Hidrograma

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Un hidrograma de corriente. Los aumentos en el flujo de corriente siguen la lluvia o la nieve fundida. La decadencia gradual en el flujo después de los picos refleja la disminución del suministro de agua subterránea.

Un hidrograma es un gráfico que muestra la tasa de flujo (descarga) versus el tiempo pasado un punto específico en un río, canal o conducto que transporta flujo. La tasa de flujo generalmente se expresa en metros cúbicos o pies cúbicos por segundo (cms o cfs). Los hidrogramas a menudo relacionan cambios de precipitación con cambios en la descarga a lo largo del tiempo. También puede referirse a un gráfico que muestra el volumen de agua que llega a un emisario particular o a una ubicación en una red de alcantarillado. Los gráficos se utilizan comúnmente en el diseño de alcantarillado, más específicamente, en el diseño de sistemas de alcantarillado de aguas superficiales y alcantarillados combinados.

Terminología

Fuente:

Recarga
la tasa de flujo (volumen por unidad de tiempo) pasando una ubicación específica en un río, u otro canal. La descarga se mide en un punto específico en un río y es típicamente la variante del tiempo.
Enfoque
el flujo del río antes de la tormenta (flujo de antecesor).
Extremidad creciente
El miembro creciente del hidrograma, también conocido como curva de concentración, refleja un aumento prolongado de la descarga de un área de captación, típicamente en respuesta a un evento de precipitación.
Baja de pico
el punto más alto en el hidrografo cuando la tasa de descarga es mayor.
Extremidad de recesión (o caída)
La extremidad de recesión se extiende desde la velocidad de flujo máximo hacia adelante. El fin del flujo de tormenta (a.k.a. flujo rápido o escorrentía directa) y el regreso al flujo de aguas subterráneas (flujo de base) se toma a menudo como el punto de inflexión del miembro de la recesión. El miembro de la recesión representa la retirada del agua del almacenamiento construido en la cuenca durante las fases anteriores del hidrograma.
Lag-1
método de autocorrelación para comparar datos de flujo a sí mismo cambiando o "relajándose" dataset inicial de descarga 1 unidad de tiempo. Un Lag-10 significaría que los datos iniciales se desplazan 10 días, luego se compara con una versión no cambiada de los datos. No confundirse con tiempo de retraso.
Tiempo de retraso
el intervalo de tiempo de la precipitación máxima a la descarga máxima.
Hora de alcanzar el pico
intervalo de tiempo desde el comienzo de la lluvia hasta la descarga máxima.
Tiempo de concentración
El tiempo de concentración es el tiempo desde el final del período de precipitación hasta el final de la escorrentía de respuesta rápida en el hidrograma.


Los tipos de hidrogramas incluyen:

  • Hidrogramas de descarga de corriente
  • Hidrográficos de fase de corriente
  • Hidrogramas de precipitación
  • Hidrogramas de tormenta
  • Hidrográficos de inundaciones
  • Hidrográficos anuales a.k.a. regímenes
  • Direct Runoff Hydrograph
  • Hidrográfico Efectivo
  • Raster Hydrograph
  • Hidrografía Lag-1
  • Oportunidades de almacenamiento en la red de drenaje (por ejemplo, lagos, embalses, humedales, capacidad de almacenamiento de canales y bancos)

Separación del flujo base

Un hidrograma de corriente comúnmente determina la influencia de diferentes procesos hidrológicos en la descarga de la cuenca en cuestión. Debido a que el momento, la magnitud y la duración del flujo de retorno del agua subterránea difieren mucho de los de la escorrentía directa, separar y comprender la influencia de estos distintos procesos es clave para analizar y simular los probables efectos hidrológicos de diversos usos de la tierra, uso del agua, clima, y las condiciones y cambios climáticos.

Sin embargo, el proceso de separar el “flujo base” del “escurrimiento directo” es una ciencia inexacta. En parte, esto se debe a que estos dos conceptos no son, en sí mismos, enteramente distintos ni no relacionados. El flujo de retorno del agua subterránea aumenta junto con el flujo terrestre de áreas saturadas o impermeables durante y después de una tormenta; Además, una determinada molécula de agua puede moverse fácilmente a través de ambas vías en su camino hacia la desembocadura de la cuenca. Por lo tanto, la separación de un “componente de flujo base” puramente en un hidrograma es un ejercicio algo arbitrario. Sin embargo, se han desarrollado diversas técnicas gráficas y empíricas para realizar estas separaciones de hidrogramas. La separación del flujo base de la escorrentía directa puede ser un primer paso importante en el desarrollo de modelos de lluvia-escorrentía para una cuenca de interés; por ejemplo, en el desarrollo y aplicación de hidrogramas unitarios como se describe a continuación.

Hidrograma unitario

Un hidrógrafo unitario (UH) es la respuesta unitaria hipotética de una cuenca (en términos de volumen y calendario de escorrentía) a una entrada unitaria de lluvia. Puede definirse como el hidrograma de escorrentía directa (DRH) resultante de una unidad (por ejemplo, un cm o una pulgada) de lluvia efectiva que ocurre uniformemente sobre esa cuenca a una velocidad uniforme. tasa durante un período unitario de tiempo. Como un UH es aplicable sólo al componente de escorrentía directa de un hidrograma (es decir, escorrentía superficial), se requiere una determinación separada del componente de flujo base.

Una UH es específica de una cuenca particular y específica de un período de tiempo particular correspondiente a la duración de la lluvia efectiva. Es decir, el UH se especifica como el UH de 1 hora, 6 horas o 24 horas, o cualquier otro período de tiempo hasta el tiempo de concentración del escurrimiento directo en la salida de la cuenca. . Así, para una cuenca determinada, puede haber muchos hidrogramas unitarios, cada uno de los cuales corresponde a una duración diferente de lluvia efectiva.

La técnica UH proporciona una herramienta práctica y relativamente fácil de aplicar para cuantificar el efecto de una unidad de precipitación en el desvío correspondiente de una cuenca de drenaje particular. La teoría de UH asume que la respuesta de una cuenca hidrográfica es lineal e invariante, y que la precipitación efectiva ocurre uniformemente sobre la cuenca hidrográfica. En el mundo real, ninguna de estas suposiciones es estrictamente verdadera. Sin embargo, la aplicación de métodos UH normalmente produce una aproximación razonable de la respuesta a las inundaciones de las cuencas hidrográficas naturales. Las suposiciones lineales subyacentes de la teoría UH permiten la variación de la intensidad de tormenta con el tiempo (es decir, la tormenta hyetograph) para ser simulado aplicando los principios de superposición y proporcionalidad a componentes separados de tormenta para determinar el hidrograma acumulado resultante. Esto permite un cálculo relativamente sencillo de la respuesta hidrográfica a cualquier evento arbitrario de lluvia.

Un hidrógrafo de unidad instantánea es un nuevo refinamiento del concepto; para una UIH, la precipitación de entrada se supone que todos tienen lugar en un punto discreto en el tiempo (obviamente, este no es el caso de tormentas de lluvia reales). Hacer esta suposición puede simplificar mucho el análisis involucrado en la construcción de un hidrograma unitario, y es necesario para la creación de un hidrograma geomorfológico instantánea.

La creación de un GIUH es posible dado nada más que datos topológicos para una cuenca de drenaje en particular. De hecho, sólo el número de arroyos de un orden determinado, la longitud media de los arroyos de un orden determinado y el área media de tierra que drena directamente a los arroyos de un orden determinado son absolutamente necesarios (y pueden estimarse en lugar de calcularse explícitamente si es necesario). ). Por lo tanto, es posible calcular un GIUH para una cuenca sin ningún dato sobre la altura o el flujo del arroyo, que puede no siempre estar disponible.

Hidrograma de hidrología subsuperficial

En hidrología subterránea (hidrogeología), un hidrograma es un registro del nivel del agua (la cabeza hidráulica observada en pozos examinados a través de un acuífero).

Por lo general, se registra un hidrograma para monitorear las cabezas en los acuíferos durante condiciones sin prueba (por ejemplo, para observar las fluctuaciones estacionales en un acuífero). Cuando se realiza una prueba de un acuífero, las observaciones resultantes generalmente se denominan reducción, ya que se restan de los niveles previos a la prueba y, a menudo, solo se considera el cambio en el nivel del agua.

Hidrograma ráster

Un hidrograma de raster. Se puede visualizar todo el registro de flujo y patrones que representan diferentes escalas de tiempo.

Los hidrogramas ráster son gráficos basados en píxeles para visualizar e identificar variaciones y cambios en grandes conjuntos de datos multidimensionales. Originalmente desarrollados por Keim (2000), Koehler (2004) los aplicó por primera vez en hidrología como un medio para resaltar los cambios interanuales e intraanuales en el caudal. Los hidrogramas rasterizados de WaterWatch, como los desarrollados por Koehler, representan años en el eje y y días a lo largo del eje x. Los usuarios pueden elegir trazar el caudal (valores reales o valores de registro), percentil de caudal o clase de caudal (de 1, para caudal bajo, a 7 para caudal alto), para diario, 7 días, 14 días y 28 días. flujo de corriente. Para obtener una descripción más completa de los hidrogramas ráster, consulte Strandhagen et al. (2006).

Hidrograma Lag-1

Un hidrograma Lag-1 es un gráfico de descarga que se puede lograr sin un eje de tiempo (Koehler 2022). Esta técnica permite que las propiedades de los datos como Q, dQ/dt y d2Q/dt2, y las tendencias de flujo creciente, decreciente o sin cambios se puedan ver y analizar fácilmente. entendido en un solo gráfico. Las líneas de referencia de pulso de flujo se pueden agregar e interpretar fácilmente. La metodología se basa en el gráfico de retardo 1 de correlación serial de series de tiempo y utiliza la autocorrelación normalmente no deseada (pero aún valiosa) presente en los datos de caudal.

El eje x representa el alta para una fecha, Qt, mientras que el eje y representa el alta para el día siguiente, Qt+1. Los métodos de preparación y trazado de datos son idénticos a un gráfico de retardo 1 de autocorrelación, donde 1 indica un paso de tiempo de 1 día o diario. La siguiente tabla muestra cómo se desplazan las descargas de series temporales. Es fundamental que se mantenga la secuencia temporal de los datos. Pensar en los valores de x como "flujo de hoy" y en los valores de y como "flujo de mañana" ayuda a visualizar el orden de los datos.

Ejemplo de hidrografía Lag-1 (número de día asociado con Qt).
Ejemplo de cambio de datos (USGS site Colorado River at Lees Ferry, AZ, discharge in cubic feet per second (cfs)
FechaQt x)Qt+1 (y)
11-Sep-192743,20043,300
12-Sep-192743,30088.100
13-Sep-192788.100103.000
14-Sep-1927103.000110.000
15-Sep-1927110.00078.900
16-Sep-192778.90055.900
17-Sep-192755.90045,300
18-Sep-192745,30033,300


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Academia Lab. (2025). Hidrograma. Enciclopedia. Revisado el 16 de julio del 2025. https://academia-lab.com/enciclopedia/hidrograma/