2.4 Relación Precipitación-Escorrentía

El estudiar las precipitaciones y conocer su distribución temporal es motivo de interés para diversos fines, por ejemplo meteorológicos y edafológicos, como también hidrológicos, al tiempo de lo cual se pueden proporcionar índices para realizar estudios de crecidas o permitir la alimentación de modelos precipitación-escorrentía que permitan mejorar la información disponible, para un adecuado diseño y dimensionamiento de las obras civiles. Para esto, es necesario conocer las intensidades de precipitación, para distintos períodos de retorno.

Relación entre el hietograma, el hidrograma y los caudales registrados en la cuenca

Durante el transcurso de un evento extremo (tormenta), el área contribuye a que el hidrograma de la tormenta cambie.

Curva de crecida

Peak

Relación precipitación - escorrentía

Hallar relaciones entre la precipitación y la escorrentía sobre el área de una cuenca, con el fin de calcular caudales en ríos y quebradas, es un problema fundamental para ingenieros e hidrólogos.

En la mayoría de los países, los registros de caudales no siempre están disponibles, siendo necesarios para el diseño de muchas obras; esto ha obligado a desarrollar relaciones entre la precipitación y la escorrentía, por medio de las cuales se obtienen estimativos de caudales de diseño. La estimación de la escorrentía a través de medidas de precipitación depende mucho de la escala de tiempo considerada

Para intervalos de tiempo del orden de horas, la relación precipitación-escorrentía no es fácil de hallar, pero para intervalos de tiempo largos, se pueden hallar correlaciones estrechas entre estas dos fases del ciclo hidrológico. El tamaño de la cuenca también afecta estas relaciones: para cuencas pequeñas, con áreas de características similares la derivación de relaciones precipitación escorrentía, puede ser un proceso simple; pero para grandes cuencas, con áreas de condiciones muy disímiles, éste puede ser un proceso muy complicado, que no siempre tiene éxito.

Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia (IDF)

Son curvas que resultan de unir los puntos representativos de la intensidad media en intervalos de diferente duración, y correspondientes todos ellos a una misma frecuencia o período de retorno.

Las curvas IDF son aquellas que representan duraciones en abscisas y alturas de precipitación en las ordenadas, en la cual, cada curva representada corresponde a una frecuencia (o período de retorno), de tal forma que las gráficas de las curvas IDF representan la intensidad media en intervalos de diferente duración, correspondiendo todos los de una misma curva, a un idéntico período de retorno

Intensidad

En este sentido se debe destacar que la intensidad, según Chow et al (1994), se define como la tasa temporal de precipitación, o sea, la altura de agua de precipitación por unidad de tiempo (mm/hr ó pulg/hr), y ésta se expresa como:

dTPi

Donde P es la altura del agua de precipitación (mm) y Td es el tiempo de duración de la lluvia (Hrs)

Es importante señalar, que cuando sólo se dispone de un pluviómetro en una estación, es evidente que en general sólo se podrá conocer la intensidad media en 24 horas. Como se comprenderá, esta información puede inducir a grandes errores por defecto, por cuanto las lluvias de corta duración son en general las más intensas. Es natural entonces que las determinaciones de intensidades de lluvia se hagan a partir de los registros proporcionados por los pluviógrafos.

Aplicación de las curvas IDF

El uso de las curvas IDF se enmarcan en la estimación de crecidas de cuencas hidrográficas que tienen tiempos de concentración pequeños o de pequeña duración, y su utilidad principal es poder estimar la intensidad, duración y frecuencia de la precipitación en un lugar que no posee pluviógrafo, solamente pluviómetros totalizadores que entregan precipitaciones diarias o lugares donde no existe información pluviométrica.

Curva IDF