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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E6 - Escorrentía Superficial y Generación de Caudal
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4660
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Mecanismos de generación de escorrentía
¿Qué origina la escorrentía superficial y qué mecanismo domina?
Grupo 2: Grupo 2: Control climático, edáfico y de humedad antecedente
¿Qué condiciones seleccionan el mecanismo dominante durante un evento?
Grupo 3: Grupo 3: Precipitación efectiva e hidrograma unitario
¿Cómo se transforma la escorrentía efectiva en caudal de salida?
Grupo 4: Grupo 4: Convolución y tiempo de concentración
¿Cómo se construye y cuánto dura el hidrograma de crecida?
Grupo 5: Grupo 5: Separación de componentes del hidrograma
¿Cómo se distinguen flujo directo y caudal base por sus escalas temporales?
Grupo 6: Grupo 6: Recesión, almacenamiento y descarga del acuífero
¿Qué propiedades subterráneas se infieren de la recesión del caudal base?
Grupo 7: Grupo 7: Tiempo al pico y respuesta integrada de cuenca
¿Cómo cambian el tiempo al pico y el caudal observado con la cuenca y la lluvia?
ID:1705
Grupo 1: Grupo 1: Mecanismos de generación de escorrentía
Descripción
¿Qué origina la escorrentía superficial y qué mecanismo domina?
Pregunta clave: ¿Qué origina la escorrentía superficial y qué mecanismo domina?
La escorrentía superficial es el flujo de agua que se mueve sobre la superficie del suelo hasta llegar, eventualmente, a los cursos de agua de la cuenca. Se genera por dos mecanismos principales: la escorrentía hortoniana, que ya se mencionó al hablar de la infiltración, ocurre cuando la tasa de lluvia supera la capacidad de infiltración del suelo; la escorrentía por saturación, en cambio, ocurre cuando el suelo ya está completamente saturado y el nivel freático alcanza la propia superficie, generando escorrentía incluso con tasas de lluvia bajas. El hidrograma unitario es la función de transferencia propia de cada cuenca: describe cómo responde el caudal de esa cuenca ante un milímetro de escorrentía efectiva repartido de manera uniforme en un tiempo de lluvia unitario, y es precisamente esta función la que transforma la precipitación efectiva que cae sobre la cuenca en el caudal que finalmente se mide a la salida de esa misma cuenca. Así, desde los dos mecanismos de generación con los que arranca este documento hasta esa proporcionalidad del tiempo de pico con la que termina, pasando por el hidrograma unitario, el tiempo de concentración y la separación entre flujo directo y caudal base, la escorrentía superficial y la generación de caudal hacen que cada gota de lluvia que cae sobre una cuenca termine convertida, tarde o temprano, en el caudal que se mide a la salida de esa misma cuenca.
ID:2701
Grupo 2: Grupo 2: Control climático, edáfico y de humedad antecedente
Descripción
¿Qué condiciones seleccionan el mecanismo dominante durante un evento?
Pregunta clave: ¿Qué condiciones seleccionan el mecanismo dominante durante un evento?
La escorrentía superficial es el flujo de agua que se mueve sobre la superficie del suelo hasta llegar, eventualmente, a los cursos de agua de la cuenca. Se genera por dos mecanismos principales: la escorrentía hortoniana, que ya se mencionó al hablar de la infiltración, ocurre cuando la tasa de lluvia supera la capacidad de infiltración del suelo; la escorrentía por saturación, en cambio, ocurre cuando el suelo ya está completamente saturado y el nivel freático alcanza la propia superficie, generando escorrentía incluso con tasas de lluvia bajas. Es la combinación entre el clima, la textura del suelo y el estado de humedad previo del terreno la que determina cuál de estos dos mecanismos termina dominando en cada evento de lluvia. Así, desde los dos mecanismos de generación con los que arranca este documento hasta esa proporcionalidad del tiempo de pico con la que termina, pasando por el hidrograma unitario, el tiempo de concentración y la separación entre flujo directo y caudal base, la escorrentía superficial y la generación de caudal hacen que cada gota de lluvia que cae sobre una cuenca termine convertida, tarde o temprano, en el caudal que se mide a la salida de esa misma cuenca.
ID:2702
Grupo 3: Grupo 3: Precipitación efectiva e hidrograma unitario
Descripción
¿Cómo se transforma la escorrentía efectiva en caudal de salida?
Pregunta clave: ¿Cómo se transforma la escorrentía efectiva en caudal de salida?
El hidrograma unitario es la función de transferencia propia de cada cuenca: describe cómo responde el caudal de esa cuenca ante un milímetro de escorrentía efectiva repartido de manera uniforme en un tiempo de lluvia unitario, y es precisamente esta función la que transforma la precipitación efectiva que cae sobre la cuenca en el caudal que finalmente se mide a la salida de esa misma cuenca. La convolución de este hidrograma unitario con la precipitación efectiva de un evento real produce el hidrograma de crecida que ya se describió en otro documento de este conjunto; el tiempo de concentración, definido como el tiempo que tarda la lluvia caída en el punto más lejano de la cuenca en llegar hasta la salida, es precisamente el que determina cuánto dura ese mismo hidrograma unitario. El comportamiento esperado de toda esta generación de caudal incluye hidrogramas de crecida cuyo tiempo hasta el pico es inversamente proporcional al tamaño de la cuenca, y directamente proporcional a la intensidad de la lluvia que los originó. Así, desde los dos mecanismos de generación con los que arranca este documento hasta esa proporcionalidad del tiempo de pico con la que termina, pasando por el hidrograma unitario, el tiempo de concentración y la separación entre flujo directo y caudal base, la escorrentía superficial y la generación de caudal hacen que cada gota de lluvia que cae sobre una cuenca termine convertida, tarde o temprano, en el caudal que se mide a la salida de esa misma cuenca.
ID:2703
Grupo 4: Grupo 4: Convolución y tiempo de concentración
Descripción
¿Cómo se construye y cuánto dura el hidrograma de crecida?
Pregunta clave: ¿Cómo se construye y cuánto dura el hidrograma de crecida?
El hidrograma unitario es la función de transferencia propia de cada cuenca: describe cómo responde el caudal de esa cuenca ante un milímetro de escorrentía efectiva repartido de manera uniforme en un tiempo de lluvia unitario, y es precisamente esta función la que transforma la precipitación efectiva que cae sobre la cuenca en el caudal que finalmente se mide a la salida de esa misma cuenca. La convolución de este hidrograma unitario con la precipitación efectiva de un evento real produce el hidrograma de crecida que ya se describió en otro documento de este conjunto; el tiempo de concentración, definido como el tiempo que tarda la lluvia caída en el punto más lejano de la cuenca en llegar hasta la salida, es precisamente el que determina cuánto dura ese mismo hidrograma unitario. El comportamiento esperado de toda esta generación de caudal incluye hidrogramas de crecida cuyo tiempo hasta el pico es inversamente proporcional al tamaño de la cuenca, y directamente proporcional a la intensidad de la lluvia que los originó. Así, desde los dos mecanismos de generación con los que arranca este documento hasta esa proporcionalidad del tiempo de pico con la que termina, pasando por el hidrograma unitario, el tiempo de concentración y la separación entre flujo directo y caudal base, la escorrentía superficial y la generación de caudal hacen que cada gota de lluvia que cae sobre una cuenca termine convertida, tarde o temprano, en el caudal que se mide a la salida de esa misma cuenca.
ID:2704
Grupo 5: Grupo 5: Separación de componentes del hidrograma
Descripción
¿Cómo se distinguen flujo directo y caudal base por sus escalas temporales?
Pregunta clave: ¿Cómo se distinguen flujo directo y caudal base por sus escalas temporales?
El hidrograma unitario es la función de transferencia propia de cada cuenca: describe cómo responde el caudal de esa cuenca ante un milímetro de escorrentía efectiva repartido de manera uniforme en un tiempo de lluvia unitario, y es precisamente esta función la que transforma la precipitación efectiva que cae sobre la cuenca en el caudal que finalmente se mide a la salida de esa misma cuenca. La separación de las distintas componentes de un hidrograma permite distinguir el flujo directo, la escorrentía superficial más rápida, que responde en cuestión de horas, del caudal base, la descarga proveniente del agua subterránea que ya se describió al hablar de los acuíferos, que responde mucho más lentamente, en días o incluso meses. El comportamiento esperado de toda esta generación de caudal incluye hidrogramas de crecida cuyo tiempo hasta el pico es inversamente proporcional al tamaño de la cuenca, y directamente proporcional a la intensidad de la lluvia que los originó. Así, desde los dos mecanismos de generación con los que arranca este documento hasta esa proporcionalidad del tiempo de pico con la que termina, pasando por el hidrograma unitario, el tiempo de concentración y la separación entre flujo directo y caudal base, la escorrentía superficial y la generación de caudal hacen que cada gota de lluvia que cae sobre una cuenca termine convertida, tarde o temprano, en el caudal que se mide a la salida de esa misma cuenca.
ID:2705
Grupo 6: Grupo 6: Recesión, almacenamiento y descarga del acuífero
Descripción
¿Qué propiedades subterráneas se infieren de la recesión del caudal base?
Pregunta clave: ¿Qué propiedades subterráneas se infieren de la recesión del caudal base?
Se genera por dos mecanismos principales: la escorrentía hortoniana, que ya se mencionó al hablar de la infiltración, ocurre cuando la tasa de lluvia supera la capacidad de infiltración del suelo; la escorrentía por saturación, en cambio, ocurre cuando el suelo ya está completamente saturado y el nivel freático alcanza la propia superficie, generando escorrentía incluso con tasas de lluvia bajas. La separación de las distintas componentes de un hidrograma permite distinguir el flujo directo, la escorrentía superficial más rápida, que responde en cuestión de horas, del caudal base, la descarga proveniente del agua subterránea que ya se describió al hablar de los acuíferos, que responde mucho más lentamente, en días o incluso meses. El análisis de las curvas de recesión de ese mismo caudal base permite, además, cuantificar tanto el almacenamiento del acuífero que lo alimenta como su tasa de descarga, las mismas propiedades que ya se relacionaron antes con la transmisividad y el coeficiente de almacenamiento del acuífero.
ID:2706
Grupo 7: Grupo 7: Tiempo al pico y respuesta integrada de cuenca
Descripción
¿Cómo cambian el tiempo al pico y el caudal observado con la cuenca y la lluvia?
Pregunta clave: ¿Cómo cambian el tiempo al pico y el caudal observado con la cuenca y la lluvia?
El hidrograma unitario es la función de transferencia propia de cada cuenca: describe cómo responde el caudal de esa cuenca ante un milímetro de escorrentía efectiva repartido de manera uniforme en un tiempo de lluvia unitario, y es precisamente esta función la que transforma la precipitación efectiva que cae sobre la cuenca en el caudal que finalmente se mide a la salida de esa misma cuenca. La convolución de este hidrograma unitario con la precipitación efectiva de un evento real produce el hidrograma de crecida que ya se describió en otro documento de este conjunto; el tiempo de concentración, definido como el tiempo que tarda la lluvia caída en el punto más lejano de la cuenca en llegar hasta la salida, es precisamente el que determina cuánto dura ese mismo hidrograma unitario. El comportamiento esperado de toda esta generación de caudal incluye hidrogramas de crecida cuyo tiempo hasta el pico es inversamente proporcional al tamaño de la cuenca, y directamente proporcional a la intensidad de la lluvia que los originó. Así, desde los dos mecanismos de generación con los que arranca este documento hasta esa proporcionalidad del tiempo de pico con la que termina, pasando por el hidrograma unitario, el tiempo de concentración y la separación entre flujo directo y caudal base, la escorrentía superficial y la generación de caudal hacen que cada gota de lluvia que cae sobre una cuenca termine convertida, tarde o temprano, en el caudal que se mide a la salida de esa misma cuenca.
ID:2707