Mecanismos de Generación de Escorrentía

Los mecanismos de generación de escorrentía son los procesos de ladera, el flujo superficial por exceso de infiltración y por exceso de saturación, y el flujo subsuperficial de tormenta, mediante los cuales la lluvia y el deshielo se convierten en flujo de corriente.

Definition

Los mecanismos de generación de escorrentía son los procesos físicos por los cuales el agua llega a un canal de corriente durante y después de una tormenta, principalmente el flujo superficial por exceso de infiltración, el flujo superficial por exceso de saturación y el flujo subsuperficial de tormenta.

Scope

Este tema cubre las distintas vías por las que la precipitación se convierte en escorrentía en las laderas, las condiciones bajo las cuales cada una domina, y el concepto de área de fuente variable que describe dónde se origina la escorrentía dentro de una cuenca. Explica el origen físico de la respuesta a la tormenta que los temas de hidrograma e hidrograma unitario describen cuantitativamente.

Core questions

• ¿Cuáles son los principales mecanismos que generan la escorrentía de tormenta?
• ¿Cuándo domina el flujo superficial por exceso de infiltración frente al exceso de saturación?
• ¿Cómo contribuye el flujo subsuperficial de tormenta a la respuesta de la tormenta?
• ¿Dónde se genera la escorrentía dentro de una cuenca?

Key concepts

• Flujo superficial por exceso de infiltración
• Flujo superficial por exceso de saturación
• Flujo subsuperficial de tormenta
• Área de fuente variable
• Contribución de área parcial
• Flujo de retorno

Key theories

Flujo superficial por exceso de infiltración (Hortoniano)

Cuando la intensidad de la lluvia excede la capacidad de infiltración, el exceso fluye sobre la superficie; el mecanismo de Horton domina en entornos áridos, perturbados o de baja permeabilidad donde las capacidades de infiltración se exceden fácilmente.

Flujo por exceso de saturación y áreas de fuente variable

En cuencas húmedas y vegetadas, la escorrentía se genera donde el suelo se satura desde abajo, con la lluvia en estas áreas saturadas en expansión, o áreas de fuente variable, escurriendo; esto replanteó la escorrentía como proveniente de áreas parciales dinámicas.

Mechanisms

El flujo superficial por exceso de infiltración ocurre cuando la lluvia cae más rápido de lo que el suelo puede absorberla, por lo que el excedente escurre por la superficie. El flujo por exceso de saturación ocurre donde el perfil del suelo se llena de agua desde abajo, típicamente cerca de los canales y en depresiones topográficas, de modo que la lluvia adicional no puede infiltrarse y escurre; estas áreas saturadas se expanden y contraen, dando lugar a áreas de fuente variable. El flujo subsuperficial de tormenta es el movimiento lateral rápido del agua a través de suelos permeables hacia la corriente.

Clinical relevance

Identificar el mecanismo de escorrentía dominante es esencial para predecir la respuesta a las inundaciones, evaluar cómo el uso del suelo, la compactación del suelo y los cambios forestales alteran la escorrentía, identificar las áreas de origen para el control de la calidad del agua y la erosión, y estructurar adecuadamente los modelos de lluvia-escorrentía.

History

La teoría de la infiltración de Horton dominó hasta que los experimentos de campo en las décadas de 1960 y 1970 realizados por Hewlett, Dunne y otros demostraron la escorrentía por exceso de saturación y el flujo subsuperficial de tormenta en cuencas húmedas y boscosas, reemplazando un único mecanismo universal por el reconocimiento de que el proceso dominante varía con el entorno.

Debates

Mecanismo de escorrentía dominante

El largo debate sobre si la escorrentía de tormenta es principalmente por exceso de infiltración hortoniana o por exceso de saturación y flujo subsuperficial se resolvió en una visión dependiente del contexto en la que el clima, los suelos, la vegetación y el uso del suelo determinan qué mecanismo domina.

Key figures

• Robert E. Horton
• Thomas Dunne
• John D. Hewlett

Seminal works

• horton1933
• dunne1970
• hewlett1967

Frequently asked questions

¿Es el flujo superficial la principal fuente de flujo de corriente en las tormentas?

No siempre. En muchas cuencas húmedas y vegetadas, la mayor parte de la escorrentía de tormenta proviene de áreas saturadas cercanas a los canales y del flujo subsuperficial rápido, en lugar de un flujo superficial generalizado por exceso de infiltración, que es más típico de tierras áridas o perturbadas.

¿Qué es un área de fuente variable?

Es la parte de una cuenca, generalmente cerca de las corrientes y en depresiones húmedas, que se satura y genera escorrentía durante una tormenta; esta área se expande a medida que la lluvia continúa y se contrae a medida que la cuenca se seca, por lo que el área productora de escorrentía es dinámica.