Capítulo 3 RETENCIÓN SUPERFICIAL

Transcripción

1 Capítulo 3 RETENCÓN SUPERFCAL DEFNCÓN La Rtció Suprficial s u térmio qu globa a os compots l ciclo hirológico qu so la trcptació y la Dtció Suprficial. S fi como l agua proct la lluvia qu qua rtia o bi la vgtació o bi l sulo costituyo laguas. E l prst capítulo s va a stuiar caa ua llas por sparao. E primr lugar s aalizará la trcptació y, postriormt, la Dtció Suprficial. NTERCEPTACÓN Dfiició S fi la trcptació como la part lluvia rtia por la vgtació. La catia lluvia itrcptaa prá l tipo vgtació, s cir l tamaño la hoja, sia la vgtació, la vlocia l vito, itsia y uració l aguacro, tc. No obstat, la capacia máxima qu pu almacar ua hoja oscila tr 1 y 2 l/m 2. La trcptació coici co la prcipitació si los aguacros so pquños (P < 5 l/m 2 ) y costituy aproximaamt l 10 % ésta si so mucho mayors sta catia. D forma más simplificaa, la trcptació pu obtrs como u porctaj la lluvia co la siguit xprsió: = α P (3.1) o α s u coficit cuyo valor p l tipo cobrtura vgtal y qu sul valr tr 0.1 y 0.2 para zoas húmas co amplia cobrtura vgtal y 0 para zoas smiárias. E zoas amplias bosqu la trcptació pu llgar al or l 10 %, icluso l 20 % la prcipitació. La trcptació s la compot l ciclo hirológico más ifícil mir tio cuta qu, príoos largos, l agua itrcptaa s vapora o iscurr por l osl vgtal llgao a ifiltrars icrmtao la rsrva l agua l sulo. 33

2 HDROLOGÍA : CCLO HDROLÓGCO Cálculo la trcptació El papl hirológico la vgtació obliga a rcosirar vijos aforismos para los qu ua rpoblació forstal implica u icrmto la prcipitació ua rgió. S pu obsrvar qu hay rgios húmas las qu s covirt u mor volum lluvia agua suprficial bio prcisamt al papl itrcptor qu juga la cobrtra vgtal. El agua itrcptaa s agua suscptibl vaporars al icorporars uvo a la atmósfra fas vapor. Úicamt l agua qu rsbal por l troco l árbol o por la plata llgará al sulo ifiltráos o scurriéos suprficialmt. Para calcular la trcptació s pu ralizar u scillo balac masa l qu s stablc qu la prcipitació total qu rcib l osl P s rpart tr l volum vaporao s l osl, E, lo qu pasa a través l mismo, P s, lo qu scurr por l troco, P t, y u rsiuo qu s la trcptació, : = P P P E (3.2) t s La trcptació s ua variabl l ciclo hirológico qu crc co ua furt pit los primros istats u aguacro pro, postriormt s stabiliza co u crcimito mor hasta qu s stablc u régim stacioario tr lo qu la vgtació s capaz rtr y l agua qu scurr por la plata hasta l sulo y la catia agua qu s vapora (Figura 3.1). VN V N/t Timpo Timpo Figura 3.1. Evolució tmporal la trcptació urat u aguacro. 34

3 Capítulo 3. RETENCÓN SUPERFCAL Molo Horto Para valuar la trcptació s ha sguio ifrts molos. Uo llos, propusto por Horto, stima l volum itrcptao a partir la prcipitació total siguio ua ly lial co coficits ajustaos mpíricamt: = S + γ P (3.3) sio S y γ parámtros qu p l tipo vgtació. E la Tabla 3.1 s mustra valors ichos parámtros. Tabla 3.1. Parámtros l molo Horto. h s la altura la plata m. Tipo cubirta S (mm) γ Hurtos Bosqu frso Bosqu hayas Bosqu robls Bosqu arcs Saucs Piars Cubirta hrbáca 1.67 h 0.49 h Trébol y praras 0.42 h 0.26 h Alfalfa, vza y pastos 1.67 h 0.33 h Crals 0.42 h 0.16 h Molo Lisly E st molo s supo qu la trcptació alcaza su valor fial moo xpocial al aumtar la catia prcipitació: ( S + k t ) [ 1 xp( a P )] = (3.4) l o s la itsia vaporació, costat, t l s la uració la lluvia y k y a so os coficits. Molo Sigh Sigh ha sugrio la siguit xprsió: S 1 P xp + k t = l S (3.5) 35

4 HDROLOGÍA : CCLO HDROLÓGCO Tato sta cuació como la propusta por Lisly s ruc a la Horto cuao la lluvia s abuat. Molo Ruttr Ruttr t al. Plata u molo basao ua cuació balac masa, tal como s xpo la Figura 3.2. E st squma la prcipitació total P s ivi trs parts, la primra llas corrspo al agua qu ca irctamt sobr l tramao hojas y ramas o s rtia, (1-f -f t ) P, la sgua corrspo a la qu ca sobr l troco por o scurr hasta l sulo, f t P, y la última la qu atravisa irctamt l osl o copa, f P, o f t y f so las fraccios corrspoits a la lluvia itrcptaa por l troco y la o itrcptaa i por l osl i por l troco, rspctivamt. La structura cocptual st molo s rflja la Figura 3.3. P Evaporació (1-ft-f ) P f P fp t Figura 3.2. Molo Ruttr t al. E la Figura 3.3 s la itsia lluvia, s l volum agua rtia la plata por itrcptació, S s la capacia almacamito total la plata, 0 s la itsia vaporació potcial (itsia máxima), s la itsia vaporació l agua almacaa y g s la itsia goto s la cubirta. 36

5 Capítulo 3. RETENCÓN SUPERFCAL Tato l osl como l troco l agua s vapora co ua itsia, qu srá a la potcial 0 multiplicaa por u coficit proporcioalia xcso agua sobr la capacia almacamito. Exist tambié ua péria por caía o goto, g, hacia l sulo, cuya vlocia p l xcso almacamito l osl, qu s aula cuao l volum agua l osl s ifrior a la capacia almacamito l mismo. El balac masa stablc la siguit xprsió: t ( 1 f ) g = (3.6) La itsia lluvia qu llga al sulo, s, s = f + (3.7) s g La itsia goto s ha formulao ifrts formas fució l valor máximo l almacamito la copa o osl, mx, y su valor umbral o míimo, m, y ua sri parámtros ajust, tal y como s mustra la Tabla 3.2. E la Tabla 3.3 s rsum alguas stimacios la capacia almacamito para istitas spcis. = / S 0 Lluvia o itrcptaa Lluvia itrcptaa = 0 > S < S f (1- f ) = (1-f-f) t g = f t s Figura 3.3. Estructura cocptual l molo itrcptació Ruttr t al.. La cuació balac masa juto co cualquir xprsió aa para la itsia goto costituy ua cuació ifrcial oriaria cuya solució s: 37

6 HDROLOGÍA : CCLO HDROLÓGCO [ 1 xp( t k) ] para t ( + 1 k) ( t t ) mx t r = (3.8) r 0 mx r para t t r o r s la trcptació qu hay l timpo uració l aguacro t r. Tabla 3.2. Exprsios la itsia goto. Autors Exprsios = xp α + β Ruttr t al., 1971 g ( ) Massma, 1980 [ ( )] [ ( )] 1 g = g0 xp α mx 1 xp α Pitma, 1989 = xp[ α( )] 1 g m Tabla 3.3. Capacia almacamito la cubirta alguas spcis. Vgtació S Bosqu coífras Pius sylvstris Pica abis Psuotsuga mzisii Pius igra Bosqu caucifolio Carpiis btulus (vrao) Carpiis btulus (iviro) Qurcus robur (vrao) Qurcus robur (iviro) Ericácas Callua vulgaris 2. Hrbácas Za mays Lolium pr (10 cm altura) Lolium pr (48 cm altura) Moliia crula Ptriium aquilium DETENCÓN SUPERFCAL Dfiició S fi la Dtció Suprficial como l agua qu llga a la suprfici y s almaca las pquñas prsios l trro. Si rbosa s pu grar scorrtía suprficial. La Dtció Suprficial máxima oscila tr 10 y 50 mm (10-50 l/m 2 ). Para qu s prouzca b llovr lo suficit y forma istribuia. La Dtció Suprficial cotribuy a qu los fómos scorrtía sté más isprsaos, rtrasáolos y suavizáolos. 38

7 Capítulo 3. RETENCÓN SUPERFCAL E la Figura 3.4 s mustra u molo Dtció Suprficial. E icha figura s fi la lluvia ficaz como la part agua qu llga al sulo y o s ifiltra, s cir s suscptibl costituir Escorrtía Suprficial. Cálculo la Dtció Suprficial Tal y como s acaba fiir l apartao atrior, la lluvia ficaz s la part la lluvia qu gra scorrtía suprficial. La xprsió icha lluvia ficaz s: P ( P ) f = (3.9) o P s la lluvia ficaz, P s la lluvia total, s la trcptació f s la filtració. La atrior xprsió s pu ucir a partir la Figura 3.4. P - Evaporació Evaporació Escorrtía suprficial f f f f Figura 3.4. Molo Dtció Suprficial. Es vit qu si too l agua qu prcipita sobr l sulo s itrcptaa por la vgtació la tció suprficial s ula. Por otra part, si, aú alcazao l sulo, la capacia ifiltració l sulo s lo suficitmt alta como para qu o xista stacamito la suprfici y l agua s ifiltr a ivls ifriors, tampoco xistirá Dtció Suprficial. E coscucia, sólo xistirá Dtció Suprficial si la lluvia ficaz P s mayor qu cro. La Dtció Suprficial s máxima si toas las prsios s cutra llas. Si s fi C s la capacia máxima agua qu s pu almacar ichas prsios, la Dtció Suprficial s pu xprsar fució la lluvia ficaz como: 39

8 HDROLOGÍA : CCLO HDROLÓGCO V s s ( 1 xp( k P )) = C (3.10) o V s s la Dtció Suprficial para ua lluvia ficaz P. k s u parámtro ajust icha xprsió. Si s riva la xprsió atrior co rspcto a la lluvia ficaz s obti: V P s s ( k P = C k xp ) (3.11) Cuao P ti a cro icha rivaa ti a 1, y V P s P 0 = C s k = 1 (3.12) o 1 k = (3.13) C s E coscucia, P = V s Cs 1 xp (3.14) Cs E gral V s s muy ifícil mir, pro su valor ti a C s cuao l valor la lluvia ficaz crc ifiiamt (Figura 3.5). Dtció suprficial (V s ) Lluvia ficaz (P ) Figura 3.5. Dtció Suprficial fució la lluvia ficaz. 40