Efecto de forma de la subcuenca

Para entender el efecto de forma de la subcuenca se muestra la Figura 1 como ejemplo, donde se observan 5 formas de subcuencas diferentes. Las propiedades hidráulicas de la cuenca y los parámetros de enrutamiento se dan en la Tabla 1. Se observa que a medida que se reduce el ancho de la subcuenca (es decir, la salida es estrecha) aumenta el tiempo hasta el flujo de salida de equilibrio. Para los casos A y B el flujo de salida de equilibrio se logra muy rápidamente y más lentamente para los casos C, D y E (Rossman et al. 2016).

 Figura 1. Subcuencas rectangulares para ilustrar los efectos de la forma y ancho

Figura 1. Subcuencas rectangulares para ilustrar los efectos de la forma y ancho

Fuente Rossman et al. (2016)

FormaÁrea (pies2)Ancho (pies)Longitud (pies)
A4000080050
B40000400100
C40000200200
D40000100400
E4000050800

Tabla 1. Datos para el ejemplo, del efecto del ancho de la subcuenca

Fuente Rossman et al. (2016)

Pendiente = 1%

Impermeabilidad = 100%

Almacenamiento de depresión (ds) = 0 (L)

Coeficiente de manning n= 0.02

Variación de tiempo = 1 min = 60 s (T)

En la Figura 2 se muestran los hidrogramas de salida para una lluvia continua de 40 minutos de duración. Estos fueron calculados utilizando la ecuación 1 de la conservación de masa, con un paso de tiempo de 1 min. Donde el cambio neto en profundidad d por unidad de tiempo t es simplemente la diferencia entre las tasas de entrada y salida de la subcuenca (ecuación 2) (Rossman et al. 2016).

Para el caso E (Figura 2), el flujo de salida es estrecho, por lo tanto, para la misma cantidad de flujo de entrada (lluvia) se almacena más agua y se libera menos. Por otra parte, en el caso A, el agua se libera rápidamente y se almacena poco. El efecto de forma de las diferentes subcuencas es evidente, todos los hidrogramas alcanzan un pico simultáneo (al cesar la precipitación), sin embargo, con un gran ancho como en el ejemplo A el flujo de salida de equilibrio se produce rápidamente (Rossman et al. 2016).

 Figura 2. Hidrograma de subcuencas para diferentes formas

Figura 2. Hidrograma de subcuencas para diferentes formas

Fuente elaboración propia (2017)

Con esto se concluye que; para una cuenca esquematizada con varias subcuencas y es que sometida a lluvias variables, el aumento del ancho tiende a causar que los flujos máximos se produzcan antes o en menor tiempo. Por lo tanto, mientras más grande sea el ancho de la cuenca el flujo máximo se produce en menor tiempo, y cuanto más pequeño es el ancho de la subcuenca el flujo máximo se produce en mayor tiempo.

A continuación se presentan las ecuaciones utilizadas para el cálculo:

q= flujo de escurrimiento (L3/T)

W= ancho (L)

S= pendiente

n= coeficiente de manning

A= área superficial de la subcuenca (L2)

d= altura de exceso de almacenamiento de agua sobre ds (L)

dS = altura de almacenamiento de agua en depresión (L)

d = profundidad (L)

t = tiempo (T)

i = tasa de lluvia + deshielo (L/T)

e = tasa de evaporación superficial (L/T)

f = tasa de infiltración (L/T)

q = tasa de escurrimiento (L/T)

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

Rossman, LA; Huber, WC. 2016. Storm Water Management Model Reference Manual. Cincinnati, US, Environmental Protection Agency. 233p.

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