Número de curva de escorrentía

El número de curva de escorrentía (también llamado número de curva o simplemente CN) es un parámetro empírico utilizado en hidrología para predecir la escorrentía directa o la infiltración a partir del exceso de lluvia. El método del número de curva fue desarrollado por el Servicio de Conservación de Recursos Naturales del USDA, que anteriormente se llamaba Servicio de Conservación de Suelos o SCS; el número todavía se conoce popularmente como un "número de curva de escorrentía SCS" en la literatura. El número de curva de escorrentía se desarrolló a partir de un análisis empírico de la escorrentía de pequeñas cuencas y parcelas de laderas monitoreadas por el USDA. Se usa ampliamente y es un método eficiente para determinar la cantidad aproximada de escorrentía directa de un evento de lluvia en un área en particular.

El número de la curva de escorrentía se basa en el grupo hidrológico de suelos, el uso de la tierra, el tratamiento y la condición hidrológica del área. Las referencias, como las del USDA, indican los números de la curva de escorrentía para descripciones de cobertura terrestre características y un grupo hidrológico de suelos.

La ecuación de escorrentía es:

${\displaystyle Q={\begin{cases}0 {\fnMicrosoft Sans Serif} {\fnMicroc} {\fnMicrosoft Sans Serif} {\f} {\f}}} {\fn}}} {\fn\fnMicrosoft Sans} - ¿Qué?$

donde

${\displaystyle Q}$ ([L]; in)

${\displaystyle P}$ es lluvia ([L]; in)

${\displaystyle S.$ es la retención máxima potencial de humedad del suelo después de la escorrentía comienza ([L]; in)

${\displaystyle I_{a}$ es la abstracción inicial ([L]; en), o la cantidad de agua antes de la escorrentía, como la infiltración, o la intercepción de lluvias por la vegetación; históricamente, se ha asumido que ${\displaystyle I_{a}=0.2S}$, aunque investigaciones más recientes han encontrado que ${\displaystyle I_{a}=0.05S}$ puede ser una relación más adecuada en las cuencas hidrográficas urbanizadas donde se actualiza el CN para reflejar las condiciones desarrolladas.

El número de curva de escorrentía, ${\displaystyle CN}$, entonces está relacionado

${\displaystyle S={\frac {1000}-10}$

${\displaystyle CN}$ tiene un rango de 30 a 100; los números más bajos indican un bajo potencial de compensación, mientras que los números más grandes son para aumentar el potencial de fuga. Cuanto menor sea el número de curva, más permeable es el suelo. Como se puede ver en la ecuación del número de curva, la escorrentía no puede comenzar hasta que se haya cumplido la abstracción inicial. Es importante señalar que la metodología de número de curva es un cálculo basado en eventos, y no debe utilizarse para un único valor anual de precipitaciones, ya que esto perderá incorrectamente los efectos de la humedad anterior y la necesidad de un umbral de abstracción inicial.

El número de curva del NRCS está relacionado con el tipo de suelo, la capacidad de infiltración del suelo, el uso de la tierra y la profundidad del nivel freático alto estacional. Para tener en cuenta la capacidad de infiltración de los diferentes suelos, el NRCS ha dividido los suelos en cuatro grupos hidrológicos de suelos (HSG, por sus siglas en inglés). Se definen de la siguiente manera.

• HSG Group A (bajo potencial de fuga): Suelos con altas tasas de infiltración incluso cuando se mojó a fondo. Estos consisten principalmente de arenas profundas y bien removidas y gravillas. Estos suelos tienen una alta tasa de transmisión de agua (tasa de infiltración final superior a 0,30 en (7,6 mm) por hora).
• HSG Group B: Suelos con tasas de infiltración moderadas cuando se mojó a fondo. Estos consisten principalmente en suelos que son moderadamente profundos a profundos, moderadamente bien drenados a bien drenados con texturas moderadamente finas a moderadamente gruesas. Estos suelos tienen una tasa moderada de transmisión de agua (tasa de infiltración final de 0,15–0,30 en (3,8–7,6 mm) por hora).
• HSG Group C: Suelos con velocidades de infiltración lentas cuando se mojó a fondo. Estos consisten principalmente en suelos con una capa que impide el movimiento descendente de agua o suelos con texturas moderadamente finas y finas. Estos suelos tienen una velocidad lenta de transmisión de agua (tasa de infiltración final 0,05–0.15 en (1,3–3,8 mm) por hora).
• HSG Group D (alto potencial de fuga): Suelos con tasas de infiltración muy lentas cuando se mojó a fondo. Estos consisten principalmente en suelos de arcilla con un alto potencial de inflamación, suelos con una mesa de agua alta permanente, suelos con una capa de arcilla o arcilla en o cerca de la superficie, y suelos poco profundos sobre materiales casi impermeables. Estos suelos tienen una velocidad muy lenta de transmisión de agua (tasa de infiltración final inferior a 0,05 en (1,3 mm) por hora).

La selección de un grupo hidrológico de suelos debe realizarse en función de las tasas de infiltración medidas, el estudio de suelos (como el estudio de suelos web del NRCS) o el criterio de un profesional en geotecnia o ciencias del suelo calificado. La siguiente tabla presenta los números de curva para la condición de humedad del suelo antecedente II (condición de humedad promedio). Para modificar el número de curva en función de la condición de humedad u otros parámetros, consulte Ajustes.

Runoff es afectado por la humedad del suelo antes de un evento de precipitación, el estado de humedad antecedente (AMC). Un número de curva, como se calcula anteriormente, también se puede denominar AMC II o ${\displaystyle CN_{II}$, o humedad promedio del suelo. Las otras condiciones de humedad son secas, AMC I o ${\displaystyle CN_{I}$, y húmedo, AMC III o ${\displaystyle CN_{III}$. El número de curva puede ajustarse por factores a ${\displaystyle CN_{II}$, donde ${\displaystyle CN_{I}$ factores son menos de 1 (reducir ${\displaystyle CN}$ and potential runoff), while ${\displaystyle CN_{III}$ factor mayor que 1 (aumento ${\displaystyle CN}$ y posible fuga). Los factores AMC se pueden examinar en la tabla de referencia a continuación. Busque el valor CN para AMC II y multiplíquelo por el factor de ajuste basado en el AMC real para determinar el número de curva ajustada.

La relación ${\displaystyle I_{a}=0.2S}$ se deriva del estudio de muchas cuencas hidrográficas pequeñas y experimentales. Puesto que la historia y la documentación de esta relación son relativamente oscuros, el análisis más reciente utiliza métodos de ajuste modelo para determinar la relación de ${\displaystyle I_{a}$ a ${\displaystyle S.$ con cientos de datos de fuga de lluvias de numerosas cuencas hidrográficas estadounidenses. En el ajuste modelo hecho por Hawkins et al. (2002) se encontró que la relación ${\displaystyle I_{a}$ a ${\displaystyle S.$ varía de la tormenta a la tormenta y la cuenca hidrográfica a la cuenca hidrográfica y que la suposición de ${\displaystyle I_{a}/S=0.20}$ suele ser alto. Más del 90% ${\displaystyle I_{a}/S}$ Las ratios eran inferiores a 0,2 años. Basado en este estudio, uso de ${\displaystyle I_{a}/S}$ ratios de 0.05 en lugar del valor comúnmente utilizado de 0.20 parecería más apropiado. Así, la ecuación CN runoff se convierte en:

${\displaystyle Q={\begin{cases}0 }P\leq 0.05S\\{\frac {(P-0.05S_{0.05}}{2}{P+0.95S_{0.05}}}} {\text{for }P confía0.05S\end{cases}$

En esta ecuación, note que los valores de ${\displaystyle S_{0.05}$ no son los mismos que el utilizado en la estimación de la fuga directa con una ${\displaystyle I_{a}/S}$ ratio de 0.20, porque el 5 por ciento del almacenamiento se supone que es la abstracción inicial, no el 20 por ciento. La relación entre ${\displaystyle S_{0.05}$ y ${\displaystyle S_{0.20}$ se obtuvo de los resultados de ajuste modelo, dando la relación:

${\displaystyle S_{0.05}=1.33{S_{0.20}}{1.15}$

El usuario, entonces, debe hacer lo siguiente para utilizar la relación de abstracción inicial ajustada de 0,05:

1. Utilice las tablas tradicionales de números de curva para seleccionar el valor apropiado para su cuenca.
2. Cálculo ${\displaystyle S_{0.20}$ usando la ecuación tradicional:${\displaystyle S={\frac {1000}-10}$
3. Convertir este valor S en ${\displaystyle S_{0.05}$ usando la relación anterior.
4. Calcular la profundidad de escorrentía usando la ecuación de escorrentía de CN arriba (con 0.05 sustituido por la relación de abstracción inicial).

• HydroCAD una herramienta de software para el modelado H
• Modelización hidrológica
• Modelo Runoff (reservoir)
  • Recarga (hidrología)

• SCS TR-55 Peak Discharge and Runoff Calculator
• Calculadora de Número de Curva Calculadora de Número de Curva en línea
• Introducción al método SCS Runoff Curve Number