Este documento describe los procesos de escorrentía, incluyendo la escorrentía superficial, el interflujo y los factores que afectan la infiltración. Explica que la escorrentía superficial puede ocurrir por exceso de infiltración o saturación del suelo, y describe varios procesos como la retroalimentación por transmisividad y las crestas de agua subterránea que contribuyen al interflujo. El objetivo es comprender cómo el agua de lluvia y deshielo se mueve a través del suelo y llega rápid

1. HIDROLOGÍA
MODULO 2
PROCESOS DE ESCORRENTÍA
SECCIÓN 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ESCORRENTÍA

2. DEFINICIÓN GENERAL DE
ESCORRENTÍA
• La escorrentía es aquella parte de la lluvia, del agua de deshielo y/o del
agua de irrigación que en lugar de infiltrarse en el suelo se desplaza sobre
la superficie del suelo, hacia el cauce fluvial. A veces se denomina
escorrentía superficial o de superficie.
• Para ciertos fines, sin embargo, la definición de escorrentía también
abarca el agua que llega al cauce fluvial con relativa rapidez justo debajo
de la superficie. Junto con la escorrentía superficial, este flujo, que se
denomina interflujo o flujo subsuperficial, forma el volumen de agua que
en hidrología se conoce generalmente como escorrentía.

4. Papel en el proceso de predicción de
crecidas

5. • El motivo principal por el cual estudiamos el proceso de escorrentía
es la necesidad de estimar la cantidad de agua que alcanza
rápidamente el cauce fluvial. La escorrentía es el componente más
importante de la predicción de crecidas y puede consistir de agua
pluvial o del agua producida por el derretimiento de la nieve y del
hielo. Las condiciones en la cuenca hidrológica determinan la
proporción de lluvia o nieve que se transforma en escorrentía. Si
sabemos qué cantidad de agua nos podemos esperar en forma de
escorrentía, podemos utilizar otras herramientas, como el
hidrograma unitario, para calcular el caudal correspondiente que se
descargará en el cauce.

7. • El movimiento del agua del suelo es el resultado de tres procesos físicos:
entrada, transmisión y almacenamiento. El proceso de entrada, que se
denomina más comúnmente infiltración, ocurre en el límite entre el agua
y la superficie del suelo. La transmisión es la percolación, tanto vertical
como horizontal, que puede producirse en toda la profundidad de la capa
del suelo. El almacenamiento puede ocurrir en cualquier parte del perfil
del suelo y se manifiesta como un aumento en la humedad del suelo.
• En términos generales, las condiciones ambientales que influyen en estos
tres procesos se dividen en dos categorías principales: las de origen
natural y las que se originan en la actividad humana. Las condiciones
naturales pueden influir de varias formas en dichos procesos, pero la
actividad humana suele reducir la cantidad de agua que penetra en el
perfil del suelo y, por consiguiente, aumenta la escorrentía en la superficie
del suelo.

8. Términos generales relacionados con
la escorrentía

9. • Empleamos los términos cuenca, cuenca de drenaje y cuenca
hidrológica (o hídrica) para describir el área que contribuye a
la escorrentía. En general, la escorrentía comienza en la
divisoria de las aguas que marca el perímetro de la cuenca.
Toda la escorrentía dentro de una cuenca drena en un único
sitio en la salida de la cuenca.

10. • El caudal base o flujo base es el suministro de agua a largo plazo que mantiene
siempre al menos un poco de agua en el cauce, incluso durante los períodos
prolongados de sequía. El caudal base proviene del agua que ha percolado hasta el
almacenamiento profundo.
• La infiltración es el movimiento del agua hacia abajo a través de la superficie del
suelo. Aunque a menudo se usa como equivalente de percolación, en realidad el
término percolación se refiere al movimiento del agua dentro del suelo, mientras
la infiltración se refiere específicamente al proceso por el cual el agua penetra la
superficie del suelo.
• La escorrentía superficial es el movimiento del agua sobre la superficie del suelo
hacia el cauce fluvial.
• El interflujo es el movimiento relativamente rápido del agua debajo de la
superficie del suelo hacia el cauce fluvial que típicamente se produce durante las
72 horas después de que el agua se infiltre en la superficie. Este proceso es más
común en las áreas donde el suelo es profundo.
• La escorrentía, que a veces se denomina escorrentía directa, puede referirse sólo
la escorrentía superficial, pero a veces se utiliza para hablar de la combinación de
la escorrentía superficial más el interflujo. Por lo tanto, suele representar el
movimiento al cauce fluvial del agua que no forma parte del caudal base.

11. Términos relacionados con la
infiltración

12. • La tasa de infiltración es la cantidad de agua que puede
penetrar el suelo en un período específico. Se expresa en
términos de profundidad por unidad de tiempo; por
ejemplo: 10 milímetros por hora.
• La capacidad de infiltración es el límite superior de la
tasa de infiltración. Incluye la infiltración en la superficie
y la percolación, y se expresa en términos de
profundidad por unidad de tiempo; por ejemplo: 15
milímetros por hora.
• Si el índice de precipitación es menor o igual a la
capacidad de infiltración, no se produce escorrentía
superficial.

13. Si el índice de precipitación excede la capacidad de infiltración, se produce escorrentía
superficial.
La escorrentía superficial equivale al índice de pluviosidad o la velocidad de deshielo
menos la capacidad de infiltración.
Por ejemplo, si el índice de pluviosidad aumenta a 25 milímetros por hora pero la
capacidad de infiltración sigue siendo 15 milímetros por hora, el índice de pluviosidad
es 10 milímetros por hora mayor que la capacidad de infiltración. Los 10 milímetros por
hora que no se infiltran se transforman en escorrentía superficial.

14. Preguntas de repaso:
• 1. En términos simples, la escorrentía es aquella parte de la lluvia, agua
de deshielo y agua de irrigación que alcanza rápidamente el cauce fluvial
_____.
(Elija la mejor opción.)
• a) sobre superficies impermeables
b) sobre o debajo de la superficie
c) a través del suelo
d) como caudal base aumentado
• 2. Cuando el índice de pluviosidad equivale a la capacidad de infiltración,
_____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• a) el agua puede infiltrarse y posiblemente contribuir al interflujo
b) el suelo nunca alcanza el punto de saturación a menos que llueva más
fuerte
c) no puede infiltrar más agua
d) cualquier aumento posterior en la intensidad de la lluvia causará
escorrentía superficial

15. Respuestas correctas
• 1. En términos simples, la escorrentía es aquella parte de la lluvia,
agua de deshielo y agua de irrigación que alcanza rápidamente el
cauce fluvial _____.
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción b) sobre o debajo de la
superficie.
• 2. Cuando el índice de pluviosidad equivale a la capacidad de
infiltración, _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• Las respuestas correctas son:
a) el agua puede infiltrarse y posiblemente contribuir al interflujo, y
d) cualquier aumento posterior en la intensidad de la lluvia causará
escorrentía superficial

16. HIDROLOGÍA
MODULO 2
PROCESOS DE ESCORRENTÍA
SECCIÓN 2. TRAYECTORIAS DE LA ESCORRENTÍA

17. Procesos de escorrentía
Escorrentía superficial

18. • Durante un episodio de lluvia o de deshielo, pueden
producirse dos tipos de escorrentía superficial.
• El flujo superficial por exceso de infiltración se produce en los
suelos que no están saturados. De hecho, el suelo puede estar
muy seco, pero debido a las propiedades del suelo o de la
cubierta del suelo el proceso de infiltración no puede
absorber el agua producida por un aguacero o un deshielo
rápido.
• El flujo superficial por exceso de saturación se produce
cuando el suelo está saturado y no queda espacio para que se
infiltre más agua. Esto puede ocurrir incluso en suelos que
normalmente, en condiciones subsaturadas, permiten la
infiltración de grandes cantidades de agua.

19. Flujo superficial por exceso de
infiltración
• El exceso de infiltración es el resultado de un índice
de pluviosidad o una velocidad de deshielo que
excede la capacidad de infiltración. El agua que no
puede infiltrarse se convierte en escorrentía
superficial.

20. Flujo superficial por exceso de
infiltración
• Por ejemplo, si el suelo tiene una capacidad de infiltración de
15 milímetros por hora y llueve a un ritmo de 25 milímetros
por hora, el índice de pluviosidad excede la capacidad de
infiltración a razón de 10 milímetros por hora. Dichos 10
milímetros de agua por hora se convierten en flujo superficial
por exceso de infiltración, incluso si el suelo subyacente está
seco.

21. • El fenómeno de exceso de infiltración se observa con mayor
frecuencia durante episodios de lluvia breves e intensos. Es
también más común en zonas con suelos con alto contenido
de arcilla cuya superficie ha sido alterada por la compactación
del suelo, urbanización o incendios.
• El flujo superficial por exceso de infiltración se denomina
también flujo hortoniano

22. Flujo superficial por exceso de
saturación
• El exceso de saturación se produce cuando las capas del suelo
se saturan hasta tal punto que ya no permiten la infiltración
de más agua.
• Esto es más común en episodios de lluvia leve a moderada de
larga duración, o bien durante el último de una serie de
episodios sucesivos de precipitación y/o deshielo.

23. Flujo superficial por exceso de
saturación
• Por ejemplo, considere una tormenta que produce un índice
de pluviosidad constante de 10 milímetros por hora durante
cuatro horas. Al cabo de tres horas de infiltración, el suelo
queda saturado. Durante la cuarta hora del episodio, al ritmo
de 10 mm/h el agua ya no puede infiltrarse en el suelo
saturado y se convierte en flujo superficial por exceso de
saturación.

24. El fenómeno de flujo superficial por exceso de saturación puede producirse siempre que
el suelo esté mojado, aunque es más común en climas húmedos en cuencas llanas o con
pendientes poco pronunciadas
La fotografía anterior muestra un terreno cultivado, donde el suelo típicamente es capaz
de absorber grandes cantidades de agua. La presencia de agua estancada durante un
episodio de lluvia leve sugiere que la saturación del suelo impide la infiltración de más
agua. El resultado es el flujo superficial por exceso de saturación.

25. Interflujo

26. • El interflujo, que también se conoce como flujo subsuperficial, es el
flujo relativamente rápido hacia el cauce fluvial que se produce
debajo de la superficie. Aunque es más rápido que el caudal base,
suele ser más lento que la escorrentía superficial. En ciertos casos,
el interflujo puede ser un factor tan importante como la escorrentía
superficial para el pronóstico de los aumentos rápidos en el nivel
del cauce fluvial. De hecho, en las regiones con altas tasas de
infiltración y terreno empinado el interflujo puede ser el proceso
predominante en la reacción en los ríos tras un episodio de lluvia o
el deshielo.
• Este proceso es más frecuente en zonas húmedas con suelos
profundos. No obstante, el interflujo puede aportar una cantidad
considerable de agua en las regiones con suelos poco profundos si
existe una capa impermeable (por ejemplo, de roca firme) debajo
de la capa de suelo de superficie, que es más permeable.

27. Retroalimentación por transmisividad

28. • Un proceso de escorrentía que contribuye al interflujo es la
retroalimentación por transmisividad. Este proceso ocurre cuando
se activa una red de macroporos después de un período de rápida
infiltración.
• Los macroporos son espacios vacíos y conductos naturales en el
suelo que se transforman en rutas preferentes para el movimiento
del agua cuesta abajo. Los macroporos pueden formarse de
diversas maneras, por ejemplo la descomposición de las raíces de
las plantas, los túneles de los animales e insectos y las reacciones
químicas entre el agua y los minerales del suelo.
• Las redes de macroporos son más extensas en zonas con suelos
profundos que contienen cantidades considerables de materia
orgánica. Por lo tanto, es más probable que haya un interflujo
sustancial por las redes de macroporos en las regiones de clima
húmedo.

29. Contacto suelo-roca

30. • La existencia de una superficie de contacto suelo-roca intensifica el
interflujo. Suele haber contacto suelo-roca en zonas con topografía
empinada, donde la capa del suelo es considerablemente más
permeable que la roca sólida subyacente. El agua de lluvia o
deshielo se infiltra en poco tiempo hasta la superficie de contacto
con la roca y después se desplaza rápidamente cuesta abajo a lo
largo de dicha superficie.
• A veces existe una característica llamada fragipán. Las capas de
fragipán son de baja permeabilidad, como la roca o la arcilla, y
pueden también contribuir a concentrar el flujo subsuperficial
lateral. Las zonas de fragipán, que pueden existir en niveles
relativamente poco profundos, juegan un rol importante en la
intensificación del interflujo e incluso de la escorrentía superficial
una vez que las capas de suelo arriba de ellas queden saturadas.

31. Crestas de agua subterránea

32. • Este proceso se observa en cuencas de drenaje empinadas en las
cuales la capa freática está mucho más próxima a la superficie cerca
del cauce fluvial que en lugares más alejados del mismo.
• Cerca del cauce fluvial, el agua de lluvia o deshielo alcanza el nivel
del agua subterránea más rápidamente de lo que es el caso cuesta
arriba, más lejos del arroyo. El nivel de la capa freática sube más
rápidamente cerca del cauce fluvial que en las zonas más alejadas y
crea una cresta de agua subterránea en proximidad del arroyo. El
gradiente entre la cresta de agua subterránea y el cauce fluvial
provoca un interflujo más rápido hacia el arroyo.
• En algunos casos la cresta de agua subterránea alcanza la superficie
del suelo y produce un flujo superficial por exceso de saturación
que contribuye a la escorrentía superficial

33. Agua existente antes del evento de
precipitación

34. • Cierta parte del interflujo que llega rápidamente al cauce
fluvial no es necesariamente el producto del episodio de lluvia
actual. En estos casos, las capas del suelo ya contienen una
cantidad considerable de agua que es desplazada a medida
que más agua infiltra en el suelo. El agua que entra en el
arroyo inmediatamente después de una lluvia o de un período
de deshielo rápido puede pertenecer a un evento de
precipitación anterior, es decir que se trata de agua existente
antes del evento de precipitación. Varios estudios han
demostrado que a menudo en las regiones de clima húmedo
el agua existente antes del evento de precipitación es el factor
que contribuye en mayor medida a los aumentos rápidos en el
nivel de los cursos fluviales.

35. Preguntas de repaso:
• 1. ¿Qué tipo de escorrentía superficial es más probable después de una lluvia intensa de 30 minutos de
duración?
(Elija la mejor opción.)
• a) flujo superficial por exceso de saturación
b) flujo superficial por exceso de infiltración
• 2. ¿Qué tipo de escorrentía superficial es más probable después de 48 horas de llovizna constante en un
bosque?
(Elija la mejor opción.)
• a) flujo superficial por exceso de saturación
b) flujo superficial por exceso de infiltración
• 3. ¿Qué tipo de escorrentía superficial es más probable en un llano con manto vegetal denso?
(Elija la mejor opción.)
• a) flujo superficial por exceso de saturación
b) flujo superficial por exceso de infiltración
• 4. ¿Qué tipo de escorrentía superficial es más probable en una zona urbana?
(Elija la mejor opción.)
• a) flujo superficial por exceso de saturación
b) flujo superficial por exceso de infiltración
• 5. Aunque el agua que existe antes de un episodio de lluvia considerable puede contribuir a la escorrentía como
“agua existente antes del evento de precipitación”, nunca constituye un componente principal de la escorrentía.
(Elija la mejor opción.)
• a) verdadero
b) falso

36. • 6. El interflujo puede ser más importante que la escorrentía superficial en la generación de un
aumento rápido del nivel de los arroyos en _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• a) entornos urbanos
b) terreno en pendiente con vegetación densa
c) regiones en las que hay roca madre impermeable debajo de una capa de suelo permeable
d) zonas quemadas
• 7. Los macroporos _____ el interflujo porque crean _____ para el flujo del agua.
(Elija la mejor opción.)
• a) aumentan | superficies horizontales
b) aumentan | trayectorias preferenciales
c) reducen | superficies horizontales
d) reducen | trayectorias preferenciales
• 8. La formación de crestas de agua subterránea reduce el flujo al cauce porque bloquea el
interflujo.
(Elija la mejor opción.)
• a) verdadero
b) falso

37. Respuestas correctas y explicación
• 1. ¿Qué tipo de escorrentía superficial es más probable después de una lluvia intensa de
30 minutos de duración?
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción b) flujo superficial por exceso de infiltración
• 2. ¿Qué tipo de escorrentía superficial es más probable después de 48 horas de llovizna constante
en un bosque?
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción a) flujo superficial por exceso de saturación
• 3. ¿Qué tipo de escorrentía superficial es más probable en un llano con vegetación densa?
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción a) flujo superficial por exceso de saturación
• 4. ¿Qué tipo de escorrentía superficial es más probable en una zona urbana?
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción b) flujo superficial por exceso de infiltración
• 5. Aunque el agua que existe antes de un episodio de lluvia considerable puede contribuir a la
escorrentía como “agua existente antes del evento de precipitación”, nunca constituye un
componente principal de la escorrentía.
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción b) falso

38. • 6. El interflujo puede ser más importante que la escorrentía superficial en la
generación de un aumento rápido del nivel de los arroyos en _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• Las respuestas correctas son las opciones b) y c). El interflujo puede ser un factor
más importante que la escorrentía superficial para los pronósticos de caudal,
especialmente en las regiones con perfiles de suelo profundos y bien desarrollados
y/o terreno en pendiente. De hecho, en las zonas con clima húmedo y topografía
accidentada es común que el interflujo contribuya considerablemente a la
escorrentía.
• 7. Los macroporos _____ el interflujo porque crean _____ para el flujo del agua.
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción b) aumentan | trayectorias preferenciales
• 8. La formación de crestas de agua subterránea reduce el flujo al cauce porque
bloquea el interflujo.
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción b) falso

39. HIDROLOGÍA
MODULO 2
PROCESOS DE ESCORRENTÍA
SECCIÓN 3. PROPIEDADES DE LA CUENCA

40. ¿Qué es la geomorfología
La geomorfología es el estudio de las formas de la superficie de la Tierra, es
decir, el relieve, y los procesos que las produce. La comprensión de la
geomorfología de una cuenca nos permite identificar las características de
escorrentía que podemos esperar en la zona

41. Área de aporte y volumen de
escorrentía
• El tamaño del área de aporte de la
lluvia en una cuenca influye
directamente en el volumen total de
escorrentía que drena de la cuenca.
• No parecerá sorprendente que la
comparación de una lluvia uniforme
sobre una cuenca más grande y otra
más pequeña revela que la más grande
produce un mayor volumen de
escorrentía. En igualdad de
circunstancias, un área de drenaje el
doble del tamaño puede generar dos
veces el volumen de escorrentía que la
cuenca de menos extensión.

42. • Como en la mayoría de los casos
las tormentas sólo cubren parte
de una cuenca, la situación más
común es que el volumen de
escorrentía no estará
determinado por el tamaño total
de la cuenca, sino por el área de
aporte, que es la parte de la
cuenca que ha sido afectada por
la tormenta

43. Tamaño de la cuenca y desarrollo
temporal
• De forma análoga, considere dos
cuencas de forma similar, una más
grande que la otra. La escorrentía
que se desplaza del punto más
lejos aguas arriba de la cuenca
más grande tiene que recorrer una
mayor distancia y, por lo tanto,
tarda más en alcanzar la salida de
la cuenca que la escorrentía que
proviene del punto más lejos
aguas arriba de la cuenca más
pequeña. Además, es probable
que una tormenta sólo afecte a
una parte de la cuenca más
grande en un momento dado,
mientras que puede cubrir toda la
cuenca más pequeña.

44. Forma de la cuenca
• La forma de la cuenca también
influye en la magnitud y el
desarrollo temporal del caudal
máximo en la salida de la cuenca.
• Considere dos cuencas de área
igual, pero una de forma larga y
estrecha, y la otra más ancha.
Considere ahora el recorrido de la
escorrentía a medida que se
desplaza desde el punto más
lejano de la cuenca hasta la salida
correspondiente. La escorrentía
de la cuenca más ancha llegará
más rápidamente a la salida de la
cuenca.

45. Forma de la cuenca
• Además, es más probable que el
agua proveniente de varios
lugares de esta cuenca alcance la
salida al mismo tiempo, lo cual
produce un caudal máximo mayor.
En contraste, es menos probable
que el agua proveniente de
distintos lugares de la cuenca larga
y estrecha llegue al mismo
tiempo.

46. Meandros fluviales
• Los meandros del cauce fluvial aumentan la distancia que el
agua debe recorrer desde el comienzo hasta el final del curso
del río.

47. • Considere una cuenca con
cauces fluviales sinuosos. Si
elimináramos todos los
meandros, el agua recorrería
una distancia menor. Esto
también reduciría el tiempo
que tarda el agua en alcanzar la
salida de la cuenca y el tiempo
disponible para que el agua se
infiltre en el suelo a través del
fondo del lecho fluvial.
• Los meandros aumentan el
tiempo de viaje de la
escorrentía a través de la
cuenca y pueden reducir el
volumen de escorrentía en
general

48. Pendiente de la cuenca
• Otro factor importante es la cantidad de
sedimento transportado por el agua. La
erosión es el resultado de la eliminación
del sedimento del suelo por parte del agua.
Aunque depende del tipo de suelo y de la
vegetación, por lo general la erosión
aumenta a medida que aumenta la
pendiente. Cuando el agua transporta
mucho sedimento, los poros en la
superficie del suelo que normalmente
podrían permitir la penetración del agua
pueden taparse, reduciendo de este modo
la capacidad de infiltración.
• En términos generales, cuanto más
empinados la ladera y los canales de
drenaje, tanto más rápida será la respuesta
del flujo y tanto mayores las descargas
máximas.

49. Pendiente de la cuenca
• La pendiente de una cuenca influye en la
cantidad y el desarrollo temporal de la
escorrentía.
• A medida que aumenta la pendiente de
la topografía, entran en juego varios
factores. En primer lugar, el contacto del
agua con la superficie y no es
perpendicular. En las pendientes, la
fuerza de gravedad ya no atrae el agua
directamente hacia el suelo, de forma
que una mayor parte se convierte en
escorrentía superficial.
• Otro factor es el movimiento del agua
sobre la superficie terrestre. A medida
que aumenta la pendiente del suelo, el
agua se desplaza con mayor rapidez y
queda menos tiempo en contacto con la
superficie, lo cual reduce el tiempo que
puede infiltrarse.

50. Rugosidad
La “rugosidad”de un cauce fluvial aumenta con la presencia de piedras, vegetación y
escombros. Cuando eliminamos la vegetación y cubrimos el lecho fluvial con cemento
para crear un canal, reducimos su rugosidad. El factor de rugosidad influye directamente
en la rapidez con que el agua se desplaza por el canal y en la altura del nivel máximo.
La ecuación de Manning se usa muy a menudo en hidrología para calcular el factor de
rugosidad.

51. Cuanto mayor la rugosidad, tanto más turbulento será el flujo. Un flujo más turbulento
produce una escorrentía más lenta y flujos menos rápidos. El resultado es más tiempo
para la infiltración y la creación de una onda de crecida más ancha con descargas
máximas menores de lo que es el caso en situaciones de escorrentía más rápida.
Por otro lado, la reducción de la rugosidad del canal produce flujos más rápidos y
caudales máximos mayores

52. Densidad de drenaje
Denominamos densidad de drenaje a la suma de la longitud de todos los canales en el
interior de la cuenca dividida por el área de la cuenca. La densidad de drenaje es una de
las características más importantes para evaluar la escorrentía potencial.
Una cuenca de drenaje con muchos afluentes tiene una densidad de drenaje mayor que
una cuenca con pocos afluentes. Cuando la densidad de drenaje es mayor, la cuenca
puede drenar de forma más eficiente después de una tormenta. Cuando el drenaje es más
eficiente, el agua se desplaza más rápidamente a los arroyos y riachuelos, con el
resultado de que los caudales máximos de las tormentas son mayores y se producen más
rápidamente.
Normalmente, las cuencas con densidades de drenaje menores tienen suelos profundos y
bien desarrollados. En este caso, es más probable que el agua penetre el suelo en lugar
de convertirse en escorrentía superficial y pasar a formar parte de la red de canales
fluviales.

53. Urbanización
La urbanización suele alterar las superficies naturales del suelo y de los cauces fluviales
de las cuencas. Los factores tales como la permeabilidad de la superficie, el tamaño de
la cuenca, la densidad de drenaje, la rugosidad, la longitud y la pendiente del canal
pueden verse afectados de forma tal que la escorrentía adquiere mayor magnitud y
velocidad

54. • En las zonas urbanas, la
mayor cobertura de
pavimentación,
edificios y suelos
compactos impide la
infiltración del agua de
lluvia y deshielo en
comparación con la
superficie natural del
suelo. Esto puede
aumentar en gran
medida la magnitud de
la escorrentía

55. • Las características urbanas,
como los arcenes de las calles
y los muros de contención
pueden dividir una cuenca
natural en subcuencas más
pequeñas. Las zonas de
drenaje más pequeñas
responden mucho más
rápidamente a las lluvias
localizadas que una cuenca
más grande.

56. • Las redes viarias, las cunetas y los sistemas de drenaje pluvial
funcionan como una red de afluentes y aumentan la densidad
de drenaje. Una mayor densidad de drenaje resulta en una
escorrentía más rápida hacia los cauces fluviales

57. • En comparación con un lecho fluvial natural, las superficies de
las calles, las alcantarillas y los sistemas de drenaje pluvial
tienen superficies lisas. La menor rugosidad superficial
permite un movimiento mucho más rápido de la escorrentía
hacia los cauces fluviales principales de lo que sería el caso
bajo condiciones más naturales

58. • En las zonas urbanas, es común que se elimine la vegetación
de los ríos y a veces hasta se cubre el fondo de cemento, un
proceso denominado “canalización”. Esto también reduce la
rugosidad aumenta la velocidad del agua.

59. • A veces, las obras de canalización
implican enderezar el arroyo
urbano y eliminar los meandros.
• Esto reduce la distancia que el
agua atraviesa desde el comienzo
de la cuenca de drenaje. También
aumenta la pendiente, ya que el
cambio de elevación sigue siendo
igual, pero abarca una distancia
menor. La reducción de la
distancia del trayecto y el
aumento en la pendiente
producen una respuesta de
crecida mucho más rápida de la
escorrentía.

60. • En términos generales, los
entornos urbanos producen una
escorrentía más rápida, y una
mayor parte de la escorrentía
alcanza los ríos de lo que es el
caso en los entornos rurales.

61. Pregunta de repaso
• 1. La escorrentía suele ser más eficiente (es decir, es más rápida y
más abundante) cuando _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• a) aumenta la pendiente de la cuenca
b) se reduce las densidad de drenaje de la cuenca
c) aumenta rugosidad del canal
d) se eliminan los meandros del río
e) la cuenca tiene una forma estrecha y alargada en lugar de ser
redonda
• Respuestas correctas y explicación
• 1. La escorrentía suele ser más eficiente (es decir, es más rápida y
más abundante) cuando _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• Las respuestas correctas son las opciones a) y d).
• Fin de la sección tres: Propiedades de la cuenca

62. HIDROLOGÍA
MODULO 2
PROCESOS DE ESCORRENTÍA
SECCIÓN 4. PROPIEDADES DEL SUELO

63. • Las características del suelo de una
cuenca influyen fuertemente en
cómo se desarrolla la escorrentía.
Además de la textura del suelo,
tenemos que considerar otras
características importantes, como
la cubierta de la superficie, la
profundidad hasta las capas
impermeables y las
modificaciones del suelo
provocadas por la actividad
humana o por procesos naturales.

64. Procesos de formación del suelo

65. • La formación de los suelos, o pedogénesis, es el producto de varios
procesos naturales. Típicamente, los suelos se desarrollan de modo
tal que las capas superiores (los horizontes O y A) presentan el
mayor impacto de la vegetación y la meteorización, mientras las
capas inferiores (el horizonte C) se ven afectadas en una medida
mucho menor por dichos agentes.
• El clima es el factor más importante en la formación de los suelos,
ya que influye de forma directa en la meteorización del material
básico que los compone y es un factor determinante esencial de la
actividad biológica.
• Entre los demás factores naturales que participan en la formación
de los suelos cabe mencionar el tipo y la distribución de la
vegetación, la geología local, la actividad biológica, las reacciones
minerales y la topografía de la cuenca hidrológica. Estos factores
determinan la cantidad de agua de lluvia o deshielo que penetra en
el suelo y cómo se desplaza o se almacena en el suelo

66. Clasificación de la textura del suelo
• La textura del suelo se clasifica de acuerdo con el tamaño de
las partículas que lo componen. La arcilla tiene las partículas
y los espacios porosos más pequeños, seguida del limo y de
la arena, que tiene las partículas más grandes. La textura del
suelo es un factor muy importante para evaluar el potencial
de infiltración, movimiento y almacenamiento del agua del
suelo

67. • El triángulo de clasificación de
los suelos del Departamento de
Agricultura de EE.UU. (USDA) es
una herramienta de referencia
que nos permite clasificar los
suelos de acuerdo con la
composición de su textura. (2)
Por ejemplo, si tomamos una
muestra de suelo y
determinamos que tiene una
composición aproximada de
40 % limo, 40 % arena y 20 %
arcilla, el triángulo nos permite
clasificar el suelo como “marga”

68. Composición del suelo
El suelo puede componerse uno o varios tipos de texturas. Cuando el suelo contiene un
alto porcentaje de arena, el mayor espacio poroso permite que agua se infiltre y drene
más rápidamente. Estos tipos de suelos pueden absorbes cantidades relativamente
grandes de lluvia o agua de deshielo
• Los suelos con un contenido relativamente altos de arcilla
tienen un espacio poroso menor y, en consecuencia, tasas de
infiltración más bajas. Por lo tanto, los suelos en los que
predomina la arcilla tienen una capacidad menor de absorber
gran cantidad de agua

69. • Las partículas que componen el limo son de un tamaño
intermedio, entre la arena y la arcilla. Los suelos que
contienen un alto porcentaje de limo tienen tasas de
infiltración y drenaje más altos que la arcilla, pero no tan altos
como la arena

70. • Por consiguiente, durante una lluvia intensa o un período
de deshielo rápido los suelos arcillosos pueden producir
más escorrentía superficial que los suelos arenosos o
limosos. Por lo general, los suelos arenosos producen la
menor cantidad de escorrentía superficial.
• La información sobre la textura del suelo puede ayudarnos
a prever las posibilidades de almacenamiento de agua y de
escorrentía. Por supuesto que siempre debemos tener
presentes los aspectos específicos de la situación, como el
contenido de humedad del suelo y la intensidad de la lluvia
o del deshielo

71. • Aunque parece contrario a la intuición, los espacios porosos
más pequeños de los suelos arcillosos contienen una cantidad
total de espacio vacío mayor que la menor cantidad de
espacios porosos y más grandes de los suelos arenosos. Esto
significa que es posible que bajo condiciones de llovizna o de
deshielo lento la arcilla pueda contener más agua que la
arena

72. • No obstante, el agua drena más lentamente de los suelos
arcillosos que de los suelos arenosos. Esto implica que
después de una serie de episodios de lluvia, los suelos
arcillosos pueden permanecer saturados en el período entre
las tormentas y, por lo tanto, pueden producir una mayor
cantidad de escorrentía en los episodios de lluvia posteriores.

73. Perfil del suelo
• El perfil del suelo brinda información acerca de la profundidad
hasta la roca madre y las discontinuidades existentes en las
características del suelo como, por ejemplo, los cambios
verticales en la permeabilidad y las propiedades del suelo.

74. • Por lo general, las áreas donde el suelo es más
profundo tienen una mayor capacidad de absorber y
almacenar el agua. Es también más probable que en
estas áreas el interflujo sea mayor. En comparación, las
áreas donde el suelo es poco profundo suelen
saturarse más rápidamente y producir más escorrentía
dadas las mismas condiciones de suelo y precipitación

75. • Otra característica importante del perfil del suelo es la presencia de
capas impermeables o de baja permeabilidad en el perfil (que también
se conocen como fragipanes). Por ejemplo, considere una capa de arcilla
y roca de baja permeabilidad debajo de una capa superficial de suelo
arenoso. En esta zona, la lluvia o el agua de deshielo puede infiltrar
rápidamente la capa arenosa superior, pero percola lentamente a través
de la capa impermeable del perfil. Esto puede intensificar la escorrentía
y el interflujo en la zona.

76. • En algunas áreas, las reacciones minerales
producen capas relativamente impermeables
de depósitos de carbonato de calcio que se
denominan caliche

77. • Finalmente, la actividad biológica y química que tiene lugar en
el suelo puede crear macroporos. Recuerde que estos
conductos y espacios naturales aumentan tanto la velocidad
como el volumen de agua que puede desplazarse en sentido
vertical u horizontal por el perfil del suelo.

78. Propiedades de la superficie
• Las propiedades de la superficie del suelo pueden ser el factor más
importante que determina la escorrentía en algunas áreas. Si el
agua no puede penetrar la superficie del suelo, las características
del perfil del suelo subyacente carecen de importancia. Los
materiales de superficie impermeables, la compactación del suelo,
la deforestación y los incendios son algunos de los factores que
influyen en la infiltración en el perfil del suelo

79. Cuando cubrimos la superficie del suelo con materiales impermeables como el cemento
y el asfalto, reducimos la cantidad de agua que puede infiltrar el suelo. Además, la
compactación del suelo reduce las tasas de infiltración y percolación, así como la
capacidad de almacenamiento de humedad del suelo. En términos generales, la
actividad humana reduce la infiltración y el almacenamiento, y aumenta escorrentía
superficial

81. • La deforestación puede influir en la infiltración y la
escorrentía. En ausencia de materia vegetal en la
superficie, el agua se desplaza más rápidamente. Esto
significa que el agua tiene menos tiempo para infiltrarse en
el suelo. Además, es probable que la escorrentía de las
zonas deforestadas contenga más sedimento. La carga de
sedimentos puede ocupar espacio en el cauce fluvial que
de otra forma estaría disponible para un aumento en el
caudal. Como resultado, es más probable que en las zonas
deforestadas se produzcan episodios de escorrentía más
intensos que producen fuertes cargas de sedimentos hacia
los cauces fluviales

82. • La deforestación causada por los incendios puede acarrear
consecuencias más graves para la escorrentía posterior.
Además de los típicos problemas relacionados con la
deforestación, los incendios pueden alterar la superficie del
suelo y dejarla temporalmente hidrófoba, es decir, incapaz
de absorber el agua. Esto ocurre especialmente en las
pinedas, porque los aceites y las resinas de los árboles se
vaporizan y se incorporan al suelo, creando una capa
hidrófoba en o cerca de la superficie. A menudo, la
gravedad de la escorrentía y de la carga de sedimentos se
puede observar por la erosión de los troncos de los árboles
y los depósitos aluviales que quedan después de la crecida.

83. Preguntas de repaso:
• 1. En comparación con los suelos arenosos, los suelos arcillosos tienen mayores probabilidades de _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• a) producir más escorrentía durante períodos extendidos de llovizna
b) producir más escorrentía durante tormentas intensas
c) permanecer húmedos durante más tiempo después de un episodio de lluvia
e) contener un volumen de agua menor cuando están saturados
• 2. Es más probable que se produzca flujo superficial por exceso de infiltración durante una lluvia intensa en
suelos _____.
(Elija la mejor opción.)
• a) arcillosos
b) limosos
c) arenosos
e) margosos
• 3. La saturación del perfil del suelo ocurre más rápidamente cuando hay.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• a) roca madre poco profunda
b) urbanización
c) un fragipán a poca profundidad
d) roca madre muy profunda
• 4. Normalmente, la deforestación no resulta en _____.
(Elija la mejor opción.)
• a) más escorrentía superficial
b) mayor peligro de inundaciones
c) mayor transporte de sedimentos
d) más infiltración

84. Respuestas correctas y explicación
• 1. En comparación con los suelos arenosos, los suelos arcillosos tienen mayores
probabilidades de _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• Las respuestas correctas son b) producir más escorrentía durante tormentas
intensas y c) permanecer húmedos durante más tiempo después de un episodio
de lluvia.
• 2. Es más probable que se produzca flujo superficial por exceso de infiltración
durante una lluvia intensa en suelos _____.
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción a) arcillosos.
• 3. La saturación del perfil del suelo ocurre más rápidamente cuando hay
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• Las respuestas correctas son a) roca madre poco profunda y c) un fragipán a poca
profundidad.
• 4. Normalmente, la deforestación no resulta en _____.
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción d) más infiltración

85. HIDROLOGÍA
MODULO 2
PROCESOS DE ESCORRENTÍA
SECCIÓN 5. CONCEPTOS BÁSICOS DE MODELADO DE ESCORRENTÍA

86. Se han desarrollado varios modelos, desde los más simples hasta los muy complejos,
para analizar y pronosticar los factores involucrados en la producción de escorrentía. El
modelo específico que usted elija dependerá del tipo de información que necesite y del
uso que se hará de los resultados.
La cantidad y los tipos de suposiciones empleadas en el modelo, los tipos de datos que
se necesitan y el nivel de complejidad son factores importantes a la hora de elegir el
modelo

87. Métodos simples de modelado de la
escorrentía
A un nivel muy básico, un modelo simple de escorrentía de lluvia podría limitarse a
calcular la cantidad de lluvia que escapa sobre una superficie sólida. Un buen ejemplo
de esto es un estacionamiento con superficie de cemento o asfaltada. Como no hay
ninguna zona de suelo desnudo, no hay infiltración. La cantidad de escorrentía que
produce el estacionamiento equivale prácticamente a la cantidad de agua que precipita
o, dicho de otra manera, la lluvia constituye la entrada y la escorrentía, la salida

88. Modelo racional
Una de las situaciones hidrológicas más fáciles de modelar es la escorrentía máxima de
un área pequeña, menor de 80 hectáreas (200 acres). El modelo racional utiliza la
intensidad de la lluvia, el área y un factor de uso del suelo para estimar sólo el caudal
máximo. Observe que no hay ningún cálculo temporal asociado con el caudal máximo
derivado con este método.
La ecuación del método racional es la siguiente:
Escorrentía máxima, Qp = CIA/360 (unidades métricas)
Escorrentía máxima, Qp = CIA (unidades inglesas)
C es el coeficiente de escorrentía por uso del suelo, que es adimensional. Cuando se
utilizan unidades métricas, I es la intensidad de lluvia en milímetros por hora y A es el
área expresada en hectáreas. Es necesario aplicar un factor de conversión de 1/360 para
calcular la escorrentía máxima en metros cúbicos por segundo.
Cuando se utilizan unidades inglesas, se emplea el mismo el coeficiente C, el valor de I
es la intensidad media de lluvia en pulgadas por hora y A es el área expresada en acres.
La escorrentía máxima se calcula en pies cúbicos por segundo

89. • El valor del coeficiente C se
obtiene consultando una tabla de
los tipos de usos del suelo.
• El modelo racional se utiliza para
calcular la escorrentía máxima en
áreas pequeñas, como
estacionamientos, terrenos
cultivados o jardines públicos. Se
utiliza principalmente en cuencas
pequeñas en las cuales la
cobertura de las superficies
impermeables es un factor
importante.
• Este método no proporciona una
buena manera de tener en cuenta
la infiltración.

90. Modelos hidrológicos complejos

91. Mientras los modelos hidrológicos simples están limitados por suposiciones y cálculos,
los modelos más complejos nos permiten representar mejor las distintas partes del ciclo
hidrológico. Este diagrama nos permite apreciar la complejidad del espectro de factores
naturales y humanos que los modelos hidrológicos pueden tomar en cuenta.
Este modelo en particular muestra las entradas de agua y su movimiento a través de un
sistema hidrológico conceptualizado

92. Modelos agrupados
El enfoque más básico para lograr un modelado complejo de la escorrentía de una
cuenca es el método de “agrupación”. Este tipo de modelo hidrológico considera una
determinada área de drenaje como una sola unidad y emplea entradas hidrológicas y
meteorológicas promediadas para toda la cuenca. La salida de un modelo agrupado
suele ser un hidrograma para la salida de la cuenca.
Tradicionalmente, debido a los métodos de recaudación de datos y a las limitaciones del
software el uso de los modelos agrupados ha sido casi obligatorio, y los modelos
agrupados siguen siendo útiles para generar información de guía acerca de crecidas, ya
que requieren menos datos de entrada y potencia computacional que los métodos más
modernos. No obstante, gracias a la disponibilidad de nuevas tecnologías geoespaciales
los modelos agrupados están siendo suplantados por métodos que aprovechan la
información espacial más detallada para examinar las cuencas a una escala más fina

93. Modelos semidistribuidos
El modelo semidistribuido es una variante del método por agrupación. Para utilizar este
enfoque, se subdivide la cuenca en las subcuencas de las cuales se compone. El caudal
fluvial de cada una de estas subcuencas se calcula a partir de los niveles de escorrentía
obtenidos por medio de los hidrogramas unitarios u otros métodos. A continuación,
estos volúmenes de escorrentía se propagan río abajo para obtener un cálculo estimado
del caudal en la salida de la cuenca más amplia

94. Modelos distribuidos
• Un enfoque verdaderamente
distribuido representa los procesos
sobre una cuadrícula y permite
efectuar predicciones detalladas para
cada celda de la cuadrícula.
• En este tipo de enfoque, cada celda
cuenta con parámetros que permiten
llegar a estimaciones individuales del
caudal. El caudal se puede calcular
matemáticamente para cualquier
punto en la cuadrícula.
• Una desventaja de los modelos
distribuidos es la cantidad de datos de
entrada adicionales que se requieren
para cada celda. Cuando no se cuenta
con estos datos, es preciso estimarlos
de alguna manera, lo cual introduce
un factor de incertidumbre

95. • Esta figura muestra las cuadrículas
de los datos de precipitación y
escorrentía superficial de una
cuenca. Como llovió muy poco en la
zona superior de la cuenca, no hay
respuesta de caudal en el punto A.
Las zonas centrales de la cuenca
registraron un poco de lluvia,
provocando una leve respuesta de
caudal en el punto B.
• La lluvia más fuerte cayó en la zona
inferior de la cuenca, la cual produce
un caudal máximo considerable y
rápido en el punto C.

96. • Una simulación por agrupamiento de
la situación en esta cuenca sólo
presentaría un promedio de los
efectos para toda la cuenca y no sólo
subestimaría el caudal máximo en el
punto C, sino que el momento de
llegada del caudal máximo en el
punto C se propagaría
incorrectamente.
• Sin embargo, el modelo distribuido
es capaz de capturar la variabilidad
espacial de la precipitación y
producir una simulación más
aceptable en el punto C, así como
estimaciones del caudal en los
puntos A y B

98. • La anterior figura muestra los vectores de flujo aguas
abajo para cada celda de la cuadrícula. Los flujos se
propagan de una celda a otra hasta la salida de la
cuenca de acuerdo con parámetros y ecuaciones que
se basan en la física.
• Hay que tener presente que se trata de una estimación
de la trayectoria del flujo. Podemos ver que al convertir
la cuenca en una representación cuadriculada hemos
dejado de lado algunas partes de la cuenca y hemos
incluido zonas que en realidad quedan fuera de la
misma

99. Problemas relacionados con los
modelos distribuidos
• Los métodos distribuidos
permiten modelar cuencas
progresivamente más
pequeñas. También permiten
calcular la escorrentía en el
interior de una cuenca de
forma más realista. Los
pronósticos de inundaciones
repentinas, por ejemplo, han
mejorado con la
implementación de los
modelos distribuidos.
• Sin embargo, los modelos
distribuidos requieren datos
más complejos y de resolución
más alta, y esto introduce un
mayor grado de incertidumbre

100. Los modelos hidrológicos distribuidos se están adquiriendo mayor complejidad espacial
gracias al uso de tecnologías tales como el radar Doppler, el sistema de posicionamiento
global (GPS, por sus siglas en inglés) y los sistemas de información geográfica (SIG)
para crear conjuntos de datos cuadriculados georeferenciados

101. Preguntas de repaso
• 1. Los modelos agrupados no pueden tener en cuenta los detalles de distribución de la lluvia y los accidentes
topográficos de la cuenca.
(Elija la mejor opción.)
• a. verdadero
b. falso
• 2. En comparación con los modelos agrupados, los modelos distribuidos _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• a) tienen requisitos de cómputo más intensivos
b) son menos apropiados para situaciones de crecidas repentinas
c) consideran la cuenca como una unidad
d) tienen en cuenta detalles tales como la lluvia y las características de la cuenca
• 3. Los modelos semidistribuidos pueden proporcionar más detalle acerca de la escorrentía potencial que los
modelos agrupados porque _____.
(Elija la mejor opción.)
• a) utilizan la resolución máxima de los datos de lluvia cuadriculados
b) promedian la lluvia para toda la cuenca
c) estiman la escorrentía para las subcuencas dentro de la cuenca
d) separan la cuenca en celdas de cuadrícula para estimar la escorrentía
• 4. El método racional para estimar la escorrentía utiliza un coeficiente de uso del suelo denominado C que sería
____ para un centro comercial que para una zona arbolada.
(Elija la mejor opción.)
• a) mucho más alto
b) un poco más alto
c) mucho más bajo
d) un poco más bajo

102. Respuestas correctas y explicación
• 1. Los modelos agrupados no pueden tener en cuenta los detalles de distribución
de la lluvia y los accidentes topográficos de la cuenca.
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción a) verdadero.
• 2. En comparación con los modelos agrupados, los modelos distribuidos _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• Las respuestas correctas son las opciones a) tienen requisitos de cómputo más
intensivos y d) tienen en cuenta detalles tales como la lluvia y las características de
la cuenca.
• 3. Los modelos semidistribuidos pueden proporcionar más detalle acerca de la
escorrentía potencial que los modelos agrupados porque _____.
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción c) estiman la escorrentía para las subcuencas
dentro de la cuenca.
• 4. El método racional para estimar la escorrentía utiliza un coeficiente de uso del
suelo denominado C que sería ____ para un centro comercial que para una zona
arbolada.
(Elija la mejor opción.)

103. HIDROLOGÍA
MODULO 2
PROCESOS DE ESCORRENTÍA
SECCIÓN 6. MODELO SACRAMENTO

104. Modelo Sacramento de humedad del
suelo
Uno de los modelos hidrológicos empleados en el NWSRFS es el modelo Sacramento
de humedad del suelo (Sacramento-Soil Moisture Accounting, o SACSMA), un modelo
de evaluación constante agrupado en el espacio.
El término "agrupado en el espacio" significa que el modelo considera un área de
drenaje en particular como una sola unidad y emplea como entradas los valores medios
de precipitación de la cuenca, evaporación, temperatura, topografía de la cuenca y
características del suelo. Entre las salidas se incluyen escorrentía directa, escorrentía
superficial, caudal base, interflujo y evapotranspiración.
Por "constante" se entiende que las variables del modelo que representan la humedad
del suelo se actualizan a diario. Esto permite crear una condición de humedad del suelo
constante para el modelo.
El modelo SACSMA es ideal para simular las condiciones en cuencas de drenaje
grandes, superiores a 1000 kilómetros cuadrados. Debido a que el modelo simula tanto
la escorrentía que produce la tormenta como el caudal base, también resulta de utilidad
para estimar los suministros hídricos.
Este modelo puede utilizar otra entradas, como la ubicación de los accidentes
importantes (por ejemplo: embalses, lagos y confluencias fluviales).

105. Modelo Sacramento de humedad del
suelo

106. Componentes del modelo SACSMA

107. Componentes del modelo SACSMA
• Para representar la humedad del suelo, el modelo SACSMA
divide cada cuenca en dos zonas de suelo verticales
separadas por un límite superficial. La zona superior
corresponde al almacenamiento a corto plazo, mientras que
la zona inferior es para la mayor parte de la humedad del
suelo y almacenamiento de agua freática a largo plazo.
• La lluvia que cae en las superficies impermeables se
transforma en escorrentía directa. La precipitación puede
penetrar la matriz del suelo de acuerdo con la manera en que
se modela en el componente permeable del modelo.
• La humedad del suelo en cada zona puede existir como agua
capilar, que queda atrapada en la matriz del suelo por fuerzas
capilares, o agua gravitacional, que puede drenar libremente
de la matriz del suelo.

108. • El agua capilar es un elemento importante en el modelo SACSMA. Cuando
se satisfacen los requisitos de agua capilar, la zona superior está saturada.
Cualquier cantidad de agua adicional se transforma en agua gravitacional.
El agua gravitacional se puede eliminar del sistema por
evapotranspiración, percolación, interflujo o escorrentía superficial. El
agua capilar sólo se puede eliminar por evapotranspiración. El caudal base
representa el resto del agua del suelo en el modelo.
• Cada componente del modelo contribuye al hidrograma completo. Los
componentes cuya respuesta es más rápida, como la escorrentía directa,
se pueden concebir como las capas que están encima de los componentes
de respuesta más lenta, como la escorrentía superficial, el interflujo y el
caudal base. La combinación de todos los componentes determina la
forma de un hidrograma calculado.
• Este enfoque brinda flexibilidad a la hora de calibrar o ajustar el
hidrograma calculado para que coincida con los datos observados. Cada
componente se puede examinar por separado y ajustar para que coincida
con el hidrograma observado

109. • El índice de precipitación antecedente (Antecedent
Precipitation Index, o API) es otro modelo útil para generar
pronósticos de crecidas para tormentas individuales. El
modelo API es un método estadístico que permite estimar
la cantidad de escorrentía superficial que una tormenta en
particular producirá en una cuenca. El índice se basa en las
características físicas de la cuenca, la época del año, la
duración de la tormenta y la cantidad de precipitación.
• Aunque ya hace muchos años que los centros de
pronósticos fluviales (River Forecast Center, o RFC) del NWS
de NOAA emplean procedimientos basados en el modelo
API, en la primavera de 2006 sólo uno de dichos centros
utilizaba el modelo API a nivel operativo.

111. Ejemplo de modelo API
• Dado un índice de precipitación antecedente de 19 mm:
• En el gráfico, desplácese en sentido horizontal hasta la línea
correspondiente a la semana del año, que en este caso es la
semana 10.
• Desplácese hasta la línea correspondiente a la duración de
la tormenta, que en este caso es de 24 horas.
• Desplácese hasta la precipitación pronosticada para la
tormenta, es decir 50 mm.
• Suba hasta el valor de escorrentía estimada.
• De acuerdo con este gráfico y el conjunto de condiciones
indicadas, se calcula que la tormenta producirá 40 mm de
escorrentía

113. Aplicaciones del modelo API

114. • El modelo lluvia-escorrentía basado en el índice de
precipitación antecedente ofrece un método simple de
estimar la escorrentía de una tormenta. Por lo general,
cuando se aplica de forma adecuada este modelo puede
generar buenos pronósticos de las crecidas provocadas por
tormentas específicas.
• No obstante, debido a que el modelo API se basa
exclusivamente en eventos, no es adecuado para estimar
los suministros hídricos. En otras palabras, sólo se puede
derivar una estimación del caudal cuando se produce una
tormenta. Para estimar los suministros hídricos debemos
examinar el caudal constante por medio de un enfoque de
balance continuo, como el que emplea el modelo
Sacramento

115. Modelo API continuo

116. • El modelo API continuo emplea una serie de ecuaciones que se aplican a
cuatro cuadrantes, un método similar al del índice de precipitación
antecedente basado en eventos. Sin embargo, a diferencia de dicho índice
se requieren cálculos adicionales para derivar el caudal base.
• Cada cuadrante representa un componente del modelo hidrológico:
• humedad del suelo
• humedad de superficie
• escorrentía superficial incremental
• almacenamiento subterráneo
• En este modelo, la humedad del suelo se define en términos del agua
almacenada en el suelo. La humedad de superficie es la cantidad de
precipitación interceptada por la vegetación, el almacenamiento en las
depresiones de la superficie y por cualquier otro método de
almacenamiento de la humedad en la superficie.

117. • El primer cuadrante determina la relación estacional entre el valor de
índice API inicial y las condiciones de humedad del suelo actuales en la
cuenca.
• El valor del primer cuadrante se utiliza para pasar al segundo cuadrante,
que considera los valores de las condiciones de humedad superficial.
• A continuación se utiliza el valor del segundo cuadrante para pasar al
tercero, donde se determina la escorrentía superficial incremental con
base en las condiciones de humedad de la superficie y del suelo en
general.
• Finalmente, el último paso consiste en usar el valor del tercer cuadrante
pasa pasar al cuarto cuadrante. Este paso halla la cantidad de agua
agregada al almacenamiento subterráneo.

118. • Llegado a este punto, se utilizan ecuaciones adicionales para calcular la
escorrentía del caudal base de acuerdo con las condiciones establecidas a
partir de los cuatro cuadrantes. La escorrentía de caudal base se basa en
el almacenamiento subterráneo existente y en la cantidad de agua que se
ha incorporado al almacenamiento de agua subterránea recientemente.
• Este modelo ofrece varias opciones, como la capacidad de tener en cuenta
el efecto del suelo congelado en la escorrentía, y de compensar por la
escorrentía en áreas impermeables y por la pérdida de vegetación fluvial
antes de estimar el caudal

119. Preguntas de repaso
• 1. El modelo de escorrentía SACSMA _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• a) es un modelo distribuido con cuadrícula de alta resolución
b) es un modelo agrupado en el espacio
c) se puede usar para el suministro hídrico
d) es ideal para el modelado de crecidas repentinas
• 2. El modelo SACSMA considera tres niveles dentro de una cuenca: el límite superficial, la zona
superior y la zona inferior. ¿Cuáles son los procesos modelados en la zona superior?
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• a) escorrentía directa de las superficies impermeables
b) escorrentía superficial
c) caudal base
d) interflujo
• 3. La ventaja de un modelo API continuo en comparación con un modelo API basado en eventos
es que se puede usar para pronosticar los suministros hídricos.
(Elija la mejor opción.)
• a) verdadero
b) falso

120. Respuestas correctas y explicación
• 1. El modelo de escorrentía SACSMA _____.
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• Las respuestas correctas son las opciones b) es un modelo agrupado
en el espacio y c) se puede usar para el suministro hídrico.
• 2. El modelo SACSMA considera tres niveles dentro de una cuenca:
el límite superficial, la zona superior y la zona inferior. ¿Cuáles son
los procesos modelados en la zona superior?
(Escoja todas las respuestas pertinentes.)
• Las respuestas correctas son b) escorrentía superficial y d)
interflujo.
• 3. La ventaja de un modelo API continuo en comparación con un
modelo API basado en eventos es que se puede usar para
pronosticar los suministros hídricos.
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción a) verdadero.