Modulo de Hidrología parte 3

2. • El hidrograma unitario muestra el cambio en el caudal, o flujo,
por unidad de escorrentía a lo largo del tiempo; en otras
palabras, muestra cómo la adición de una unidad de
escorrentía influirá en el caudal de un río con el tiempo. El
hidrograma unitario es una herramienta útil en el proceso de
predecir el impacto de la precipitación sobre el caudal

3. Papel del hidrograma unitario en el
proceso de predicción de crecidas

4. • La teoría del hidrograma unitario participa en el proceso de
predicción de crecidas proporcionando una estimación del
caudal del río a partir de la precipitación.
• Una vez determinada la cantidad de lluvia o de deshielo
que se ha producido o puede producirse, y qué parte de
dicha cantidad se transformará en escorrentía, aún queda
por determinar qué parte del caudal del río se verá
afectada por la escorrentía con el paso del tiempo. El
hidrograma unitario nos proporciona una forma de
calcularlo.
• Dada una cantidad específica de precipitación, la teoría del
hidrograma unitario nos permite calcular la cantidad de
flujo que se producirá en determinado período

6. • En situaciones típicas que no involucran nieve, el proceso de
predicción hidrológica comienza con la lluvia. El punto de
partida específico es la precipitación promediada para la
cuenca, es decir, un valor de la cantidad de lluvia caída o
prevista para determinada cuenca, que típicamente se da
como altura de lluvia en función del tiempo.

7. Exceso de lluvia" promedio para la
cuenca
• A partir de estas condiciones,
necesitamos saber qué parte de la
precipitación promediada para la
cuenca se transformará en escorrentía.
En la teoría del hidrograma unitario, la
escorrentía se conoce también como
"exceso de lluvia" o "precipitación
efectiva". Típicamente, los modelos
empleados para calcular la escorrentía
producida por la lluvia generan un
cálculo aproximado de lo que se
transforma en exceso de lluvia.
• Por ejemplo, esto significa que si el
25 % de una precipitación promediada
de 100 mm para la cuenca se
transforma en exceso de lluvia, el
exceso de lluvia promedio para la
cuenca será de 25 mm

8. Escorrentía directa y caudal base
• Cierta parte de la lluvia se infiltra en el
suelo y percola hasta que se incorpora
al almacenamiento a largo plazo, con lo
cual contribuye al caudal base. El
caudal base es la parte del caudal que
responde lentamente a las variaciones
de precipitación y mantiene los arroyos
durante los períodos secos.
• Parte de la lluvia restante se evapora,
parte se almacena en lagos y embalses,
y el resto se desplaza rápidamente
hacia el canal fluvial, ya sea en la
superficie o justo debajo de ella. Éste
es el exceso de precipitación, o
escorrentía directa, que a veces se
denomina también flujo directo.
• El hidrograma unitario representa el
exceso de precipitación o escorrentía
directa

9. Conversión de la escorrentía a caudal
• La información de lluvia y
escorrentía que está a nuestra
disposición sólo nos
proporciona una estimación de
la cantidad de agua que corre
rápidamente hacia el canal
fluvial. El hidrograma unitario
brinda una estimación del
caudal o flujo resultante.
• Por ejemplo, si estamos
trabajando en milímetros, el
hidrograma unitario puede
proporcionar na estimación del
caudal que provocarían 25 mm
de exceso de precipitación

10. Preguntas de repaso
• 1. El hidrograma unitario se define como el hidrograma que resulta de
__________ durante un período dado. (Elija la mejor opción.)
• a) una unidad de exceso de lluvia
b) 25,4 mm de exceso de lluvia
c) cualquier cantidad de escorrentía en una cuenca en particular
• 2. El hidrograma unitario es una herramienta empleada en el proceso de
pronóstico de flujo fluvial para _____. (Escoja todas las opciones pertinentes.)
• a) obtener una estimación de la precipitación promedio para la cuenca
b) convertir la precipitación promedio para la cuenca en escorrentía o altura de
exceso de precipitación
c) utilizar el exceso de precipitación para estimar el caudal en función del tiempo
• 3. El hidrograma unitario muestra la respuesta del caudal a . (Escoja todas las
opciones pertinentes.)
• a) la escorrentía directa o exceso de precipitación
b) los cambios en el caudal base debidos a la escorrentía o exceso de precipitación
c) los cambios en la escorrentía directa y el caudal base producidos por el exceso
de precipitación

11. Respuestas correctas
• 1. El hidrograma unitario se define como el hidrograma que resulta de
_____ durante un período dado. (Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción a), una unidad de exceso de lluvia.
• 2. El hidrograma unitario es una herramienta empleada en el proceso de
pronóstico de caudal para _____. (Escoja todas las opciones pertinentes.)
• La respuesta correcta es la opción c), utilizar el exceso de precipitación
para estimar el caudal en función del tiempo.
• El hidrograma unitario es una herramienta empleada en el proceso de
estimar el caudal para calcular el caudal que produce una unidad de
exceso de precipitación a la largo del tiempo.
• 3. El hidrograma unitario muestra la respuesta del caudal a _____.
(Escoja todas las opciones pertinentes.)
• La respuesta correcta es la opción a), la escorrentía directa o exceso de
precipitación.
• Se eliminan los efectos del caudal base para que el hidrograma unitario
muestre sólo el impacto de la escorrentía directa en la corriente

12. Teoría del hidrograma unitario

13. • En esta sección consideraremos algunos
términos importantes de la teoría del
hidrograma unitario y examinaremos las
suposiciones clave en las que se basa dicha
teoría

14. Separación del caudal base
Como no deseamos incluir
el aporte del caudal base
en el hidrograma unitario,
necesitamos separarlo de la
escorrentía directa. Existen
varios métodos para
hacerlo

15. El método de la línea recta que se muestra es
una aproximación sencilla que permite separar
el caudal base de la escorrentía directa

16. La recta resultante es la línea de separación del
caudal base. Dicha línea separa la parte del
hidrograma total que es el resultado del flujo a
largo plazo (caudal base) de la porción de flujo
a corto plazo, es decir, la escorrentía directa

17. Terminología de la teoría del hidrograma
unitario
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

19. Hay varios intervalos de tiempo asociados con la teoría del hidrograma unitario.
El tiempo al pico, que a veces se denomina tiempo de demora, es el intervalo entre el
medio del período de precipitación y el caudal máximo.
El tiempo de concentración es el intervalo que transcurre entre el fin del período de
precipitación y el fin de la escorrentía directa en el hidrograma. Este intervalo
representa el movimiento de la escorrentía proveniente del lugar más remoto de la
cuenca hidrológica

20. Suposiciones de la teoría del
hidrograma unitario

21. • La suposición principal de la teoría
del hidrograma unitario es que la
distribución de la lluvia es uniforme,
tanto en extensión (con variaciones
mínimas) como en duración a lo
largo de la cuenca; en otras palabras,
la intensidad de la lluvia varía poco
durante el evento En realidad, los
episodios de precipitación rara vez
son uniformes en extensión y
duración, y de hecho es frecuente
que la precipitación sea más intensa
en algunas partes de una cuenca que
otras. Es más, es probable que la
proporción de la lluvia que se
transforma en exceso de
precipitación aumente mientras dure
la tormenta, a medida que el suelo
se satura

22. Preguntas de repaso
• 1. El hidrograma unitario se define como el hidrograma que resulta de una unidad de exceso de
lluvia durante un período dado, con _____ a lo largo de la cuenca.
(Elija la mejor opción.)
• a) cobertura e intensidad uniformes
b) cobertura e intensidad variables
c) cobertura uniforme e intensidad variable
• 2. Un hidrograma unitario de 6 horas indica que _____ tardó 6 horas en producirse.
(Escoja todas las opciones pertinentes.)
• a) la respuesta fluvial
b) toda la lluvia
c) todo el exceso de lluvia
• 3. Elija el término que corresponde a cada una de estas definiciones.
• El intervalo entre el fin de la precipitación y el fin de la parte de escorrentía directa en el
hidrograma. Este intervalo representa el tiempo que la escorrentía directa tarda en viajar desde
el lugar más remoto de la cuenca.
• a) duración, b) tiempo al pico, c) tiempo de concentración
• El intervalo entre el medio del período de exceso de precipitación y el caudal máximo en el
hidrograma de escorrentía.
• a) duración, b) tiempo al pico, c) tiempo de concentración
• El tiempo que tardó en producirse el exceso de precipitación.
• a) duración, b) tiempo al pico, c) tiempo de concentración

23. • 4.
• Escoja el término que corresponde a cada letra
en el diagrama de arriba.
• duración
curva ascendente
curva de recesión
caudal base
línea de separación del caudal base
punto de inflexión
escorrentía directa

24. Respuestas correctas
• 1. El hidrograma unitario se define como el hidrograma que resulta de una unidad de exceso de
lluvia durante un período dado, con _____ a lo largo de la cuenca.
(Elija la mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción a), cobertura e intensidad uniformes.
• 2. Un hidrograma unitario de 6 horas indica que _____ tardó 6 horas en producirse.
(Escoja todas las opciones pertinentes.)
• La respuesta correcta es la opción c), todo el exceso de lluvia.
• 3. Elija el término que corresponde a cada una de estas definiciones.
• El intervalo entre el fin de la precipitación y el fin de la parte de escorrentía directa en el
hidrograma. Este intervalo representa el tiempo que la escorrentía directa tarda en viajar desde
el lugar más remoto de la cuenca.
• La respuesta correcta es la opción c), tiempo de concentración.
• El intervalo entre el medio del período de exceso de precipitación y el caudal máximo en el
hidrograma de escorrentía.
• La respuesta correcta es la opción b), tiempo al pico.
• El tiempo que tardó en producirse el exceso de precipitación.
• La respuesta correcta es la opción a), duración

25. 4.

26. Teoría del hidrograma unitario

27. • Paso 1: Seleccionar el episodio de
precipitación adecuado
Para derivar un hidrograma unitario, es
importante comenzar con un hidrograma
archivado que represente la escorrentía directa
correspondiente a una sola tormenta. Además,
esa tormenta debe haber producido el exceso
de precipitación con una cobertura temporal y
espacial casi uniforme sobre la cuenca

28. • Paso 2: Eliminar la contribución del caudal
base
Recuerde que el hidrograma unitario
representa la escorrentía directa.
Para que el hidrograma unitario muestre sólo
el efecto de la escorrentía, es preciso separar
la contribución del caudal base

29. El hidrograma que se obtiene eliminando la
contribución del caudal base muestra sólo la
contribución del exceso de precipitación, o la
escorrentía directa

30. Paso 3: Calcular el volumen de
escorrentía directa
Ahora necesitamos calcular el volumen total
de agua de la escorrentía directa. Para ello,
sumaremos las áreas de escorrentía directa en
el hidrograma correspondientes a cada
incremento de tiempo, que en nuestro
ejemplo son horas

31. Paso 4: Determinar la altura del
exceso de precipitación de la cuenca Una vez calculado el volumen estimado de la
escorrentía directa para la cuenca,
necesitamos determinar la altura media a lo
largo de la cuenca que produciría ese volumen.
Esto se hace distribuyendo el volumen
uniformemente a lo largo de la cuenca.
Esta cantidad se deriva matemáticamente
dividiendo el volumen de la escorrentía directa
entre el área de la cuenca para obtener la
altura media del exceso de precipitación.
Por ejemplo, supongamos una cuenca de 125
km2 de superficie, es decir, 125.000.000 m2 y
un volumen calculado de agua de escorrentía
directa de 2,500,000 m3. Dividiendo el
volumen entre el área (2.500.000 m3 /
125.000.000 m2) obtenemos 0,02 m, es decir
20 mm de altura. Estos 20 mm representan la
altura media del exceso de lluvia sobre la
cuenca.

32. Paso 5: Reajustar el hidrograma de escorrentía directa
para representar una (1) unidad de exceso
Es poco probable que la altura del exceso de precipitación se ajuste exactamente a la
exigencia de una unidad de la teoría del hidrograma unitario, de modo que es muy
probable que tengamos que reajustar el hidrograma de escorrentía directa para mostrar
la respuesta que produciría una unidad.
Podemos determinar el factor de reajuste de forma sencilla dividiendo la unidad de
hidrograma (que en este caso son 25 mm) entre el exceso de precipitación. A
continuación podremos utilizar este factor de reajuste para convertir los puntos del
hidrograma al hidrograma unitario.
En nuestro ejemplo, la medida de altura de nuestro hidrograma unitario es 25 mm, y
acabamos de calcular el exceso de precipitación en 20 mm. El resultado es un factor de
reajuste de 1,25, con el cual podemos calcular cada punto en el hidrograma.
Si multiplicamos cada punto del hidrograma por el factor de reajuste de 1,25,
generaremos un hidrograma unitario que corresponde exactamente a un exceso de
precipitación de 25 mm.
Observe que en los hidrogramas el eje Y corresponde al caudal, por ejemplo, en metros
cúbico por segundo (m3/s). En los hidrogramas unitarios, el eje Y muestra el caudal por
unidad, por ejemplo, en m3/s por cm

33. Paso 6: Determinar la duración
La duración de un hidrograma unitario se
refiere al período continuo durante el cual se
produce una unidad de exceso de
precipitación. Si lleva 6 horas producir una
unidad de exceso de precipitación, estamos
trabajando con un hidrograma unitario de 6
horas. Recuerde que la duración del
hidrograma unitario no es la duración de la
respuesta del caudal.
A la hora de determinar la duración de un
hidrograma unitario, el aspecto más difícil
consiste en calcular la parte del episodio de
precipitación total que realmente contribuye al
exceso de precipitación.

34. Recuerde que ni el agua que se infiltra y
percola hasta el almacenamiento profundo ni
el caudal base forman parte del exceso de
precipitación.
Podemos obtener un cálculo aproximado de
esta parte de la precipitación aplicando una
función de pérdida constante a la lluvia.
Recuerde además que ya calculamos qie la
altura del exceso de precipitación es 20 mm.
Ahora necesitamos saber cuánto tiempo llevó
producir ese exceso.
Para hacerlo, desplazaremos la línea de la
función de pérdida de modo que la cantidad
de precipitación arriba de la línea equivalga a
la altura del exceso de precipitación que ya
hemos calculado para la cuenca.
La precipitación por debajo de esa línea pasa al
almacenamiento a largo plazo. La precipitación
por encima de ella es el exceso de
precipitación

35. Ahora contamos con un gráfico de barras del
exceso de precipitación. Observe que sólo
están representadas las 6 horas, en
comparación con las 9 horas del gráfico
original de lluvia total. Eso significa que la
duración del exceso de lluvia es de 6 horas, es
decir, hemos generado un hidrograma unitario
de 6 horas.
Observe que las cantidades de agua no son
realmente uniformes de una hora a otra. Esto
es normal.
Sin embargo, a los fines de calcular la duración
de un hidrograma unitario suponemos que
todo el exceso de precipitación se produjo de
manera uniforme en el tiempo

36. Hidrograma unitario final
• Una vez realizados estos pasos,
tendremos un hidrograma
unitario de 6 horas que muestra
la respuesta del caudal después
de las 6 horas de exceso de
precipitación que produjo una
unidad de altura.
• Un modelo de escorrentía de
lluvia para un evento real
incorporaría la información de
este hidrograma unitario a la
hora de predecir el caudal

37. Elección de un hidrograma unitario
sintético
Aunque los hidrogramas unitarios derivados de
los datos de lluvia y de aforo de caudales
constituyen el método preferido, para muchas
cuencas no se cuenta con una cantidad
suficiente de datos para derivarlos.
En estas zonas se suelen utilizar hidrogramas
unitarios sintéticos. Los hidrogramas unitarios
sintéticos suelen representar una cuenca
hidrográfica sin la información de aforo de
caudales adecuada y se generan a partir de la
información disponible de numerosas cuencas
dotadas de instrumentos de medición

38. Preguntas de repaso
• 1. El volumen total de la escorrentía directa y el área de la cuenca hidrográfica se
utilizan para calcular _____. (Elija la mejor opción.)
• a) la contribución del caudal base
b) la función de pérdida constante
c) el exceso de precipitación promedio de la cuenca
• 2. A la hora de elegir la tormenta adecuada para derivar un hidrograma unitario,
no importa si el verdadero exceso de precipitación promedio de la cuenca no
corresponde exactamente a una (1) unidad de altura. (¿Verdadero o falso?)
• 3. Para derivar un hidrograma unitario a partir de los datos de lluvia y de aforo de
caudales es preciso contar con: (Escoja todas las opciones pertinentes.)
• a) el tamaño de la cuenca hidrográfica
b) la estimación de la contribución del caudal base
c) la duración del exceso de precipitación
d) el caudal máximo de la última crecida importante
e) la estimación de la parte de la precipitación que se transforma en escorrentía
directa o exceso de precipitación

39. Respuestas correctas
• 1. El volumen total de la escorrentía directa y el área de la cuenca hidrográfica se utilizan para calcular: (Elija la
mejor opción.)
• La respuesta correcta es la opción c), el exceso de precipitación promedoo de la cuenca.
• 2. A la hora de elegir la tormenta adecuada para derivar un hidrograma unitario, no importa si el verdadero
exceso de precipitación promedio de la cuenca no corresponde exactamente a una (1) unidad de altura.
(¿Verdadero o falso?)
• La respuesta correcta es Verdadero. No importa si el exceso de precipitación del episodio de tormenta no
corresponde exactamente a una (1) unidad de altura. Los pasos que se siguen para derivar el hidrograma
incorporan reajustes para compensar la diferencia entre una (1) unidad de altura de exceso de precipitación. De
hecho, es más importante escoger una tormenta con una cobertura de precipitación uniforme que obtener
exactamente una unidad de altura de exceso de precipitación.
• 3. Para derivar un hidrograma unitario a partir de los datos de lluvia y de aforo de caudales es preciso contar
con: (Escoja todas las opciones pertinentes.)
• Las respuestas correctas son:
a) el tamaño de la cuenca hidrográfica
b) la estimación de la contribución del caudal base
c) la duración del exceso de precipitación
e) la estimación de la parte de la precipitación que se transforma en escorrentía directa o exceso de precipitación
• Además de los datos de lluvia y de aforo de caudales, para derivar un hidrograma unitario es necesario saber el
tamaño de la cuenca hidrográfica, la contribución del caudal que corresponde al caudal base, el período a lo largo
del cual se produjo el exceso de precipitación y la parte de la lluvia que se transforma en escorrentía directa o
exceso de precipitación.

40. Teoría del hidrograma unitario
• Uso del modelo Sacramento
La mayoría de los centros de pronósticos
fluviales (River Forecast Centers, o RFC) del
Servicio Nacional de Meteorología (National
Weather Service, o NWS) de EE.UU. emplean el
modelo Sacramento de humedad del suelo
(Sacramento-Soil Moisture Accounting), o
simplemente modelo Sacramento. Como este
modelo ya contempla el interflujo (la parte de
la escorrentía directa que se produce justo
debajo de la superficie), los hidrogramas
unitarios utilizados con el modelo Sacramento
no deben incluir el interflujo otra vez.
Esto significa que los centros de pronósticos
fluviales que trabajan con el modelo
Sacramento han separado el caudal base y el
interflujo al derivar sus hidrogramas unitarios,
de modo que los hidrogramas unitarios sólo
consideren la escorrentía superficial

41. • La diferencia principal al utilizar el
modelo Sacramento es que el
hidrograma unitario alcanza un
pico más alto más rápidamente
que los hidrogramas unitarios
tradicionales. Esto se debe a que
la escorrentía superficial alcanza
el río en menos tiempo que la
escorrentía subsuperficial, o
interflujo.
• Cabe notar que las áreas bajo las
dos curvas son iguales, ya que
ambas representan una unidad de
escorrentía.

42. Variaciones de magnitud de la lluvia
¿Cómo se adapta un hidrograma unitario a
tormentas que presentan variaciones de
magnitud de lluvia a lo largo del tiempo?
En este hidrograma unitario de 6 horas, una
unidad de altura de exceso de lluvia produce el
caudal máximo indicado en verde. Sin
embargo, en ese período de 6 horas se
produjeron dos unidades de altura de exceso
de precipitación.
Aplicamos un simple reajuste proporcional
para que dos unidades de profundidad
produjeran un caudal máximo dos veces mayor
que con una unidad de profundidad.
De forma análoga, media unidad de altura de
exceso de precipitación produciría un caudal
de la mitad de la magnitud de lo que
produciría una unidad de altura de exceso de
precipitación.

43. Variaciones de duración de la lluvia
Recuerde que un hidrograma unitario de 6 horas representa el exceso de precipitación que
se produce en 6 horas.
Consideremos ahora una situación en la cual se produce una (1) unidad de profundidad de
exceso de altura en 1 hora, en lugar de 6 horas; en este caso la respuesta de la cuenca
hidrológica debería ser más rápida y, por consiguiente, el pico se debería producir antes.
Además, la magnitud del pico debería ser mayor, porque el volumen debajo de la curva es
igual que en el caso del exceso de lluvia en 6 horas.
De forma análoga, si el período de exceso fuera de 12 horas en lugar de 6, la respuesta
debería mostrar un pico de magnitud menor, y más tarde, pero siempre con el mismo
volumen de escorrentía debajo de la curva.
Es importante usar la duración correcta al aplicar un hidrograma unitario. No obstante, es
posible que la duración "correcta" no exista para el hidrograma unitario

44. Por ejemplo, supongamos que usted cuenta con un hidrograma unitario de 6 horas y que
acaba de pasar una tormenta que sólo produce 1 hora de exceso de precipitación.
Existen distintos métodos que permiten usar el hidrograma unitario existente para
generar un hidrograma unitario de duración mayor o menor. Dos ejemplos son los
métodos "de retardo" y "curva en S".

45. Múltiples intervalos de tiempo
Vamos ahora a considerar una situación más
realista y complicada, en la que el exceso de
lluvia se produce a lo largo de un período de
24 horas. Las cantidades horarias varían entre
menos de la décima parte de una unidad y más
de media unidad de altura de exceso de lluvia.
El único hidrograma unitario disponible es para
una duración de 6 horas y, por tanto, no
coincide con la duración de 24 horas del
exceso de lluvia

46. En primer lugar, tenemos que examinar el gráfico de barras detenidamente para
ver si podemos separar el período de 24 horas en segmentos de 6 horas. Como
muestran los segmentos en color, parece que sí, es posible obtener cuatro
períodos de 6 horas con magnitudes relativamente constantes.

47. Ahora que contamos con cuatro períodos de
exceso de lluvia, cada uno de los cuales
coincide con la duración del hidrograma
unitario, podemos aplicar el hidrograma
unitario a cada uno de los intervalos de 6
horas.
Fíjese en los hidrogramas unitarios reajustados
de cada período. Por supuesto que el gráfico
del período 3, en rojo, correspondiente al
exceso de lluvia de mayor magnitud, va a tener
una magnitud mayor

48. Finalmente, podemos sumar los cuatro
hidrogramas para obtener un solo hidrograma
como el que se muestra con la línea negra. De
esta forma usamos el hidrograma unitario de 6
horas para obtener el hidrograma de un
evento de 24 horas de duración. Es decir,
usamos múltiples períodos para derivar un
único hidrograma para toda la tormenta. Este
hidrograma final muestra la escorrentía directa
para ese evento de exceso de lluvia de 24
horas.
A veces denominamos convolución a este
proceso para combinar hidrogramas

49. Exceso de precipitación del deshielo

50. • Los datos de entrada para el modelo de escorrentía
pueden ser lluvia, deshielo o una combinación de los
dos. La teoría del hidrograma unitario se aplica dentro
del modelo de escorrentía.
• Por consiguiente, no importa si el exceso de
precipitación empleado con el hidrograma unitario
proviene de lluvia o deshielo. El modelo de escorrentía,
y por tanto la teoría del hidrograma unitario, trata
ambos tipos de datos de entrada de la misma forma.
No obstante, al trabajar con la escorrentía producida
por deshielo, se deben tener presentes otros aspectos
relacionados, como, por ejemplo, si el suelo está
congelado o si hay hielo en los ríos

51. Reajuste de unidades inglesas a
unidades métricas
• ¿Cómo debemos reajustar un hidrograma unitario para convertir de
unidades inglesas, donde normalmente la unidad es 1 pulgada, al sistema
métrico, donde la unidad puede ser 1 centímetro?
• Elija la mejor opción:
• a) Se deben multiplicar todos los puntos de datos del gráfico métrico por
2,54.
b) Una vez aplicado el reajuste, los dos hidrogramas unitarios mostrarán lo
mismo.
c) El hidrograma unitario se debe derivar nuevamente con valores de
exceso de precipitación, caudal y área de la cuenca en unidades métricas.
• Explicación de la respuesta: La respuesta correcta es la opción b).
Independientemente de que el hidrograma unitario se exprese en
unidades métricas o inglesas, al aplicarlo a un evento real de precipitación
se obtendrán los mismos resultados en cuanto al momento del evento y la
magnitud de la respuesta del caudal

52. Ejemplo de conversión de unidades
inglesas a unidades métricas
Consideremos dos hidrogramas unitarios para la
misma cuenca. La unidad empleada para la curva
verde es 1 pulgada. La curva azul utiliza una unidad
de 1 cm. Debido a que 1 cm equivale al 39 % de 1
pulgada, podemos ver que se trata de una curva de
magnitud menor, pero con el mismo desarrollo
temporal

53. Consideremos ahora una tormenta que
produce 0,75 pulgadas, o 1,9 cm de exceso de
precipitación. El hidrograma unitario en
unidades inglesas se reajustará hacia abajo por
un factor de 0,75, ya que el exceso de
precipitación es sólo 0,75 de una unidad. El
hidrograma unitario métrico se reajustará
hacia arriba por un factor de 1,9, ya que había
1,9 unidades de exceso. El hidrograma que se
obtiene en ambos casos será igual, como
muestra la curva roja.

54. Preguntas de repaso
• 1. Para un hidrograma unitario, si 2,5 cm de
exceso de precipitación producen un caudal
máximo de 30 metros cúbicos por segundo,
entonces 5 cm de exceso con la misma
duración producirían _____ metros cúbicos
por segundo. (Elija la mejor opción.)
• a) 15
b) 40
c) 60
d) 150
• 2. ¿Dónde alcanzará su pico la curva si sólo
se produce media unidad de altura de
exceso de precipitación? (Elija la mejor
opción.)

55. • 3. Dónde alcanzará su pico la curva si se
produce 1 unidad de altura de exceso de
precipitación en 3 horas

56. Respuestas correctas
• 1. Para un hidrograma unitario, si 2,5 cm de exceso de precipitación producen un
caudal máximo de 30 metros cúbicos por segundo, entonces 5 cm de exceso con
la misma duración producirían _____ metros cúbicos por segundo. (Elija la mejor
opción.)
• La respuesta correcta es la opción c), 60.
Si 2,5 cm producen 30 metros cúbicos por segundo, dos veces el exceso de lluvia, o
5 cm, producirá dos veces el flujo, o sea, 60 metros cúbicos por segundo
• 2.
La respuesta correcta es la opción e).
Si sólo se produce media unidad de exceso de precipitación, el hidrograma unitario
mostrará sólo la mitad de la magnitud máxima. El desarrollo temporal y la forma
no cambiarán.
• 3. ¿Dónde alcanzará su pico la curva si se produce 1 unidad de altura de exceso
de precipitación en 3 horas?
• La respuesta correcta es la opción a).
El hidrograma unitario de 3 horas alcanzará un pico mayor más rápidamente que el
hidrograma unitario de 6 horas, pero el volumen de agua que representa quedará
igual

57. Teoría del hidrograma unitario
• Como ya mencionamos, la duración y
extensión de los eventos de lluvia rara
vez son uniformes. El episodio de lluvia
típico es impulsado por influencias de
mesoescala tanto en la atmósfera como
en la superficie terrestre. Al promediar
la precipitación para una cuenca, se
eliminan las máximas y mínimas de
precipitación que se producen
normalmente a lo largo de la cuenca
hidrográfica.
• Con el fin de ajustar el pronóstico para
que coincida mejor con los episodios de
precipitación a medida que ocurren,
debemos estar conscientes de las
condiciones que violan las suposiciones
básicas de la teoría del hidrograma
unitario

58. Cobertura de la tormenta
La cobertura no uniforme de la precipitación
en una cuenca viola la suposición básica de
uniformidad. La cobertura en una cuenca
puede variar tanto en el porcentaje de la
superficie que se ve afectada como en las
regiones específicas que reciben la
precipitación. El resultado puede ser una
respuesta fluvial considerablemente distinta de
la respuesta que predice la teoría del
hidrograma unitario.

59. Por ejemplo, supongamos un caso hipotético
en el cual se producen 5 unidades de altura de
lluvia sobre la décima parte de la superficie de
una cuenca, mientras el resto de la cuenca no
recibe precipitación alguna. En este caso, una
vez promediada la precipitación parecería que
la cuenca recibe media unidad de altura.
Dependiendo del modelo de escorrentía
empleado, es posible que media unidad de
altura no sea suficiente lluvia para producir
una escorrentía significativa. Sin embargo, en
la zona de la cuenca que recibió 5 unidades de
altura puede haber escorrentía considerable
que aparece como una respuesta importante
en el canal fluvial

60. Distribución no uniforme
Supongamos ahora que la zona de la cuenca
hipotética que recibe 5 unidades de altura de
lluvia se halla en la cabecera (el extremo aguas
arriba). Para cuando esa escorrentía alcance el
punto de pronóstico en el desagüe de la
cuenca, puede ser insignificante debido a la
atenuación de la onda de crecida a medida
que se desplaza aguas abajo. Sin embargo, es
enteramente posible que se hayan producido
inundaciones en el área de lluvias más
intensas.
A la inversa, si suponemos que las 5 unidades
de altura cayeron en una zona hacia el final de
la cuenca, la respuesta en el punto de
pronóstico en el desagüe de la cuenca puede
ser considerable

61. Movimiento de la tormenta

62. • Al igual que la distribución de la tormenta, el movimiento de la tormenta
también introduce problemas relacionados con su cobertura, porque el
movimiento viola la suposición de cobertura temporal uniforme.
• Incluso si la precipitación promediada para la cuenca es uniforme, pero la
lluvia cae en momentos distintos en distintas partes de la cuenca, pueden
producirse desviaciones considerables de la respuesta fluvial que predice
la teoría del hidrograma unitario.
• Considere una tormenta que se desplaza aguas abajo por la cuenca, desde
la cabecera hacia el desagüe. El exceso de precipitación se genera mucho
más rápidamente en el desagüe que en la cabecera de la cuenca. Esto se
debe a que el agua que fluye corriente abajo alcanza las áreas más abajo
justo cuando la escorrentía local se incorpora al caudal. El resultado es una
curva ascendente más empinada, con un pico más alto de lo que se
produciría si la precipitación fuera uniforme con el tiempo por toda la
cuenca, tal como la representa el hidrograma unitario.
• A la inversa, si la tormenta se desplaza aguas arriba, el pico sería menor y
estaría distribuido sobre un período mayor

63. Cambios en la cuenca

64. • Los cambios que se producen en la cuenca pueden también afectar
a la utilidad del hidrograma unitario. Por ejemplo, considere el
hidrograma unitario para una cuenca en la que se desarrollan
principalmente actividades de agricultura y donde también hay
zonas de bosque.
• Considere ahora una situación en la que se ha producido un
desarrollo urbano considerable en esa cuenca desde que se derivó
el hidrograma unitario. A menudo la urbanización causa un
aumento en la cantidad de escorrentía y la rapidez con que se
produce, de modo que es probable que ahora el caudal máximo sea
mayor y se produzca antes de lo que predice el hidrograma unitario.
• También pueden darse otros cambios en las cuencas capaces de
aumentar la escorrentía, como la deforestación, los incendios
forestales y el congelamiento del suelo

65. Preguntas de repaso:
• 1. Un hidrograma de escorrentía muestra que el pico de descarga de una cuenca se produce antes
y con mucho mayor intensidad de lo esperado. Usted puede asegurar que los valores de
precipitación y escorrentía empleados son válidos. Además, el hidrograma unitario de 6 horas
para esta cuenca siempre ha dado buenos resultados en el pasado. ¿Cuál puede ser el problema?
(Escoja todas las opciones pertinentes.)
• a) La tormenta se desplazaba aguas abajo por la cuenca durante el período de 6 horas.
b) La tormenta se concentró en la zona superior de la cuenca.
c) Ha habido desarrollo comercial reciente en la cuenca.
• 2. Se produce un área de intensa lluvia convectiva en la quinta parte del área de una cuenca
durante 3 horas mientras que en el resto de la cuenca no se registra precipitación. La lluvia media
para la cuenca es de 5 mm, que según la teoría del hidrograma unitario sugiere muy poca
respuesta fluvial en el desagüe de la cuenca. ¿Por qué podría esto conducir a conclusiones
equivocadas? (Escoja todas las opciones pertinentes.)
• a) Porque no sabemos en qué zona se encuentra la quinta parte de la cuenca que recibió los 5 mm.
b) Porque cayeron 25 mm en la quinta parte de la cuenca que recibió la lluvia.
c) Porque es posible que hubiera una escorrentía considerable donde llovió.
d) Porque los hidrogramas unitarios no funcionan bien cuando se promedia la precipitación para la
cuenca.

66. Respuestas correctas
• 1. Un hidrograma de escorrentía muestra que el pico de descarga de una cuenca se produce antes y con mucho
mayor intensidad de lo esperado. Usted puede asegurar que los valores de precipitación y escorrentía
empleados son válidos. Además, el hidrograma unitario de 6 horas para esta cuenca siempre ha dado buenos
resultados en el pasado. ¿Cuál puede ser el problema?
(Escoja todas las opciones pertinentes.)
• Las respuestas correctas son las opciones a), La tormenta se desplazaba aguas abajo en la cuenca durante el
período de 6 horas, y c), Ha habido desarrollo comercial reciente en la cuenca.
• Un pico mayor y más rápido puede ser el resultado de 1) una tormenta que se desplaza aguas abajo por la cuenca
con el tiempo, 2) una tormenta concentrada en la parte inferior de la cuenca, y 3) cambios en el uso del suelo
dentro de la cuenca, como urbanización o incendios forestales.
• 2. Se produce un área de intensa lluvia convectiva en la quinta parte del área de una cuenca durante 3 horas
mientras que en el resto de la cuenca no se registra precipitación. La lluvia media para la cuenca es de 5 mm,
que según la teoría del hidrograma unitario sugiere muy poca respuesta fluvial en el desagüe de la cuenca. ¿Por
qué podría esto conducir a conclusiones equivocadas? (Escoja todas las opciones pertinentes.)
• Las respuestas correctas son las opciones b), Porque cayeron 25 mm en la quinta parte de la cuenca que recibió la
lluvia, y c), Porque es posible que hubiera una escorrentía considerable donde llovió.
• Como la quinta parte de la cuenca recibió toda la lluvia y el promedio para la cuenca fue de 5 mm, esa quinta
parte de la cuenca recibió 25 mm de lluvia. De acuerdo con la teoría del hidrograma unitario, se usó el promedio
de la cuenca de 5 mm, porque supone una cobertura uniforme de precipitación. Aunque esos 5 mm pueden no
producir mucha escorrentía directa, en realidad el foco de lluvias intensas de 25 mm puede producir escorrentía
considerable a nivel local que puede aparecer en el desagüe de la cuenca