MODELOS DE PRECIPITACIÓN - MÁXIMAS AVENIDAS 

Uno de los objetivos de la Hidrología Superficial es calcular la escorrentía directa que se genera de una precipitación en un lugar determinado. Cuando se conoce el régimen de las precipitaciones de una cuenca y se estima las pérdidas, se obtiene la precipitación efectiva; luego de conocer este dato se debe trasformar a escorrentía o caudal. Para llevar a cabo esto, existen modelos precipitación-descarga que simulan el proceso de escurrimiento dentro de una cuenca, dentro de estos modelos existen aquellos que fueron desarrollados a través de experimentos. Los modelos empíricos más conocidos son: el Método Racional y el Método de Número de Curva.

Método Racional 

Es el método más ampliamente utilizado debido a su simplicidad, el concepto detrás del método racional es que existe una intensidad de lluvia constante y uniforme que cae sobre el área de la cuenca estudiada hasta llegar un tiempo de concentración. El caudal de entrada es el producto del área de la cuenca y la intensidad, entonces, la relación entre el caudal de entrada y la escorrentía se conoce como coeficiente de escorrentía. (Chow, 1987). La Ecuación 1 expresa la fórmula para el método racional en sistema métrico.

Ecuación 1. Método Racional para hallar la escorrentía de una precipitación. Adaptado de Chow (1988).

Método de Número de Curva (CN) - SCS 

Este método fue desarrollado por el Servicio de Conservación de Suelos (SCS) de los Estados Unidos; tiene ventajas sobre el método racional, pues se aplica a cuencas medianas y también a cuencas pequeñas (SCS, 1972). El parámetro de mayor importancia de la lluvia generadora es la altura de ésta, su intensidad pasa a un segundo plano. Su principal aplicación es la estimación de las cantidades de escurrimiento tanto en el estudio de avenidas máximas como en el caso del cálculo de aportaciones liquidas (Chow, 1994). 

El nombre del método deriva de una serie de curvas (Figura 4), cada una de las cuales lleva el número N, que varía de 1 a 100. Un número de curva N = 100, indica que toda la lluvia escurre, y un número N = 1, indica que toda la lluvia se infiltra; por tal razón los números de curvas representan coeficientes de escorrentía.

Este método es utilizado para estimar la escorrentía total a partir de datos de precipitación y otros parámetros de las cuencas de drenaje. El método fue desarrollado utilizando datos de un gran número de cuencas experimentales; se basa en la siguiente relación Ecuación 2.

Ecuación 2. Fórmula del Método de Numero de Curva para hallar la escorrentía de una precipitación. Adaptado de Chow (1988).

El SCS también presenta la tabla de la Tabla 1, la cual permite determinar el número de curva N para diferentes prácticas agrícolas, diferentes condiciones hidrológicas y grupo hidrológico de suelos.

Para aclarar los conceptos de los parámetros, del cual depende el número de curva N de la Tabla 1, se indican algunas definiciones:

Condición hidrológica 

La condición hidrológica se refiere a la capacidad de la superficie de la cuenca para favorecer o dificultar el escurrimiento directo; esto se encuentra en función de la cobertura vegetal. Puede mostrarse aproximadamente en la Tabla 2.

Grupo hidrológico de suelo Según Villón, se define los grupos de suelos: 

• Grupo A. Tiene bajo potencial de escorrentía 
• Grupo B. Tiene un moderado bajo potencial de escorrentía 
• Grupo C. Tiene un moderado alto potencial de escorrentía
• Grupo D. Tiene un alto potencial de escorrentía 

Una descripción detallada para definir el grupo de suelo se puede ver en la Tabla 3. Para aclarar conceptos y entender la descripción de la Tabla 3 se indican las siguientes definiciones: 

• Porcentaje o tasa de infiltración: es el porcentaje de agua que penetra en el suelo superficial y es controlado por condiciones de superficie.  
• Porcentaje o tasa de transmisión: es el porcentaje de agua que se mueve en el suelo y es controlado por los horizontes.

Uso de la tierra y tratamiento 

El uso de la tierra es la cobertura de la cuenca. Incluye toda clase de vegetación, escombros, pajonales, desmontes, así como las superficies de agua (lagos, pantanos, ciénagas, fangales, etc.) y superficies impermeables (carreteras, cubiertas, etc.). El tratamiento de la tierra se aplica sobre todo a los usos agrícolas de la tierra c incluye prácticas mecánicas tales como sistemas de bordos, cunas de nivel, terraplenado y ejecución de prácticas para el control de erosión y rotación de cultivos. 

El uso de la tierra y las clases de tratamiento se obtienen rápidamente, ya sea por observación o por medición de la densidad y magnitud de escombros y cultivos en áreas representativas (Villón, 2002). El método del SCS distingue tres clases de tierras, según su uso y tratamiento: 

• Tierras cultivadas. 
• Tierras cubiertas de pastos o hierbas. 
• Tierras cubiertas de bosques y arboledas.