CAPITULO_1

Introducción teórica al acoplamiento de los procesos de escorrentía e infiltración - 1

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN TEÓRICA AL ACOPLAMIENTO DE LOS
PROCESOS DE ESCORRENTÍA E INFILTRACIÓN
1.1 Introducción
El manejo incorrecto de las cuencas ha incrementado sustancialmente el problema que
generan los excedentes hídricos. Las inundaciones que ha sufrido toda la zona pampeana en
los últimos tiempos y quesufre en particular el sudeste cordobés al presente, resaltan la
necesidad de conocer más a fondo el proceso de Escorrentía-Infiltración para así poder dar
respuestas racionales a estos problemas.
Para el estudio del proceso de infiltración existen diversos modelos que se pueden
agrupar en modelos de "pérdidas", que consideran a la infiltración como una pérdida de la
precipitación (los que seutilizan normalmente para los estudios de escurrimiento superficial) y
los modelos de "cálculo de infiltración" que calculan el agua infiltrada (Reyna y otros, 1997).
Una modificación del tratamiento clásico de ambos procesos es el acoplamiento de la
ecuación de Richards para el cálculo de la infiltración y la ecuación de onda cinemática, para el
cálculo de la escorrentía. Partiendo así de unhietograma es posible obtener simultáneamente el
hidrograma de salida y las curvas de variación temporal de la humedad del suelo.
Se propone aplicar esta metodología de acoplamiento, en los casos donde puedan ser
obtenidos los datos para generar las funciones hidráulicas de los suelos no saturados
(conductividad – humedad; conductividad – succión; humedad - succión), como una mejora
que considere másadecuadamente la interacción de los procesos de infiltración y escorrentía
En el capítulo 5 se desarrolla un programa que resuelve este proceso, NETRAIN 3.0. Fue
escrito en FORTRAN para permitir su acoplamiento en forma sencilla con software del área.
NETRAIN 3.0 se realizó específicamente para poder unirse al programa HEC-1 y permitir
calcular la escorrentía considerando la precipitación efectivaobtenida de descontar las pérdidas
iniciales y la infiltración, aplicando la ecuación de Richards.
1.2 Acoplamiento de los Procesos de Escurrimiento Superficial e Infiltración
En el proceso de escorrentía-percolación es primordial conocer la infiltración para
determinar los hidrogramas de salida. La Figura 1.1 (Reyna y Reyna, 1999) muestra el
tratamiento clásico de los modelos de cálculo deinfiltración y cálculo de escorrentía superficial.
En la Figura, h es la altura de agua sobre el suelo,θ es el contenido de humedad volumétrico, z es
la profundidad, t es el tiempo, i es la intensidad de la precipitación y Q es el caudal. Una
modificación del tratamiento clásico de ambos procesos (como se ve en la Figura 1.2) sería
acoplar la ecuación de Richards para el cálculo de infiltración y laecuación de onda cinemática,
para el cálculo de la escorrentía. Es decir, dado un hietograma obtener simultáneamente el
hidrograma de salida y las curvas de variación temporal de la humedad del suelo. En la figura
1.2, q(t) es el caudal en función del tiempo por unidad de longitud, f(t) es la tasa de infiltración
en función del tiempo, K(H) es la conductividad hidráulica en función de la succión H,θ(H) es la
humedad volumétrica en función de la succión, S0 es la pendiente de fondo, Sf es la pendiente
friccional, n es el coeficiente de Manning, A(y) es el área hidráulica, R(y) es el radio hidráulico.

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1.3 EscurrimientoSuperficial
No todas las tormentas se transforman en escurrimiento superficial, existen muchos
procesos que intervienen de manera que no toda el agua que precipita finalmente escurre
superficialmente. Dentro de estos procesos se encuentran el almacenamiento en depresiones,
intercepción, evaporación, transpiración y la infiltración (Figura 1.3).

Figura 1.3.
Distribución de la precipitación sobre...