Transferencia Lluvia-Caudal: Parte II

El hidrograma unitario (HU) se deduce a partir de registros de precipitación y caudales en la sección de control y es válido específicamente para la cuenca aforada en cuestión, tal como se describió en el Capítulo VI. Sin embargo, cuando sea necesario determinar el HU de una subcuenca de la misma o de cuencas vecinas, con características físicas similares, que no poseen registros simultáneos de precipitación y caudales, se deben utilizar hidrogramas unitarios sintéticos (HUS). Si las leyes geomorfológicas generales, que rigen la respuesta de la cuenca, fueran conocidas, sería posible utilizarlas para determinar relaciones entre hidrogramas unitarios de cuencas de diferentes áreas de drenaje, pendientes, densidad de drenaje, etc. Desafortunadamente tales leyes no existen actualmente (no de validez general) y por lo tanto el problema debe ser abordado empíricamente o con razonamientos y argumentaciones conceptuales. El problema es bastante complejo. Para hacer una analogía con la hidráulica basta pensar en la dificultad de analizar los efectos de escala en un modelo físico sin conocer los criterios de similitud de Froude y Reynolds. El desarrollo de hidrogramas unitarios sintéticos (HUS), a partir de un abordaje empírico (Snyder, 1939; Commons, 1942; Edson, 1951; Mockus, 1959; en Dooge 1984) ha seguido un patrón estándar. En primer lugar, se selecciona un determinado número de variables que definen el hidrograma unitario. Contemporáneamente se selecciona un determinado número de características físicas de la cuenca. Sucesivamente, para un grupo de cuencas con características físicas similares y con adecuados registros de precipitación y caudales, se derivan los correspondientes hidrogramas unitarios y se cuantifican las variables seleccionadas del hidrograma unitario. Dichas variables son posteriormente correlacionadas con las características físicas de las cuencas, y se determinan los parámetros de ajuste o calibración. Tales correlaciones pueden ser utilizadas para obtener el hidrograma unitario (sintético) en una cuenca no aforada de características físicas similares a aquellas empleadas en el estudio. Las variables usualmente seleccionadas para definir el hidrograma unitario son: duración de precipitación neta tn, tiempo de retardo tp (intervalo entre centro de masa de la precipitación neta y el pico del hidrograma), tiempo de ocurrencia al pico Tp (intervalo entre el comienzo de la precipitación neta y el pico del hidrograma), tiempo de base tb, caudal pico qp, tiempo medio de retardo debido a almacenamiento K, etc. Las variables que representan las características físicas de las cuencas son: longitud del curso principal L, longitud medida en el curso principal desde la sección de control al centroide de la cuenca LC, pendiente media del curso principal Sb, área de la cuenca A, etc. El desarrollo de HUS a partir de razonamientos conceptuales, sobre el funcionamiento hidrológico de una cuenca, tiene inicio con la modificación del método racional por parte de Hawken para considerar la no uniformidad espacial de la precipitación (Hawken, 1921). Esto dio inicio a los métodos basados en la curva TAC (tiempo-área-concentración). Posteriormente, Clark (1945) propuso realizar la propagación de la curva TAC a través de un elemento ficticio de embalse lineal, introduciendo de esta manera los efectos de retardo y atenuación producidos por la cuenca. Mas tarde, O´Kelly (1955) representó una curva TAC sintética, que consistía en un triángulo isósceles (Dooge, 1984). Sucesivamente se desarrollaron los denominados modelos conceptuales de hidrograma unitario, tales como, el de cascada de embalses lineales (Nash, 1957, 1959) o embalse lineal y canal lineal (Dooge, 1973).