Un hidrograma es un gráfico que muestra la tasa de flujo ( descarga ) en función del tiempo que pasa por un punto específico en un río, canal o conducto que transporta flujo. La tasa de flujo generalmente se expresa en unidades de metros cúbicos por segundo (m³/s) o pies cúbicos por segundo (cfs). Los hidrogramas a menudo relacionan los cambios de precipitación con los cambios en la descarga a lo largo del tiempo. [1] El término también puede referirse a un gráfico que muestra el volumen de agua que llega a un emisario en particular o una ubicación en una red de alcantarillado. Los gráficos se utilizan comúnmente en el diseño de alcantarillado , más específicamente, en el diseño de sistemas de alcantarillado de aguas superficiales y alcantarillas combinadas .
Fuente: [2]
Los tipos de hidrogramas incluyen: [4]
Un hidrograma fluvial suele determinar la influencia de diferentes procesos hidrológicos en la descarga de la cuenca en cuestión. Debido a que el momento, la magnitud y la duración del flujo de retorno de las aguas subterráneas difieren tanto de los de la escorrentía directa, separar y comprender la influencia de estos procesos distintos es clave para analizar y simular los posibles efectos hidrológicos de los diversos usos de la tierra, el uso del agua, el tiempo y las condiciones y cambios climáticos.
Sin embargo, el proceso de separar el “caudal base” de la “escorrentía directa” es una ciencia inexacta. En parte, esto se debe a que estos dos conceptos no son, en sí mismos, completamente distintos y no están relacionados. El caudal de retorno de las aguas subterráneas aumenta junto con el caudal superficial de las zonas saturadas o impermeables durante y después de una tormenta; además, una molécula de agua en particular puede moverse fácilmente a través de ambas vías en su camino hacia la salida de la cuenca hidrográfica. Por lo tanto, la separación de un “componente de caudal base” puro en un hidrograma es un ejercicio un tanto arbitrario. Sin embargo, se han desarrollado varias técnicas gráficas y empíricas para realizar estas separaciones de hidrogramas. La separación del caudal base de la escorrentía directa puede ser un primer paso importante en el desarrollo de modelos de lluvia-escorrentía para una cuenca hidrográfica de interés, por ejemplo, en el desarrollo y la aplicación de hidrogramas unitarios como los que se describen a continuación.
Un hidrograma unitario (UH) es la respuesta unitaria hipotética de una cuenca hidrográfica (en términos de volumen y tiempo de escorrentía) a una entrada unitaria de lluvia. Puede definirse como el hidrograma de escorrentía directa (DRH) resultante de una unidad (por ejemplo, un cm o una pulgada) de lluvia efectiva que ocurre uniformemente sobre esa cuenca hidrográfica a una tasa uniforme durante un período de tiempo unitario. Como un UH es aplicable solo al componente de escorrentía directa de un hidrograma (es decir, escorrentía superficial ), se requiere una determinación separada del componente de caudal base.
Un hidrograma unitario es específico de una cuenca hidrográfica en particular y de un período de tiempo determinado correspondiente a la duración de la lluvia efectiva. Es decir, el hidrograma unitario se especifica como el hidrograma unitario de 1 hora, 6 horas o 24 horas, o cualquier otro período de tiempo hasta el momento de concentración de la escorrentía directa en la salida de la cuenca hidrográfica. Por lo tanto, para una cuenca hidrográfica determinada, puede haber muchos hidrogramas unitarios, cada uno de los cuales corresponde a una duración diferente de la lluvia efectiva.
La técnica UH proporciona una herramienta práctica y relativamente fácil de aplicar para cuantificar el efecto de una unidad de lluvia en la escorrentía correspondiente de una cuenca de drenaje particular . [5] La teoría UH supone que la respuesta de escorrentía de una cuenca hidrográfica es lineal e invariante en el tiempo, y que la lluvia efectiva ocurre uniformemente sobre la cuenca hidrográfica. En el mundo real, ninguna de estas suposiciones es estrictamente cierta. Sin embargo, la aplicación de métodos UH generalmente produce una aproximación razonable de la respuesta de inundaciones de cuencas hidrográficas naturales. Las suposiciones lineales subyacentes a la teoría UH permiten simular la variación en la intensidad de la tormenta a lo largo del tiempo (es decir, el hietograma de tormenta ) aplicando los principios de superposición y proporcionalidad a componentes separados de la tormenta para determinar el hidrograma acumulativo resultante. Esto permite un cálculo relativamente sencillo de la respuesta del hidrograma a cualquier evento de lluvia arbitrario.
Un hidrograma unitario instantáneo es un perfeccionamiento adicional del concepto; para un hidrograma unitario instantáneo, se supone que todas las precipitaciones de entrada se producen en un punto discreto en el tiempo (obviamente, este no es el caso de las tormentas reales). Hacer esta suposición puede simplificar en gran medida el análisis involucrado en la construcción de un hidrograma unitario, y es necesario para la creación de un hidrograma unitario instantáneo geomorfológico.
La creación de una GIUH es posible con solo datos topológicos para una cuenca de drenaje particular. De hecho, solo se requieren absolutamente el número de arroyos de un orden determinado, la longitud media de los arroyos de un orden determinado y la superficie media de tierra que drena directamente hacia arroyos de un orden determinado (y se pueden estimar en lugar de calcular explícitamente si es necesario). Por lo tanto, es posible calcular una GIUH para una cuenca sin ningún dato sobre la altura o el caudal de los arroyos, que pueden no estar siempre disponibles.
En hidrología subterránea ( hidrogeología ), un hidrograma es un registro del nivel del agua (la carga hidráulica observada en pozos perforados a través de un acuífero ).
Por lo general, se registra un hidrograma para monitorear las cargas en los acuíferos durante condiciones que no son de prueba (por ejemplo, para observar las fluctuaciones estacionales en un acuífero). Cuando se realiza una prueba de acuífero , las observaciones resultantes generalmente se denominan descenso del nivel del agua, ya que se restan de los niveles previos a la prueba y, a menudo, solo se tiene en cuenta el cambio en el nivel del agua.
Los hidrogramas ráster son gráficos basados en píxeles para visualizar e identificar variaciones y cambios en grandes conjuntos de datos multidimensionales. Originalmente desarrollados por Keim (2000), fueron aplicados por primera vez en hidrología por Koehler (2004) como un medio para resaltar los cambios interanuales e intraanuales en el caudal. Los hidrogramas ráster en WaterWatch, como los desarrollados por Koehler, representan los años en el eje y y los días a lo largo del eje x. Los usuarios pueden elegir representar gráficamente el caudal (valores reales o valores logarítmicos), el percentil del caudal o la clase del caudal (desde 1, para caudal bajo, hasta 7 para caudal alto), para caudal diario, de 7 días, de 14 días y de 28 días. Para una descripción más completa de los hidrogramas ráster, consulte Strandhagen et al. (2006).
Un hidrograma Lag-1 es un gráfico de caudal que se puede realizar sin un eje de tiempo (Koehler 2022). Esta técnica permite que las propiedades de los datos, como Q, dQ/dt y d 2 Q/dt 2 , y las tendencias de aumento, disminución o ausencia de cambios en el caudal se puedan ver y comprender fácilmente en un solo gráfico. Las líneas de referencia de pulsos de caudal se pueden agregar e interpretar fácilmente. La metodología se basa en el gráfico de correlación serial de series temporales lag-1 y utiliza la autocorrelación normalmente no deseada (pero aún valiosa) presente en los datos de caudal.
El eje x representa el caudal para una fecha, Q t , mientras que el eje y representa el caudal para el día siguiente, Q t+1 . Los métodos de preparación y representación gráfica de los datos son idénticos a los de un gráfico de retardo de autocorrelación 1, donde 1 indica un paso de tiempo de 1 día o diario. La siguiente tabla muestra cómo se desplaza el caudal de las series temporales. Es fundamental que se mantenga la secuencia temporal de los datos. Pensar en los valores x como "flujo para hoy" y en los valores y como "flujo para mañana" ayuda a visualizar el orden de los datos.
