Hidrologia Semana 08

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Escurrimiento 
superficial
UNIDADIII
SEMANAN°8
Prof: Ing. Mg. Abel Carmona Arteaga.
Ciclo: [2022-1]
Hidrología General
LOGRO DE LA SESIÓN
“Al término de la sesión de aprendizaje, el estudiante
desarrolla una actividad sobre estimación escurrimiento 
superficial en una cuenca mostrando dominio técnico, 
claridad y manejo la terminología estudiada."
1. Hidrogramas
2. Escurrimiento
3. Ríos
AGENDA
Interés del curso
Hidrología General
¿Cómo se 
estima el 
escurrimiento 
superficial?
¿Cómo es el 
régimen de los 
ríos en el Perú?
https://bit.ly/2VTABL6
ESCURRIMIENTO 
SUPERFICIAL
Conceptos y definiciones
Descubrimiento
Un hidrograma es la expresión gráfica de 𝑄 = 𝑓 𝑡 . Puede
representarse a escalas muy diversas: en el eje de abscisas
puede aparecer un intervalo de tiempo de 12 horas o de 2
años. El área comprendida bajo un hidrograma es el volumen
de agua que ha pasado por el punto de aforo en el intervalo
de tiempo considerado.
1. Hidrogramas
Figura 1. Hidrograma
Fuente: http://hidrologia.usal.es/temas/Hid_sup_2.pdf
Descubrimiento
Esto se puede cuantificar de diferentes modos, según el caso:
• Si disponemos del dibujo de un hidrograma, planimetramos
la superficie comprendida bajo el hidrograma.
• Si el fragmento de hidrograma considerado responde a una
ecuación, bastará con calcular la integral de dicha ecuación
• Si disponemos de una serie de caudales tomados a
incrementos de tiempo iguales, el volumen será:
𝑄1∆𝑡 + 𝑄2∆𝑡 + 𝑄3∆𝑡 + ⋯ = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 +⋯ ∆𝑡
Descubrimiento
Para comprender la forma de un hidrograma y cómo esta forma
es el reflejo de las precipitaciones que han generado esa
escorrentía directa, supongamos un experimento de laboratorio
en el que producimos unas precipitaciones constantes sobre un
canal rectangular y aforamos el caudal a la salida del canal.
El hietograma será una banda homogénea, puesto que se trata
de una precipitación artificial de intensidad constante.
1.1 Hidrograma de una crecida
Figura 2. Hidrograma de una crecida
Fuente: https://bit.ly/2IkhDZl
Descubrimiento
El intervalo de 𝑡0 a 𝑡1 es igual al intervalo de 𝑡2 a 𝑡3: ambos son
el tiempo que tarda en llegar a la salida una gota caída en el
punto más alejado de ésta. A partir de 𝑡1 , el caudal se
mantendrá constante (e igual a la intensidad de precipitación
que está cayendo sobre el canal). En una cuenca real se llama
tiempo de concentración y es un parámetro fundamental en el
estudio del comportamiento hidrológico de una cuenca.
𝑡𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝑡𝑝 + 𝑡𝑐
Donde:
𝑡𝑏𝑎𝑠𝑒: tiempo base del hidrograma
𝑡𝑝: Duración de la precipitación
𝑡𝑐: Tiempo de concentración
Descubrimiento
Si repitiéramos la experiencia con un recipiente en forma
similar a la de una cuenca real, el hidrograma obtenido sería
como se muestra en la figura, lo que ya es similar a un
hidrograma de crecida real.
Figura 3: Hidrograma de una crecida (Cuenca)
Fuente: https://bit.ly/2IkhDZl
En el primer Δt llegaría el agua caída en la primera banda, en
el 2º Δt llegaría el agua caída en las bandas 1ª y 2ª, etc. En el
9º Δt y sucesivos llegaría el agua caída en toda la cuenca.
Descubrimiento
Un hidrograma de crecida
tendría esquemáticamente la
forma que se presenta en la
figura.
En el hietograma distinguimos
las precipitaciones retenidas
o infiltradas (“abstracciones”)
de las que producen
escorrentía directa, que
denominamos precipitación
neta o en exceso.
Figura 4. Hidrograma de crecida 
Fuente: https://bit.ly/2IkhDZl
Descubrimiento
Consiste en distinguir qué parte del caudal es debido a
escorrentía básica y qué parte a escorrentía directa.
1.2 Separación de componentes
Figura 5. Hidrograma de crecida 
Fuente: https://bit.ly/2IkhDZl
En este aspecto tendrá una importancia fundamental la geología de
la cuenca. Si es impermeable será proporcionalmente mayor la
parte correspondiente a escorrentía directa.
Descubrimiento
Es la parte de un hidrograma en que el caudal procede
solamente de escorrentía básica. En ese apartado nos
referimos al caso de que la escorrentía básica se deba
exclusivamente a escorrentía subterránea.
1.3 Curva de agotamiento de un hidrograma
Figura 6. Curva de agotamiento
Fuente: https://bit.ly/2IkhDZl
Descubrimiento
La ecuación que refleja la curva de agotamiento es:
𝑄𝑡 = 𝑄0𝑒
−𝛼𝑡
Donde:
Q0: Caudal en el instante inicial 𝑡0
Q𝑡: Caudal en el instante t
t: Tiempo que ha transcurrido desde 𝑡0
α: Constante, que depende del cuerpo de material poroso
que estamos considerando.
Descubrimiento
En un hidrograma cualquiera, dicha área debe ser
planimetrada. Pero en este caso, como este hidrograma tiene
una ecuación, el área bajo la curva puede ser calculada
analíticamente mediante su integral.
𝑉 = න
0
∞
𝑄0 𝑒
−𝛼𝑡𝑑𝑡 =
𝑄0
𝛼
Un hidrograma es la expresión de 𝑄𝑡 en función de 𝑡 (tiempo). Si, en
vez de eso, dibujamos el logaritmo de 𝑄𝑡 como función de 𝑡 la curva de
agotamiento se asemejará a una recta, siendo −𝛼 log 𝑒 la pendiente.
Descubrimiento
El valor de la constante 𝛼 es constante y característico de una
cuenca. El valor de 𝑄0 variará dependiendo de los niveles de los
acuíferos de la cuenca (más o menos llenos).
Figura 7. Curva de agotamiento
Fuente: https://bit.ly/2IkhDZl
Descubrimiento
Es el caudal calculado a partir de la altura h (leída en la escala
linnimétrica o de la registrada por un limnígrafo de la estación de
aforo) y utilizando la curva de calibración, siempre a la misma hora.
En épocas de variación de caudales es necesario determinar 2 o 3
veces al día.
2. Escurrimiento
2.1 Escurrimiento medio diario
Son calculados tomando el promedio mensual de los caudales
medios diarios registrados en el mes considerado.
2.2 Escurrimiento medio mensual
Descubrimiento
Se calcula tomando el promedio de los caudales medios mensuales
correspondientes a los 12 meses del año.
2.3 Escurrimiento medio anual
Para calcular el escurrimiento medio en cuencas pequeñas o áreas
de drenaje reducidas, es necesario conocer el valor de la
precipitación media, el área de drenaje y su coeficiente de
escurrimiento.
2.4 Escurrimiento medio
Descubrimiento
1.6 Avenidas Máximas
Una avenida es la elevación del nivel de un curso de agua
significativamente mayor que el flujo medio de éste. Durante la crecida,
el caudal de un curso de agua aumenta en tales proporciones que el
lecho del río puede resultar insuficiente para contenerlo. Entonces el
agua lo desborda e invade el lecho mayor.
Figura 10. Avenidas Máximas
Fuente: https://www.academia.edu/25972457/Avenidas_maximas
Descubrimiento
Las avenidas se pueden caracterizar según su variabilidad en
el tiempo:
a) Avenidas periódicas
Que generalmente no causan daños, son de larga duración
(semanas o meses), son previsibles. Son causadas por las
variaciones climáticas de vastas regiones de la cuenca
hidrográfica.
b) Avenidas excepcionales
Causadas por precipitaciones intensas sobre toda la cuenca
o parte de ésta. Se requiere una red de monitoreo operada
en tiempo real. Generalmente causan daños a la población e
infraestructura.
Descubrimiento
c) Combinación de ambas
Generalmente causan daños, son difícilmente previsibles si
no se cuenta con una red de monitoreo operada en tiempo
real.
Figura 11. Río Piura
Fuente: https://www.elregionalpiura.com.pe/index.php/elregional-blog/19586-fenomenos-
el-nino-y-las-diferencias-entre-1972-1982-83-y-1997-98
Descubrimiento
Importancia de las predicciones
En la actualidad, la predicción hidrológica es uno de los
aspectos importantes de la llamada hidrología aplicada.
Las predicciones hidrológicas son de vital importancia en
conexión con la regulación racional del escurrimiento normal y
extraordinario (avenidas), el riego, suministros de agua potable
y la generación de energía eléctrica.
Descubrimiento
Figura 12. Hidrograma de caudales del río Rímac
Fuente: https://www.senamhi.gob.pe/load/file/02671SENA-835.pdf
Descubrimiento
Son corrientescontinuas de agua que se deslizan en la
superficie de los continentes, impulsadas por la gravedad.
Frijlink define que “un río es un sistema de canales naturales
(cursos de agua) por medio de los cuales se descarga agua
de la cuenca”
3. Ríos
Figura 13. Río 
Fuente: http://olegif.com/gif/7237c
Descubrimiento
Ríos en el mundo:
Figura 14. Top 15 de ríos
Fuente: https://www.astromia.com/tierraluna/rios.htm
Descubrimiento
3.1 Origen del río
Es el punto donde surge el río e
inicia su recorrido.
Tipos de origen:
a) Aguas pluviales
b) Aguas manantiales
c) Aguas Glaciales
d) Aguas de Lagunas
e) Aguas de lagos
Figura 15. Río Urubamba
Fuente: https://bit.ly/2IXtITB
Descubrimiento
3.2 Curso del río
Es la trayectoria que desarrollan los ríos
a) Curso superior
b) Curso medio
c) Curso Inferior
Figura 16. Partes del río
Fuente: https://bit.ly/2VWjf0d
Descubrimiento
3.3 Desembocadura del río
Es el final del recorrido del río, su desembocadura puede ser a
otro río, laguna u océano.
a) Desembocadura delta
b) Desembocadura estuario
Figura 17. Desembocadura Delta
Fuente: https://bit.ly/2OSshJX
Figura 18. Desembocadura Estuario
Fuente: https://bit.ly/2OSshJX
Descubrimiento
3.4 Cauce del río
Es la cavidad por donde fluyen las masas de agua fluvial
a) Cauce recto
b) Cauce sinuoso
c) Cauce único o múltiple
Figura 19. Cauce del río
Descubrimiento
3.5 Caudal del río
Es la cantidad de agua que se desplaza por una sección
transversal del canal fluvial en un determinado tiempo. A su
vez, transportan sedimentos de distinta granulometría
a) Creciente
b) Estiaje
Figura 20. Estiaje
Fuente: https://bit.ly/2nMvQWS
Descubrimiento
3.6 Régimen del río
Son las variaciones del caudal del río a lo largo del año
a) Regular: Su caudal varía poco a lo largo del año.
b) Irregular: Varían notoriamente su caudal a lo largo del año.
En el Perú tenemos 3 regiones hidrográficas:
Región Hidrográfica del Pacífico, los caudales medios
mensuales se han caracterizado por presentar en promedio
un comportamiento descendente con respecto a su promedio
histórico, a excepción de los ríos Calvas y Chancay Huaral
que presentaron caudales en superávit del 35% y 51%
respecto a sus promedios históricos.
Descubrimiento
Región Hidrográfica del Titicaca, los ríos Huancané y Ramis
han presentado en promedio un comportamiento
descendente, sus caudales en promedio registraron
anomalías negativas de -40 %, mientras el río Coata e Ilave a
pesar de su descenso ha obtenido una anomalía positiva
promedio del 28%.
Región Hidrográfica del Amazonas, en sus principales ríos se
ha registrado comportamiento fluctuante en promedio en la
región, se han registrado ligeros descensos y ascensos en
niveles de agua y caudales sobre todo en la zona norte,
mientras en la zona centro predominaron los descensos. Las
anomalías negativas se han impuesto sobre las positivas pero
por poco .
Descubrimiento
3.7 Año hidrológico
El Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (Senamhi)
informó que el 01 de setiembre se inicia el año hidrológico
2019-2020 en el Perú, el que finalizará el 31 de agosto de
2020.
En el período anterior (2018-2019), principalmente en el mes
de febrero, los ríos Chancay-Lambayeque, Jequetepeque,
Chancay-Huaral, Ocoña, Camaná y Sama, pertenecientes a
la región hidrográfica del Pacifico, se han caracterizado por
presentar caudales superiores a sus promedios históricos en
80%, 27%, 23%, 57% y 41%, respectivamente.
Descubrimiento
Similar situación se registró en los ríos Huancané, Ilave,
Ramis y Coata, que forman parte de la región hidrográfica del
Titicaca, con un incremento de 22%, 107%, 45% y 53% en
cada caso.
Por su parte, los ríos Marañón, Napo y Huayabamba, que
integran la región hidrográfica del Amazonas, mostraron un
aumento de 61%, 91% y 55%, respectivamente.
Bibliografía
• Chow, V. T. (1994). Hidrología Aplicada. Colombia: McGraw-Hill.
• Villón, M. (2002). Hidrología. Perú: MaxSoft
• J.; Felipe O.; Yerrén J. – DHI/SPH (2018). Manual de Hidrometría. Servicio Nacional de Meteorología e
Hidrología del Perú (SENAMHI). Dirección de Hidrología (DHI), Subdirección de Predicción Hidrológica
(SPH).
• Rocha, A. (2010). Temas Selectos de Hidráulica Fluvial. Instituto de Gerencia y Construcción (ICG).
Gracias!!!!!
Prof: Ing. Mg. Abel Carmona Arteaga.