIMBAL. Biología. 4º Edición. Massachusetts, USA. Addison Wesley - Dominicana. 1986. Pág. 772 - 782.

    * SAMACA, Nubia Elsy. Ciencias Naturales 7º. Bogotá. Santillana. 1999. Pág. 117, 118.

    * MILLER Jr., G. Tyler. Ecología y Medio Ambiente. Iberoamericana. Pág. 91, 113 - 115.

    4.  Varios, (trabajo investigado de Internet).

    *Aparicio Mijares F. J. 1999. Fundamentos de Hidrología de Superficie. Ed. Limusa. México. 303 p.

    *Davis, S. N. y DeWiest R. 1966. Hidrogeología. Ed. Ariel. España. 563 p.

    *Fetter, C.W. 2001. Applied Hydrogeology. Fourth Edition, Ed. Prentice Hall, EEUU, 598 p.

    *Flores, E.Z. 1978. Hidrología Superficial. Ed. Univ. Son. México. 183 p.

    *http://nh.water.usgs.gov/gauge_station/3_howusgs.htm

     

    5.- Foster, A. METODOS APROBADOS EN CONSERVACION DE SUELO. Editorial Trillas. Séptima Reimpresión. Agosto 1997. Páginas 411 (76).

    El buscador utilizado en éste trabajo fue www.google.com

    6.- Foster, A. METODOS APROBADOS EN CONSERVACION DE SUELO. Editorial Trillas. Segunda Reimpresión. Febrero 1979. Páginas 411 (72-82).

    7. Méndez, Moreno, Malvaez. GUIA PRACTICA Sexto Grado. Ed. Fernández Editores.

    Pagina(273)

    • Bermúdez, P. J. y H.H. Renz, 1957-b. Smaller foraminifera from basal part of graywacke grit member of Bohio formation at locality 39 in Quebrancha syncline. En Woodring, W. P. (1957). Geology and Paleontology of canal zone and adjoining pasts of Panama. U.S Geol. Survery, Prof. Paper 306, pp. 26-27.

    9. ANGEL - SOTO. Ciencias 9º. Bogotá. McGraw - Hill. 1997. Pág. 195.

    10. González Fernández, Medina López. ECOLOGIA. Ed. Mc Graw-Hill. 1995. Pp. 209-211.

    11. Edward J. Plaster. LA CIENCIA DEL SUELO Y SU MANEJO. Ed. PARANINFO Internacional Thonson Publishing Paraninfo.

    4.CUESTIONARIO

    1. Es la cantidad de agua que no se filtra en el suelo y que fluye sobre la superficie del terreno.

    a) Infiltración b) Flujo superficial c) El escurrimiento d) Hidrosfera

    2. Se evapora de los océanos y desde la superficie terrestre para volverse parte de la atmósfera:

    a) El aire b) Masa condensada c) Ciclo hidrológico d) Agua

    3. Es un factor que afecta al escurrimiento superficial y a la erosión

    a) La cobertura vegetal b) La hidrosfera c) La topografía d) Drenaje

    4. Suele referirse al volumen de las precipitaciones que caen sobre una cuenca, menos la retención superficial y la infiltración:

    a) Escorrentía b) Escurrimiento superficial c) Relieve d) Precipitación

    5. Parte del agua que se infiltra en el suelo continúa fluyendo latentemente como un flujo hipodérmico:

    a) Escurrimiento directo b) Escurrimiento puramente superficial

    c) Escurrimiento base d) Escurrimiento

    6. La contribución que ejerce al caudal de los ríos es una precipitación de intensidad moderada y constante:

    a) Escurrimiento puramente superficial b) Escurrimiento base

    c) Nivel freático d) Escurrimiento directo

    7. Al comienzo de una precipitación fuerte, una gran parte de agua es interceptada por:

    a) Charcos b) Infiltración c) La vegetación d) Por la superficie

    8. Esta enlazado con los ciclos biogeoquímicos, porque es un medio importante para el movimiento de los nutrientes dentro y fuera de los ecosistemas:

    a) Escurrimiento b) Ciclo hidrológico c) Película de retención

    d) Cauces

    9. convierten continuamente el agua de un estado físico a otro, y la desplazan entre el océano, el aire, la tierra y los organismos vivos.

    a) El vapor de agua b) Nubes y nieblas c) Energía solar y gravedad

    d) precipitación

    10. Parte de ello regresa a la superficie de la tierra como precipitación atmosférica queda detenida en los glaciares:

    a) Agua dulce b) Vientos c) Evaporación d) Aguanieve

    11. Ambas estan vinculadas por que cada proceso de estos nos lleva una misma cosa que es tener una buena productividad:

    a) Cantidad de agua b) rió- Mar c) Precipitación Escurrimiento

    d) Estado gaseoso - liquido

    12. La cantidad de escurrimiento se mide en:

    a) (m3/seg) b) 8m2(seg) c) m3*seg d) a*b/m3

    13. Es una grafica que nos muestra la descarga, caudal o gastos de un rio en función del tiempo.

    a) Radiación b) Flujo de tiempo c) Precipitación pluvial

    d) Hidrograma de escurrimiento

    14. Depende de la topografía, el clima, la geología y el tipo de suelo:

    a) El escurrimiento b) Las agua pluviales c) Secesión de flujo

    d) Escorrentía superficial

    15. Es el volumen total escurrido:

    a) Rama ascendente b) El área bajo el hidrograma c) Tiempo de pico

    d) Punto de inflexión

    16. Otra manera de conocer el volumen de escurrimiento superficial que entra en la cuenca, es calcular el:

    a) Coeficiente de escurrimiento b) Análisis de histogramas

    c) Precipitación pluvial d) Ecuaciones

    17. Se define como el proceso de cambio en la ubicación y el estado fisico del agua en el medio, incluyendo a los seres vivos:

    a) Ecología b) Ciclo del agua c) Respiración d) La precipitación

    18. Promueve la evaporación:

    a) El aire b) La transpiración c) La infiltración d) La radiación solar

    19. ¿Qué modera el ciclo del agua?

    a) La lluvia b) La evaporación c) La temperatura de la biosfera

    d) La escorrentía

    20. También demanda agua para su sobré vivencia, la regresan por excreción y por respiración.

    a) Los animales b) Las aves c) El ganado d) los anfibios

    21. ¿Qué implica una estrategia para la conservación de agua?

    a) Cuencas hidrológicas b) Reducción de la escorrentía

    c) Invernaderos d) Pérdida de capa superficial

    22. Uno de sus efectos benéficos es la reducción de la erosión y perdida de capa superficial.

    a) Escorrentía reducida b) La textura del suelo c) La transpiración

    d) La compactación

    23. Se han usado para capturar el agua de escorrentía:

    a) Estanques b) Terrazas c) Ondulaciones d) Las fincas agrícolas

    24. Alteran a menudo la topografía del suelo para capturar el agua de lluvia:

    a) Las presas b) Los estanques

    c) Los invernaderos y los campos de golf. d) las tomas de agua

    25. Retarda el agua de escorrentía alternando franjas de diferentes cultivos, a lo largo del declive.

    a) EL cultivo en franjas b) Los diques en surcos c) La terraza

    d) Bordear el cultivo.

    1 Apuntes adquiridos en la materia de Manejo y conservación de Suelos. LAAP. Cruz de Lóen, Roberto. Febrero 2005.

    2 Chow, V., Maidment, D. y Mays, L. 2000. Hidrología Aplicada. Ed. Nomos, S.A. Colombia. 584 p

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    8 Bermúdez, P. J. y H.H. Renz, 1957-b. Smaller foraminifera from basal part of graywacke grit member of Bohio formation at locality 39 in Quebrancha syncline. En Woodring, W. P. (1957). Geology and Paleontology of canal zone and adjoining pasts of Panama. U.S Geol. Survery, Prof. Paper 306, pp. 26-27

    4 Varios, (trabajo investigado de Internet).

    1 Apuntes adquiridos en la materia de Manejo y conservación de Suelos. LAAP. Cruz de Lóen, Roberto. Febrero 2005

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    11 Edward J. Plaster. LA CIENCIA DEL SUELO Y SU MANEJO. Ed. PARANINFO Internacional Thonson Publishing Paraninfo.

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    Ed. PARANINFO Internacional Thonson Publishing Paraninfo.

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    10 Gonzalez Fernandez, Medina Lopez. ECOLOGIA. Ed. Mc Graw-Hill. 1995. Pp. 209-211.

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    7 . Méndez, Moreno, Malvaez. GUIA PRACTICA Sexto Grado. Ed. Fernández Editores.

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    5 Foster, A. METODOS APROBADOS EN CONSERVACION DE SUELO. Editorial Trillas. Séptima Reimpresión. Agosto 1997. Páginas 411 (76).

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    6 Foster, A. METODOS APROBADOS EN CONSERVACION DE SUELO. Editorial Trillas. Segunda Reimpresión. Febrero 1979. Páginas 411 (72-82).

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