M1 Ciclo Hidrológico a Escala de Cuenca

Tópico

El ciclo hidrológico a escala de cuenca describe cómo se reparte la precipitación entre distintos flujos y distintos almacenamientos: una parte queda interceptada por la vegetación y regresa a la atmósfera por evaporación sin siquiera tocar el suelo; otra parte se infiltra hacia el suelo y el acuífero; otra parte escurre por la superficie hacia los cauces; otra parte se mueve lateralmente bajo tierra, sin llegar a alcanzar el acuífero, en lo que se conoce como flujo subsuperficial; y una última parte regresa a la atmósfera como evapotranspiración real, tanto desde el suelo como desde la propia vegetación.

La ecuación de balance hídrico de la cuenca integra todos estos procesos dentro de un mismo periodo de cálculo: es la diferencia entre la precipitación que cae sobre la cuenca y la evapotranspiración que esa cuenca devuelve a la atmósfera la que produce, por un lado, el caudal que sale de la cuenca, y por otro, los cambios que sufre el almacenamiento de agua dentro del suelo y de los acuíferos.

El hidrograma de crecida, ya descrito en documentos anteriores, es la señal de caudal que se observa en la salida de la cuenca como respuesta a un evento de lluvia; su forma característica —un ascenso rápido, un pico, y una recesión mucho más lenta— refleja al mismo tiempo los mecanismos de generación de escorrentía que ya se describieron, el área de la cuenca, su pendiente y su cobertura vegetal.

El tiempo de concentración, ya mencionado al hablar de la generación de caudal, es precisamente el parámetro clave que controla cuánto tarda ese hidrograma en llegar a su pico: las cuencas pequeñas y empinadas tienen tiempos de concentración de apenas minutos, mientras que las cuencas grandes y planas pueden tardar días enteros en alcanzar su propio pico de caudal.

La curva de permanencia de caudales describe, a su vez, la distribución estadística de todos los caudales de una cuenca a lo largo del tiempo: el percentil noventa de esa distribución representa el caudal base, el flujo lento que aporta el acuífero de manera continua, mientras que el percentil diez representa los caudales de crecida, mucho más frecuentes pero también mucho más intensos.

El marco de Budyko, ya utilizado en otros documentos de este conjunto, proporciona la partición de largo plazo entre la evapotranspiración y el caudal en función del índice de aridez de la cuenca, la razón entre la demanda evaporativa de la atmósfera y la precipitación que recibe esa cuenca: cuando ese índice de aridez es menor que uno, la cuenca está limitada por la energía disponible y produce un caudal relativamente alto; cuando ese índice supera el valor de uno, la cuenca está limitada por el agua disponible y termina evapotranspirando casi toda la lluvia que recibe.

El comportamiento esperado de todo este ciclo hidrológico incluye cuencas situadas en climas húmedos, con caudales continuos e hidrogramas suaves, frente a cuencas situadas en climas semiáridos, con caudales efímeros e hidrogramas mucho más puntiagudos. Así, desde la intercepción de la lluvia con la que arranca este documento hasta esa diferencia entre climas húmedos y semiáridos con la que termina, pasando por el balance hídrico, el hidrograma de crecida, el tiempo de concentración y el marco de Budyko, el ciclo hidrológico a escala de cuenca hace que el destino de cada gota de lluvia —evaporarse, infiltrarse, o escurrir hacia el cauce— quede determinado, en última instancia, por el clima y por la propia forma de la cuenca sobre la que esa gota cae.

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