Este documento discute varios temas relacionados con la escorrentía superficial, incluyendo: 1) las variables que caracterizan la escorrentía como el caudal, coeficiente de escorrentía y tiempo de concentración; 2) las causas y desarrollo temporal de la respuesta de escorrentía; y 3) los métodos para estimar la escorrentía directa como el análisis de datos históricos y el uso de modelos matemáticos.

1. 1

3. ?
3 / 28

4. VERTEDERO – VISTA LATERAL
4 / 28

5. INFLUENCIA DE LA VENA AGUAS ABAJO
5 / 28

6. VERTEDERO DE CRESTA DELGADA Y
ANCHA
6 / 28

7. PERFIL CREAGER (EN BARRAJE
DE BOCATOMAS
7 / 28

8. CANAL UCHUSUMA ALTO – ESTACION
PUENTE EL AYRO
8 /63

9. ALTITUD : 4885 msnmALTITUD : 4885 msnm
CAPACIDAD : 3.80 MMCCAPACIDAD : 3.80 MMC
PRESA CASIRI
¡ NO CONFUNDIR PRESA DE DERIVACIÓN
CON PRESA DE REGULACION ¡

10. PRESA PAUCARANI (ALIVIADERO MORNING
GLORY ENCIMADO)
10 / 64

11. MEDIDORES DE HELICE (CORRENTOMETRO)
11 / 28

12. AFORO VOLUMÉTRICO (TAMBIEN DIRECTAMENTE
DEL BOMBEO DE AGUA SUBTERRANEA)
SUBTERRANEA
12 / 28

13. Fig. Comportamiento Hidrológico del río Pisco
13 / 28

14. OBLIGATORIO EN CAUDALES GRANDES
(SEGURIDAD DEL HIDROMENSOR Y DEL EQUIPO)
14 / 28

15. AFORO CON CORRENTOMETRO (OBLIGATORIO
SEGURIDAD DEL HIDROMENSOR)
15 / 28

16. EL AREA DE LA CUENCA DE APORTE DETERMINA
LA CAPACIDAD DE LA OBRA DE DRENAJE VIAL
16 / 28

17. PRECISION EN LA DETERMINACION DE LA
VELOCIDAD PARA EL CALCULO DEL CAUDAL
17 / 28

18. PRECISION EN LA DETERMINACION DE LA
VELOCIDAD PARA EL CALCULO DEL CAUDAL
18 / 61

19. PRECISION EN LA DETERMINACION DE LA
VELOCIDAD PARA EL CALCULO DEL CAUDAL
19 / 28

20. 20 / 65
MOTIVACIÓN DEL CONOCIMIENTO DE LA
ESCORRENTIA O ESCURRIMIENTO
• El conocimiento de las variaciones del
escurrimiento y de la magnitud en las crecientes, en
diferentes épocas del año es indispensable para la
planificación y desarrollo de obras hidráulicas que
permitan satisfacer las necesidades de la población.
• La escorrentìa superficial es el parametro del ciclo
hidrològico mas importante desde el punto de vista
de la ingenierìa y consiste en la ocurrencia y
transporte del agua en la superficie terrestre

21. 21 / 26

22. 22 / 26

23. 23 / 66

24. OBJETIVO
•Estimación de las características del
caudal que drena una cuenca
determinada, así como el valor máximo
que se espera que ocurra en una crecida.

25. 25 / 66
CICLO DE LA ESCORRENTIA O ESCURRIMIENTO
Porción del ciclo hidrológico comprendido
entre la precipitación incidente sobre el suelo
y su descarga subsecuente en los océanos o su
retorno a la atmósfera a través de la
evapotranspiración. En este ciclo se
distinguen cuatro fases.

26. 1. Fase en la que se inicia un período seco hasta el
comienzo de la lluvia
2. Fase donde se inicia la lluvia
T
T
EE
E
E
V
V
V
C
S
R
R lluvia
R
E = EVAPORACIÓN
C = INTERCEPCIÓN POR EL CURSO DEL AGUA
T = TRANSPIRACIÓN
R = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
V = INTERCEPCIÓN POR LA VEGETACION

27. 3. Fase donde ocurre una lluvia intensa
4. Fase donde la lluvia llega a un nivel máximo de recarga y
toda el agua contribuye al aumento del caudal
V
V
V
I
R
R lluvia
R
Ie
T
EE
E
E
I
Es = ESCURRIMIENTO INTERMEDIO
I = INFILTRACIÓN
T = TRANSPIRACIÓN
R = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
V = INTERCEPCIÓN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA.

28. VARIABLES QUE CARACTERIZAN LA
ESCORRENTIA SUPERFICIAL
1.CAUDAL : Es el volumen de agua que pasa por
la sección transversal del cauce en una estación
hidrométrica, por unidad de tiempo, expresado en
m3
/s. El Q está conformado por cuatro procesos.
1. Escurrimiento superficial.
2. Escurrimiento subsuperficial.
3. Escurrimiento subterráneo.
4. Lluvia que cae sobre el cauce.

29. 2. COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO (Ce )
Es la relación entre el volumen escurrido (Ve) y el
volumen precipitado (Vp) o la lámina escurrida (Le)
y la precipitación (P).
P
L
V
V
C e
p
e
e ==
3. TIEMPO DE CONCENTRACION (Tc)
Es el tiempo que la lluvia que cae en el punto mas
distante de la corriente de agua de una cuenca toma
para llegar a una secciòn determinada. El Tc mide el
tiempo que se necesita para que toda la cuenca
contriubya con escorrentia superficial en una secciòn
considerada.

30. 4. PERIODO DE RETORNO (T):
Es el periodo de tiempo promedio, en años , en
que un determinado evento (en este caso caudal),
es igualado o superado por lo menos una vez.
5. NIVEL DE AGUA (h):
es una de las medidas màs faciles de determinar
sobre un curso de agua. Se expresa en m. o cms.
Y se refiere a la altura alcanzada por el nivel de
agua en relaciòn con un nivel de referencia

31. DESARROLLO TEMPORAL DE RESPUESTA Y DE ESCORRENTIA

32. PROCESO DE ESCORRENTIA
32 / 66

33. 33 / 26

34. RELACIÓN PRECIPITACIÓN – ESCORRENTÍA : Uno de los objetivos
principales de la Hidrología Superficial es calcular la escorrentía se va a generar si se
produce una precipitación determinada (calcular el hidrograma que va a generar un
hietograma). El tema es muy complejo y se plantean actuaciones diversas:
Un evento concreto o el proceso continuo: A veces estudiamos qué caudales
generará cierta precipitación, o bien queremos conocer el proceso de un modo
continuo, por ejemplo, el funcionamiento de la cuenca a lo largo de un año.
Precipitaciones reales o supuestas: Podemos
desear calcular los caudales generados por unas
precipitaciones reales o bien trabajamos con una
tormenta de diseño para calcular el hidrograma de
diseño. Si se va a construir una obra (canal,
presa,...) debe hacerse sobre caudales teóricos que
calculamos que se producirán por unas
precipitaciones teóricas que se producirán una vez
cada 100 años.
En el estudio de una cuenca real con datos es
necesario utilizar un modelo en ordenador, en el que
se introducen las características físicas de la
cuenca.

35. ESCORRENTIA DIRECTA
Es el agua producIda durante la precipitación que fluyendo sobre la superficie del
suelo llega rápidamente a la red de drenaje natural de una cuenca hidrográfica,
saliendo y abandonando el sistema a través del colector común o cauce principal
hacia otro sistema de mayor categoría y finalmente llega al mar en cuencas sin
regulación o al embalse de las unidades hidrológicas reguladas.

36. Características de la escorrentía directa
Son características saltantes de la escorrentía
directa las siguientes:
•Es la variable prácticamente incontrolable en
cuencas no reguladas causante de la degradación
hídrica del suelo.
•El tiempo de viaje de la escorrentía directa es
relativamente corto, comparado con el tiempo de
viaje de la componente de agua subterránea .
Puede variar desde escasas horas hasta muchos
días dependiendo de las distancia al destino final,
a diferencia del tiempo de viaje dela agua
subterránea que puede variar desde algunos
meses hasta muchos años

37. • La escorrentía directa provoca ondas de
avenidas muy fuertes y bruscas en la red de
drenaje natural (ríos, quebradas, arroyos),
especialmente en el cauce principal. La
geometría del hidrograma de escorrentía,
depende de la intensidad y localización.
• La escorrentía directa erosiona y conduce el
suelo bajo las formas de solidos en
suspensión y de arrastre. Los solidos en
suspensión determinan la turbiedad del agua y
los solidos de arrastre, luego de ser
conducidos a grandes distancias, sedimentan
en el cauce cambiando la geometría de la
sección transversal. El proceso de
sedimentación aumenta al disminuir la
pendiente del cauce principal, hacia aguas
abajo, determinado importantes, canteras para
la explotación de agregados que se emplean
en la industria de la construcción.

38. •La escorrentía directa es prácticamente
inaprovechada por el hombre , en cuencas
reguladas, y afecta a los embalses,
mediante el proceso de sedimentación y su
control, define la vida económica o periodo
de vida util del represamiento en las
cuencas reguladas.
•La componente de escorrentía directa es
efímera y puede causar a su paso
desastres por inundaciones (FENOMENO
DEL NIÑO) en proporciones importantes,
que afectan la economía y la vida de los
pueblos y comunidades. Esta característica
agresiva de la escorrentía es controlada,
aguas debajo de los embalses, en los
sistemas hidrológicos regulados.

39. •La geometría del hidrograma de escorrentía directa depende, además de las
características de la tormenta de la geometría y otras características intrínsecas
de la cuenca hidrográfica. El hidrograma de la escorrentía directa es propio y
exclusivo de determinada tormenta; mientras que el hidrograma de un acuífero
(flujo base), proviene de muchas tormentas no identificables.
Causas de la Escorrentía Directa
La escorrentía directa es una variable efecto y, como tal, dependerá de las
características de la variable causal (Precipitación pluvial) y de la naturaleza
intrínseca de la cuenca hidrográfica. Para una misma cuenca hidrográfica,
depende de las características de la tormenta y el estado actual de la cuenca, al
referirnos a las característica de una tormenta, es obvio que nos referimos a la
distribución de la tormenta en el espacio y tiempo.

40. Son causas de la escorrentía directa y de su comportamiento:
•La intensidad y duración de la tormenta
•La distribución de la tormenta sobre la cuenca receptora colectora
•Cobertura vegetal de la cuenca
•Relieve y topografía de la cuenca
•Forma de la cuenca
•Tipo de suelo y geología
•Nivel de humedad del suelo antes de ocurrir la tormenta.
•Labores realizadas en el suelo, que hayan alterado su cohesión, en el momento de
ocurrencia de tormenta.
Estimación de la Escorrentía Directa
Puede estimarse con la precisión adecuada, solo y solo si, se tiene registros históricos
en «tiempos hidrológicos» representativos , tanto de la escorrentía directa como la
tormenta que lo causo. Es decir, medida de las variables correspondientes causa efecto.
Para ello hay necesidad de contar con una red de fluviógrafos y limnigrafos
estratégicamente, instalados en la cuenca hidrográfica a estudiar.

41. Esto constituye un gran problema para los países subdesarrollados,
tornándose en un “imposible de solución”
El tiempo hidrológico, se refiere a que debido, a la característica infinita de la
población hidrometeorológica, el tamaño de la muestra para ser representativa
de su universo no debiera de ser menor que 30 años.
Los métodos de estimación, para la escorrentía directa, son diversos y el uso
de cada metodología depende del tipo cualitativo de la información disponible.

42. 42
Análisis de Datos de escorrentía (Clase)Análisis de Datos de escorrentía (Clase)
Unidades
(m3
/s) ó (l/s)
(m3
/s/km2)
ó (l/s/ha)
lámina de agua,
(cm) ó (mm)
Dimensio-
namiento
de obras
comparación
de regímenes
hidrológicos
Estudio de relaciones
precipitación-escorrentía o en
balances hidrológicos de cuencas

43. 43
Análisis de la escorrentía
La EscorrentíaLa Escorrentía varía, en función a las
precipitaciones en la cuenca;
Las Mediciones generan gran cantidad de
datos, que es necesario procesar;
Se utiliza la Estadística;
Se considera la escorrentía como una
variable aleatoria;
Se puede adaptar un modelo matemático que
represente el comportamiento, en función de
la precipitación y características de la
cuenca.

44. 44
Análisis de la escorrentíaAnálisis de la escorrentía
• Primer paso: chequeo de la
confiabilidad; se analizan los
registros históricos para probar
su consistencia y homogeneidad,
y además, completar y extender
dicha información;
• El Tratamiento de la información
es igual al efectuado para la
precipitación.

45. 45
Escorrentía superficial - infiltración

46. 46
Relación precipitación - escorrentía
Las Características de la cuencaLas Características de la cuenca afectan la
escorrentía, para una precipitación dada:
 Pendiente:Pendiente: a mayor pendiente, se presentará mayor
velocidad de escorrentía;
 Forma:Forma: La escorrentía será diferente para cuencas de igual
área, pero de diferente forma (alargada, achatada, etc);
 densidad de drenaje:densidad de drenaje: a mayor valor, la
respuesta hidrológica de la cuenca será más
rápida cuenca muy bien drenada);

47. 47
EscorrentíaEscorrentía = f(Precipitación, propiedades del suelo)
Relación precipitación-escorrentía
Propiedades del suelo
Precipitación (mm)
Escorrentía (mm)
Propiedades del suelo
Precipitación (mm)
Escorrentía (mm)
 La Cobertura del terrenoLa Cobertura del terreno, también es un
factor muy importante.

48. 48
Lluvia (mm/hr)
Flujo (m3
/s)
Cuenca
Relación precipitación-escorrentía

49. 49
Lluvia (mm/hr)
Flujo (m3
/s)
Tiempo
Lluviayflujo
Flujo = f(Lluvia, propiedades cuenca hidrográfica)
Relación precipitación - escorrentía

50. 50
Modelo precipitación - escorrentía
Exceso
precipitación
Escorrentía
directa
Función
transferencia
Modelo hidrograma

51. 51
 Hidrograma, es cualquier gráfico que relaciona
alguna propiedad del flujo de agua de un cauce con
el tiempo.
 Estrictamente, es el gráfico que muestra la
variación del caudal de un río con el tiempo.
 Dicho gráfico muestra el
efecto integral de las
características físicas y
climáticas que gobiernan las
relaciones entre la
precipitación y escorrentía y
escorrentía en una cuenca.
HidrogramasHidrogramas

52. 52
Hidrogramas
Representación del caudal en función del
tiempo, expresando las variaciones
temporales de caudales o aportes de un río
en una sección determinada.

53. 53
Hidrogramas
Q
t (días)
1 2 3 4 5
(2) Lectura diaria
(5) Flujo medio diario
(1) Lectura ocasional
(3) Caudal pico
(4) Registro
contínuo

54. 54
• La Variación temporal de la escorrentía superficial, puede
visualizarse mejor a través de hidrogramashidrogramas, donde puede
apreciarse la variación cíclica estacional, con valores altos o
picos en períodos húmedos, o época de lluvias, y valores bajos
o nulos en períodos secos o de estiaje.
HidrogramasHidrogramas

55. 55
Histograma de caudales mediosHistograma de caudales medios
mensuales,mensuales, Río Guarapiranga (Brasil)Río Guarapiranga (Brasil)

56. 56
0.0
25.0
50.0
75.0
CaudalMedioMensual
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC
Meses
Histograma de Caudales Medios Mensuales - Río Majes
Histograma de caudales medios mensuales

57. 0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
110.00
1913/14
1915/16
1917/18
1919/20
1921/22
1923/24
1925/26
1927/28
1929/30
1931/32
1933/34
1935/36
1937/38
1939/40
1941/42
1943/44
1945/46
1947/48
1949/50
1951/52
1953/54
1955/56
1957/58
1959/60
1961/62
1963/64
1965/66
1967/68
1969/70
1971/72
1973/74
1975/76
1977/78
1979/80
1981/82
1983/84
1985/86
1987/88
1989/90
1991/92
1993/94
1995/96
1997/98
1999/00
2001/02
2003/04
AÑOS
Caudal(m
3
/s)
Qnormal = 30.2 m3
/s
Comportamiento multianual del caudalComportamiento multianual del caudal
del río Chancay-Lambayequedel río Chancay-Lambayeque

58. 58
Comportamiento multianual del caudalComportamiento multianual del caudal
del río Rimacdel río Rimac

59. 59
Histograma de caudales medios anuales, Río
Guarapiranga (Brasil)

60. 60
Disponibilidades de agua
 Análisis de frecuenciasAnálisis de frecuencias de caudales o volúmenes medios
mensuales, obteniéndose curvas de duracióncurvas de duración, en las que
se puede determinar caudales a diferentes porcentajes de
probabilidad de ocurrencia;
 Análisis de frecuencias:Análisis de frecuencias: se ordenan datos, en forma
decreciente, se les asigna una frecuencia de ocurrencia,
estimada con fórmula de Weibull:
F = m/(n + 1)F = m/(n + 1)
 Al graficar datos ordenados y sus respectivas
frecuencias, se obtiene curvas de duracióncurvas de duración.

61. 61
Curvas de duración
• Curva de duración es un procedimiento gráfico para
análisis de frecuencia de datos de caudales.
• Representa la frecuencia acumulada de ocurrencia de
un caudal determinado.
• Gráfica que tiene caudal (Q) como ordenada y
número de días del año (generalmente expresados en
% de tiempo) en que ese caudal es excedido o
igualado, como abscisa.
• Ordenada Q para cualquier porcentaje de
probabilidad, representa magnitud del flujo en un año
promedio, que espera que sea excedido o igualado un
porcentaje, P, del tiempo.

62. 62
Curvas de duración
Por medio de estas curvas se definen el :
o Caudal característico máximo: Caudal rebasado 10 días
al año.
o Caudal característico de sequía: Caudal rebasado 355
días al año.
o Caudal de aguas bajas: caudal excedido 275 días al año
o el 75 % del tiempo.
o Caudal medio anual:
altura de un rectángulo
de área equivalente al
área bajo la curva de
duración.

63. 63
Curvas de duración, río Guarapiranga (Brasil)

64. 64
Curvas de duración, río Ica
QQ7575

65. 65
Curvas de duración, río Guarapiranga (Brasil)

66. Separación del flujo base

67. Metodos gráficos de separación del flujo base

68. Metodos gráficos de separación del flujo base

69. Metodos gráficos de separación del flujo base

71. La duración del exceso de precipitación es el
tiempo que tarda en producirse el exceso de
precipitación. No se refiere al tiempo de la
respuesta fluvial real en el hidrograma. Los
hidrogramas se identifican por medio del período
de duración. Por ejemplo, un hidrograma
unitario de 6 horas muestra el impacto de 6 horas
de exceso de precipitación.
La curva o rama ascendente es la parte del
hidrograma entre el punto donde el flujo
comienza a ascender y el caudal máximo.
La curva o rama de recesión, o descendente, es la
parte del hidrograma entre el caudal máximo y el
punto donde el flujo vuelve a un estado
relativamente estacionario.
El punto de inflexión es el punto en la curva de
recesión del hidrograma donde comienza el
descenso de la pendiente del gráfico. Este punto
indica el momento en que el caudal base vuelve a
cobrar mayor importancia para el flujo total que
la escorrentía directa.
TERMINOLOGÍA DE LA TEORÍA DEL HIDROGRAMA UNITARIO