experimentales Las

representativas y

experimentales

Guíu internacionul de prácticas en materia d e investigación

publicado bajo la dirección de C. Toebes.

y V. Ouryvaev

Versión española d e R. H e r a s

Contribución al Decenio Hidrológico Internacional

CENTRO DE ESTUDIOS HIDROGRAFICOS

INSTJTUTO D E HIDROLOGJA. ESCUELA D E HIDROLOGIA

INCLUIDO EN EL P R O G R A M A D E P U B L I C A C I O N E S OFICIALES P A R A 1973. SERVICIO D E PUBLICACIO- NES. S E C R E T A R I A G E N E R A L TECNICA. MINISTERIO

D E O B R A S PUBLICAS.

0

Eúición de la versión e.vpañoiu, Centro de Estudios

I-lidrogrúficos con la parlicipación finanrieru de la UNESCO

Página Prefacio 3

Preámbulo

Relación de Colaboradores 1. Introducción

1.1. Alcance y objetivos de la guia

1.2. Definición d e cuencas representativas y experi

-

mentales

1.2.1. Cuencas representativas 1.2.2. Cuencas experimentales

1.3. Objetivos de las cuencas representativas y ex- perimentales

1.3.1. Cuencas representativas 1.3.2. Cuencas experimentales

1.4. Evaluación de las necesidades de investigaciin 1.4.1. Personal y equipos

1.4.2. Recomendaciones básicas para la n o r m a l 2 zación d e métodos de observación, iris-- trwnentos y tratamiento de datos

1.4.3. Métodos para la presentación de datos 1.4.4. Investigaciones conjuntas y programas

-

de investigación 1.5. Terminología

1.6. Unidades y símbolos

2. Selección y organizaciin de las redes hádrológicas 2.1. Generalidades

2.2. Utilización de la cartografía

5 Y 1 3 1 3 15 1 5 16 1 7 17 18 20 21

24 25 26 28 5 2

6 3

63 6 4

3

2.3. Selección de regiones hidrológicas

2.3.1. Selección d e regiones hidrológicas en aquellas zonas donde no existen datos

-

hidrológicos detallados 2.3.1.1. Ejemplo en Brasil

2.3.1.2. Ejemplo en Nueva Zelanda 2.3.2. Selección de regiones hidrológicas en

-

zonas donde existen datos hidrológicos detallados

2.3.2.1, Ejemplo de la U R S S

2.3.3. Estimación d e l complejo suelo-vegetación 2.4. Selección de cuencas representativas

2.5. Selección de cuencas experimentales

2.5.1. Selección de cuencas piloto para estu-- dios de escorrentía

2.6. Análisis sobre la representatividad de una

--

cuenca

Planificación de las observaciones de acuerdo con los objetivos de la investigación

3.1. Generalidades

3.1.1. Programa de observaciones en cuencas r e pr es en ta t i vas

3.1.1.1. Programa de observaciones en

-

cuencas representativas desti- nadas a la investigación b&i- ca

3.1.1.2. Programas de observación Para

3.1.1.3

3.1.1 .4

cuencas representativas des t i

-

nadas al estudio de 105 efec-- tos de los cambios naturales

-

sobre el régimen hidrológico

-

(cuencas de referencia y de

--

control)

Programas de observación en

--

cuencas representativas desti- nadas a la predicción hidroló- gica

Programa de observaciones en

-

cuencas representativas para ampliación de series hidrolÓgL cas

Página 65

6 7 68 70

74 74 78 79 83 87 88

9 3 93

96

9 7

9 7

98

Página 3.1.2. Programa de observaciones en cuencas e x

3.2. Detalles de las observaciones de los principa--

p er imentale s 9 8

les elementos hidrológicos 100

3.3

3.2.1.

3.2.2.

3.2.3.

3.2.4.

3.2.5.

3.2.6.

3.2.7.

3.2.8.

3.2.9.

Precipitación intercepción

~a precipitación nivai

3.2.3.1. Medición de la nieve 3.2.3.2. Fusión de la nieve Condensación

Evaporación

3.2.5.1. Evaporación en lámina de agua 3.2.5.2. Evapotranspiración

3.2.5.3. Evaporación en superficie de nieve

Aguas superficiales Aguas subterráneas

3.2.7.1. Agua de la zona no saturada 3.2.7.2. Agua de la zona saturada

3.2.7.2.1. Determinación de

-

las principales c g racterísticas de

-

un acuífero infiltración

G la c i ar e s

3.2.10. Erosión y sedimentación 3.2.11. Calidad del agua

3.2.12. Presencia del hielo en las corrientes

-

naturales

Datos climatológicos y balance energét- co

3.2.13.1. 0bservaci.ones climatológicas 3.2.13.2. Medida de los componentes del

balance energético 3.2.13.

Planificación de observaciones para el estudio de los efectos que los cambios naturales y agrL colas producen sobre el régimen hidrológico 3.3.1. Estudio de la influencia de los bosques

sobre el régimen hidrológico

100 101 102 1 0 3 1 0 4 10 5 10 5 106 10 8 109 109 113 11 3 114

116 11 7 117 119 120 1 2 1 121 1 2 2 1 2 3

1 2 4 125

Página 3.3.1.1. Selección de cuencas

3.3.1.2. Programa de las observaciones 4. Instrumentos y métodos de observación

4.1. Condiciones generales 4.1.1. Técnicas d e muestre0

4.1.1.1. Muestreo en el tiempo 4.1.1.2. Muestreo en el espacio 4.2. Clima

4.2.1. Precipitación

4.2.1.1. Generalidades 4.2.1.2. Redes

4.2.1.2.1. Reacondicionamiento de la red

4.2.1.3. Medida de la precipitación 4.2.1.3.1. Pluviógrafos 4.2.1.3.2. PluviÓmetros

4.2.1.3.3. Errores de los ins- trumentos de medida de precipitaciones 4.2.1.3.4. Métodos de instala-

ción

4.2.1.3.5. Selección de pluvic metros

4.2.1.3.6. Medida del rocío y la niebla

4.2.2. Nieve

4.2.2.1. Fusión de la nieve

4.2.3. Intercepción de la precipitación por la vegetación

4,2.3,1. Intercepción de la lluvia 4.2.3.1.1. Regiones de bosques 4.2.3.1.1.1. Generalidades 4.2.3.1.1.2. Variables

4.2.3.1.1.3. Métodos e ins tru- mentos

128 128 133 133 135 136 137 139 140 140 140 142 144 144 145

146 147 147 14 8 148 156 157 157 157 157 158 159

Página 4.2.3.1.1.3.1. Precipitaci6n t g

tal

4.2 -3.1.1.3.2. Agua caída a tra vés de las copas de los árboles 4.2.3.1.1.3.3. Agua que escurre

por el tronco 4.2.3.1.1.3.4. Intercepción d e l

manto vegetal 4.2.3.1.1.3.5. Número de mues--

tras necesario 4.2.3.1.2. Vegetación herbácea 4.2.3.1.2.1. Generalidades 4.2.3.1.2.2. Métodos d e muestre0 4.2.3.1.2.3. Pérdidas totales

-

4.2.3.1.2.4. Pérdidas netas por por intercepción intercepción 4.2.3.2. Intercepción de la nieve

4.2.3.3. IntycepciÓn de la niebla y e l 4.2.3.4. Investigaciones futuras

rocio

Y . 2.4. Evaporación

4.2 .4.1. Tanques de evaporación 4.2.4.2. Evaporímetros y lisímetros

4.2.4.2.1. Evaporímetros 4.2.4.2.1.1. Generalidades 4.2.4.2.1.2. Evaporímetro de

-

s uelo GGI

-

-

suelo GGI-500-50 4.2.4.2.1.4. Evaporírnetro hi---

dráulico de suelo de tipo pequeño 4.2.4.2.1.5. Gran evaporímetro

hidráulico (BGI ) 4.2.4.2.1.6. Evaporimetro hi---

dráulico de bosque (tipo grande) 4.2.4.2.1.7. Evaporímetros d e

-

suelo, tipo balan- za

159

159 160 161 161 16 3 16 3 16 3 1.54 16 6 166 16 7 16 7 16 8 169 17 3 173 173 174 175

175 175

178

1’7 8

Página 4.2.4.2.1.8. Evaporímetro de

suelo, tipo ba- lanza (tamaño

-

grande )

4.2.4.2.1.9. Evaporímetros

-

para terrenos

-

pantanosos

--

4.2.4.2.1.1 O. Lisímetro-evapg rímetro compen- sador

4.2.4.2.1.11. PluviÓmetros d e suelo

4.2.4.2.1.12. Métodos de ob-- servación.de la evaporacion en la superficie

-

del suelo la nieve GGI-B -100 O

4.2.4.2.1.13. Evaporación d e

179

180

180 181

181

4.2.4.2.2. Lisímetros 4.2.4.2.2.1. Objetivos 4.2.4.2.2.2. Principios de

-

construcción 4.2.4.2.2.3. Construcción de

un lisímetro d e peso

4.2.4.2.2.4. Otros lisímetros 4.2.4.2.2.5. Lisímetros del

Servicio hidro- meteorológico

-

URSS

4.2.4.2.2.6. Principales des ventajas del iz símetro

4.2.5. Otras observaciones climáticas, inclu- yendo el balance energético

4.2.5.1. Estaciones climatológicas 4.2,5.2. Requisitos de las estaciones

climatológicas

4. 2.5.2.1. Instrumentos 4.2.5.2.1 .l. Equipo completo

para las esta-- ciones básicas 4.2.5.2.1.2. Estaciones cli-

matológicas au- x i 1 i ares

182 183 183 184

186 189

190

190 191 19 1 192 19 2

19 2

19 3

4. 2.5.2.2. Situación

4.2.5.3. Técnicas de instrumentación y observación

4.3. Aguas superficiales 4.3.1. Objetivos

4.3.2. Elección de cauces y emplazamiento de

-

las estaciones

4.3.2.1. Sección transversal para la m e dición de alturas

4.3.2.2. La sección transversal de medi da

4.3.3. Reguladores naturales (aguas altas-aguas 4.3.4. Instrumentos precalibrados : vertederos,

bajas)

canales y desagües

4.3.4.1. Cuencas experimentales 4.3.4.2. Cuencas representativas

4.3.4.3. Características Óptimas de una 4.3.4.4. Estabilidad de la relación de 4. 3.4.5. Inexactitudes en la altura

estructura de aforo ca iibración

4.3.4.5.1. Estructuras artifi- ciales precalibra-- das

4.3.5. A f y o de caudales: molinetes, aforos

--

quimicos, otros métodos

4.3.5.1. Limitaciones del molinete 4.3.5.2. Aforos químicos

4.3.5.2.1. Método por veloci-- 4.3.5.2.2. Método por disolu--

dad de sales ciÓn de sales

4.3.5.2.2.1. Método por disolg ciÓn de coloran-- tes de fluoresceg na

4.3.5.2.3. Método de integra-- ciÓn (Gulp)

4.3.5.2.3.1. Utilización de cg lorantes

Página 193 19 4 19 6 196 19 6 19 7 198 199 199 199 200 200 201 201

202 223 223 2 2 4 224 224

224 225 225

4.3.5.3. Otros métodos

4.3.5.3.1. Método de la escala graduada

4.3.5.3.2. Método pendiente-sK per f ici e

4.3.5.3.3. Aforos volmétricos 4.3.5.3.4. Molinetes Ópticos 4.3.5.3.5. Aforos en estructu- 4.3.5.3.6. Aforos en estrecha- 4.3.5.3.7. Aforos mediante flg

ras mi entos t ador e s 4.3.6. Medida de las alturas

4.3.6.1. Escalas limnimétricas

4.3.6.2. Registrador automático de altK 4.3.6.3. Estaciones con registrador de 4.3.6.4. Registradores d e cintas perfo- 4.3.6.5. Registradores de cápsulas de

-

4.3.6.6

.

flotador radas presión

4.3.7. Condiciones de explotación, mantenirnien t o y exactitud de una estación de afo-=

ros

4.3.7.1. Explotación en invierno

4.3.7.2. Efecto del hielo en la rela--- ciÓn altura-caudal

4.3 -7.3. Congelación del pozo del flota dor

4.3.7.4. Explotación en veraao o en re- giones tropicales

4.3.7.5. Bloqueo de la sección de con-- trol

4.3.7.6. Estructuras para el flotador y e l registrador

4.3.7.7, Tuberías de toma 4.3.7.8. Equipo de limpieza 4.3 .7 .9. Exactitud requerida

4.3.7.9.1. Exactitud de las e 2 tructuras calibradas

Página 225 225 225 226 226 226 227 227 227 228

228 230 230 230 2 31

232 2 32 233 2 3 3

2 34 234 2 34 235 235 2 36 2 36

Página 4.3.7.9.2. Exactitud d e los c o n

troles no calibrados 4.3.8. Cuencas "piloto" para estudios de esco--

rrentía 4.4. Aguas subterráneas

4.4.1. Aguas de la zona no saturada 4.4.1.1. Contenido d e humedad

4.4.1.1.1. Redes

4.4.1.1.2. Nétodos de medición y equipos

4.4.1.1.2.1. Unidades de resis- 4.4.1.1.2.2. Métodos de disper-

tencia eléctrica sión de neutrones 4.4.1.1.2.2.1. Tubo de acceso 4.4.1.1.2.2.2. Emplazamiento 4.4.1.1.2.2.3. Calibración 4.4.1.1.3. Frecuencia de las m e 4.4.1.1.4. M é t o d o s de laborato-

di cione s rio 4.4.2. Agua en las zonas saturadas

4.4.2.1. Valoración hidrogeológica de

--

4.4.2.2. Instrumentación una cuenca

4.4.2.2.1. Técnicas geológicas para el estudio del s ub s u e 1 o

4.4.2.2.2. Técnicas geoffsicas para el estudio del s ub s uelo

4.4.2.3. Distribución de los puntos de

-

ob s er vaci Ón

4.4.2.3.1. Exactitud

4.4.2.3.2. Condiciones adiciono les

4.5. infiltración

237 237 242 242 242 243 244 245 246 246 247 247 247 248 248 249 250

250

252 253 254 255 255 256 4.5.1. Infiltrómetros

4.5.1.1. LnfiltrÓmetro de inuridaciin 4.5.1.2. Infiltrómetro de anillo

4.5.1.3. Infiltrómetro de tubo o de ci- lindro

4.5.1.4. InfiltrÓmetro simulador de 1 1 ~ via

4.5.1.5. Infiltrómetro portátil simula- 4.5.1.6. Manejo de los infiltrómetros

-

dor de lluvia simulador es

4. E , Medici

6n

C a S

4 .E .1. Generalidades

4.6.2. Métodos para la medición d e la vegeta-- ción

4. E .2.1. Fotografías aéreas y parcelas 4.6.2.2. Pluestreo de especies herbáceas 4. E . 2.3. Muestre0 de árboles y arbustos

de muestre0 y de matorrales grandes

4.6.3. Observaciones especiales para evaporímg 4.6.4. Profundidad y densidad de las raíces

tros y iicímetros

4.7. Mediciones físicas del suelo

4.8

4.9

4.7.1. Textura y estructura 4.7.2. Indices del agua

4.7.2.1. Humedad retenida

4.7.2.2. Capacidad de retención de h w n e dad y capacidad de saturación 4.7.3. Movimiento del agua

4.7 .4. Movimiento líquido versus vapor Medición de heladas y desfiielos

4.8.1. Generalidades

4.8.2. Medición de las heladas y deshielos 4.8.3. Efectos de la orientación en los ciclos

de helada y deshielo Erosión y sedimentaciin

4.Y. 1. Alcance y objetivos

Página 256 256 257 259 264 265 267 267 268 268 269 27 O 272 273 274 2 7 5 277 277 279 280 2 81 282 282 283 284 2 8 5

‘285

4.9.2. Estudios sobre la erosión 4.9.2.1. Procesos de erosión

4.9.2.1.1. Proceso de erosión en las laderas 4.9.2.1.2. Estudios sobre la

-

erosión en cuencas

"piloto" para estu- dios de escorrentía 4.9.2.1.3. ~a erosión en los

-

cauces naturales 4.9.2.2. Medición de la erosión

4.9.2.2.1. Técnicas de medición 4.9.2.2.1.1. Erosión en lade-- 4.9.2.2.1.2. Erosión en los

--

ras

cauces naturales 4.9.3. Estudios sobre la sedimentación

4.9.3.1. Técnicas de medición

4.9.3.1.1. Medición de los se- dimentos en suspen- sión

4.9.3.1.1.1. Equipo de muestre0 4.9.3.1.1.2. Toma de muestras 4.9.3.1.2. Medición del arras-

tre de fondo 4.9.3.1.2.1. Toma-muestras 4.9.3.1.2.2, Métodos de medida 4.9.3.1.2.3. Observaciones so- bre el material

-

del lecho

4.9.3.1.3. Determinación del

-

tamaño y concentra- ción de las partícg las

4.9.3.1.3.1. Méfodo de filtra- cion

4.9. 3.1.3.2. Métodos para de-- terminar la dis-- tribución del ta- maño de las parti

culas

Página 28E 287 287

288 23

o

290 290 290 23 2 29 3 234

294 29 4 29 5 296 296 29 7

29 8

299 299

299

Página 4.9.3.1.4. Sedimentación en

pequeños embalses 4.10. Medición de la calidad del agua

4.10.1. Objetivos

4.10.2. Frecuenci-a de las mediciones

4.1.0.3. Emplazamiento de los puntos de mues-- 4.10.4. Hétodos de muestre0

4.1 O . 5. Análisis químicos y físicos treo

4.11. Uso de trazadores radiactivos

4.11.1. Medición del transporte de sedimentos (sec. 4.9.)

4.11.1.1. Método d e integración en el espacio

4.11.1.2. Método de integración en el tiempo

4.11.1.3. Equipo necesario

4.11.1.4. Medición de los sedimentos en suspensión

4.11. 2. Medición del contenido de agua de una masa de nieve (sección 4.2.2.)

4.11.3. Mediciones sobre el contenido de humg dad y densidad

4.11.4. Trazadores, mediciones s o b r e la velo- cidad y dirección del agua subter&-- nea. Determinación de la porosidad

--

efectiva

4.11.4.1. Experimentos sobre trazado- res simples de punto a pun- to para la determinación de la continuidad hidraulica y la dirección y velocidad

--

d e l agua subterránea

4.11.4.2. Determinación de la porosi- dad efectiva, técnicas para determinación de la direc-- ciÓn y velocidad del agua

-

subterránea

4.11.5. Utilización de los isÓtopos del medio amb i e n t e

4.11.5.1. Deuterio y oxígeno-18 4.11.5.2. El tritiu y el carbono-14 4.11.5.3. Generalidades

30 O 300 30 O 301 302 302 303 304 304 304 30 5 30 5 305 306 307

30 8

30 8

30 9 30 9 310 313 31 5

Página

4.12. Equipo mínimo 315

4.13. Emplazamiento de los instrumentos y equipo en

la cuenca 319

5. Tratamiento y publicación de datos 345 5.1. Cartografía de las cuencas representativas y

-

e xp erimen t al es

5.1.1. Planos topográf icos 346

345

5.1.1.1. Técnicas 5.1.1.2. Detalles

346 347 5.1.1.2.1. Curvas de nivel 347 5.1.1.2.2. Divisoria de cuenca 347 5.1.1.2.3. Características de

las redes de drena- je naturales y de

-

las debidas a la a c

ciÓn del hombre 348 5.1.1.3. Realización de los planos 3 49 5.1.1.3.1. Planos de base 3 49 5.1.1.3.2. Tamaño de los pla--

nos 349

5.1.2. Planos geológicos e hidrogeológicos 349 5.1.2.1. Cartografía de ia geología su--

perficial 3 5 1

5.1.2.1.1. Técnicas 351

5.1.2.1.2. Características 352 5.1.2.1.3. Cartografía 355 5.1.2.2. >lapas del subsuelo 355

5.1.2.2.1. Técnicas 355

geológica 3 5 5

5.1.2.2.1.1. Cartografía hidro- 5.1.2.2.1.2. Cartografía geolÓ- gica aplicada a la

ingeniería civil 356 5.1.2.2.2. Características 357

5.1.3. Mapas edafológicos 358

5.1.2.2.3. Cartografía 35 8

5.1.3.1. Técnicas

5.1.3.2. Características d e un mapa de suelos

5.1.4. I-lapas d e vegetación

5.1.4.1. Estudio de la vegetación 5.1.5. Mapas geomorfológicos

5.1.6. Planos d e catastro 5.1.6.1. Técnicas

5.1.6.2. Características 5.1.6.3. Cartografía

5.1.7. Fotografía aérea y terrestre 5.1.7.1. Fotografía terrestre 5.1.7.2. Fotografía aérea

5.1.8. Descripción cartográfica d e las caractg rísticas fisiográficas

5.1.9. Inventario de las observaciones e inves tigaciones en cuencas representativas y experimentales

5.2. Recomendaciones para el tratamiento de datos 5.3. Datos climatológicos

5.3.1. Precipitaciones

5.3.1.1. Consistencia de l o s datos 5.3.1.2. Registro puntual d e precipita-

ciones

5.3.1.3, Métodos para la determinación d e la pluviometría media 5.3.2.4. Otros métodos para determinar

la pluviometría media

5.3.1.5. Otros métodos para el trata--- miento de datos

5.3.2. Nieve

5.3.2.1. Errores en los datos sobre la 5.3.2.2, Contraste de datos

nieve

5.3.3. Intercepción de la precipitaci6n ~ G Pla 5.3.4. Evaporación

vegetación

5.3.4.1. Método del balance hídr'ico

Página 361 36 3 364 36 4 36 5 366 366 366 366 36 7 36 7 368 369

3 70 371 37 3 373 373 374 376 376 377 370 380 380 3 81 382 3 82

5.3.4.2. Evaporación en tanques

5.3.4.3. Método del balance energético 5.3.4.4. Método aerodinámico

5.3.4.5. Ecuaciones empíricas

5.3.4.6. Evaporación en el suelo y en la 5.3.4.7. Evapotranspiración real

5.3.5. Otras observaciones climatológicas para nieve

e l establecimiento del balance energéti- co

5.3.5.1. Viento 5.3.5.2. Temperatura 5.3.5.3. Humedad 5.3.5.4. Radiación

5.3.5.5. Balance energético 5.4. Aguas superficiales

5.4.1.

5.4.2.

5.4.3.

5.4.4.

5.4.5.

5.4.6.

5.4.7.

5.4.8.

Generalidades Gráficos y cintas

TabulaciÓn de tiempos y de alturas de

re

f ere ncia

Relación altura-caudal y correcciones e s peciales

Caudales medios

Cálculo de la aportación

Comprobaciones aproximadas de la validez de los caudales aforados

Lagos y lagunas 5.5. Aguas subterráneas

5.5.1. Agua en la zona no saturada 5.5.1.1. Contenido de humedad 5.5.2. Agua en la zona saturada

5.5.2.1. Consideraciones generales 5.5.2.2. Errores de medida

5.5.2.3. Métodos para la presentación d e datos

5.5.2.3.1. Niveles del agua sud terránea

Página 383 384 384 385 388 3 89

3 89 390 390 3 9 1 391 392 39 5 395 39 5 39 6 396 39 8 399 401 402 403 4 0 3 40 3 40 5 40 5 405 406 406 5.5.2.3.2. Diagramas de fliictug

ci ón 406

Página 5.5.2.3.3. Planos d e curvas de

nivel de las aguas subterráneas 5.6. Erosión y sedimentación

5.6.1. Curvas de sedimentación

5.6.2. Cálculo del volumen de sedimentos 5.6.3. Depósitos de sedimentos de embalses 5.6.4. Interpretación de resultados

5.7. Calidad del agua

5.8. Tratamiento automático de datos 5.8.1. Procedimientos automáticos

5.8.1.1. Registro digital

5.8.1.2. Aparato lector de curvas cartg sianas

5.8.1.3. Sistema de fichas perforadas 5.8.1.4. Programas

5.8 .l. 4.1. Programas registra- dores de datos num5 ricos

5.8.1.4.2. Ejemplos de progra- mas disponibles 5.8.2. Algunas consideraciones sobre la automa

tización de datos 5.9. Archivo y utilización de datos

5.9.1. Consideraciones generales

5.9.2. Fichas perforadas con microfilm 5.10. Publicación de r e s h e n e s

5.10.1. Objetivo de las publicaciones

5.10.2. Condiciones que deben cumplir las pub&

5.10.3. Frecuencia de las publicaciones 5.10.4. Contenido y formato

5.10.5. Publicación de reshenes caciones

E. Técnicas de análisis

-

408 409 409 411 412 413 41 3 414 414 414 416 416 41 7

417 419 421 4 2 2 422 424 426 426 42 8 429 429 4 30

455

6 . 1 . Generalidades 455

6.1.1. Características de la cuenca

E. 1,l. 1. Características de la vegeta- cion

6.1.1. 2. Características geornorfológi- cas

6.1.1.2.1. Curva altitud

-

-

6.1.1.2.2. Altitudes máximas y minimas

6.1.1.2.3. Orientación

6.1.1.2.4. Línea de máxima

--

6.1.1.2.5. Curva de pendiente 6.1.1.2.6. Curva hipsométrica 6.1.1.2.7. Indice de pendien- 6.1.1.2.8. Características de

pendiente media

te

la red de drenaje 6.1.1.3. Características pedológicas 6.1.1.4. Características hidrogeológi-

cas

6.1.2. Análisis de las características climá- ticas y balance energético

6.1.2.1. Definición d e las caracterís- ticas climáticas de la cuenca 6.1.2.2. Estudio de las variaciones de las características del clima en relación con las caracte-- rísticas o procesos hidrológ- 6 .l. 2.2.1. Precipitación 6.1.2.2.2. Fusión de la nieve 6.1.2.2.3. Temperatura

6.1.2.2.4. Radiación solar 6.1.2,2.5. Humedad

6.1.2.2.6. Evaporaci6n

COS

6.1.2.3. Balance energético 6.1.3. Aguas superficiales

6.1.3.1. Características hidrológicas standard

Página 456 457 458

458 459 459 459 460 461 46 1 46 3 466 467 46 8 469

470 470 472 472 412 413 473 473 473 474

6.1.4.

6.1.3.2. Tipos de corrientes y estudia d e curvas de agotamiento 6.1.3.2.1. Curva principal de

ago tami ento

6.1.3.2.2. Ecuaciones de la

-

curva d e agotamierr to

6.1.3.2.3. Relaciones de alma cenam i en t o

6.1.3.3. Análisis del hidrograma 6.1.3.3.1. Separación de f lu-

j os

6.1.3.3.2. Características

--

que definen el hi- drograma

6.1.3.4. Volumen de aportación (esto-- 6.1.3.5. Análisis de la infiltración

rrentía superficial o directa)

6.1.3.5.1. Metodología gene-- ral

6.1.3.5.2. Análisis de zonas con iiuvias artifi ciales

6.1.3.5.3. Análisis en cuen-- cas "piloto" para estudios de esco-- rr entí a

6.1.3.5.4. Análisis de cuen-- cas naturales 6.1.3.5.5. Análisis de cuen--

cas naturales uti- lizando la curva

-

límite de caudales 6.1.3.5.6. Análisis de cuen-- cas naturales por el método del tiem PO de condensación 6.1.3.5.7. Ecuaciones d e la

-

infiltración 6.1.3.5.8. Relaciones entre

-

el caudal y el al- macenami ento Aguas subterráneas

6.1.4.1. Generalidades

6.1.4.2. Principios del flujo subterr6 neo

Página 474 476

477 478 479 479

482 485 486 4 8 8

488

49

o

49 1

49 2

49 6 496

49 7 50 O 500 501

Página E.1.4.3. Análisis del flujo de las zonas

no saturadas

6.1.4.3.1. Tipos de infiltración 6.1.4.3.2. Infiltración a veloci- dad constante, ascen- sión por capilaridad 6,l. 4.3.3. Infiltración por' re--

tención superficial 6.1.4.3.4. Infiltración por acu-

mulación

6.1.4.4. Análisis del caudal en la zona

-

saturada

6.1.4.4.1. Análisis de los pla-- nos piezométricos (isg piezas)

6.1.4.4.2. Análisis del caudal

-

basado en las alturas pi e zom é tri ca s pr óxi

-

6.1.4.4.3. Análisis del caudal

-

en zonas drenadas 6.1.5. Erosión y sedimentación

6.1.6.1. Análisis de los datos de estudio 6.1.5.2. Relación entre la superficie de 6.1.5.3. Relaciones entre el relieve y el 6.1.5.4. Relación entre la densidad de

--

6.1.5.5. Otras características de l a cuep la cuenca y el caudal sólido caudal sólido

drenaje y el caudal sólido ca que afectan a l caudal sólido 6.1.6. Calidad del agua

6.2. Relaciones entre los elementos del ciclo hidrolq gico y entre éstos y las características de una cuenca de condiciones aproximadamente estaciona- rias

6.2.1. Generalidades

6 .2.2. Variabilidad en el tiempo

6.2.3. Incertidmbre respecto a los sistemas de entradas y salidas

6.2.4. La no linealidad en los procesos hidroló- gicos

504 50:

505 509 511 515

515

518 525 528 52 E 523 523 5 30 531 5 32

533 533 534 5 34 535

6.2.5. Tipos d e modelos

6.2.5.1. Modelos lineales normales 6,2.5.2. Análisis gráfico

6.2.5.3. Modelos con un elemento central de tipo lineal (hidrograma uni- tari o)

6.2.5.3.1. Generalidades

6.2.5.3.2. Concepto del hidro-- 6.2.5.3.3. Determinación del h i 6.2.5.3.4. Utilización del hi--

grama unitario drograma unitario drograma unitario 6.2.5.4. Modelos funcionales no lineales

(análisis general de tipo no ig neal)

6.2.5.5. Modelos conceptuales (síntesis general)

6.2.5.5.1. Ajuste automático de los parámetros

6.3. Cambios naturales y debidos a la acción del h o z br e

6.3.1. Análisis gráficos y modelos lineales no?

males

6.3.1.1. Comprobación de la representati vidad del período d e estudio 6.3.1.2. Estudios en una cuenca

hita

6.3.1.3. Técnicas de cuencas de compara- ción (para el estudio del efec- to d e los cambios debidos a la acción del hombre sobre el rég- men hidrológico)

6.3.2. Características hidrológicas

6.3.2.1, Ejemplo de una hipótesis de tr&

bajo

6.3.3. Otros modelos matemáticos 6.4. Estudios sobre el balance hídrico

6.5. ExtrapolaciÓn d e resultados a otras cuencas 6.5.1. Predicción d e crecidas

6.5.2. Predicción de caudales para períodos lag 6.5.3. Predicciin de caudales a corto plazo 6.5.4. F.esiimen de las técnicas de predicci 6 n

gos

Página 5 36 538 5 39

541 5 41 54 2 544 54 7

548 551 5 5 4

5 5 5 556 557 557

560 567 56 8 5 70 573 576 578 5 79 5 79 5 80

El riecenio Hidroligico Internacional (DHI), 1365-1375,

-

fue promrJ-ijdo en la 13n Sesión de la Tonferpncia General de la

-

Unesco, con el fin de impulsar la cooperacian internacional en

-

lris -trabajos, investigaciones y formación dc técnicos y especia-- i?stas en el c~~ilipo de la hidrología cientifica. Su fin princj-pal es ayudar a tt;jdc>s 1-95 paízes en el estudio de sus recursos hidrág licos y en la utilizaciin más racional de los mismos, y a que la

-

demanda de agua aumenta constantemente en funci6ri del desarrollo de la poblaciin, industria y agricultura, E n 1 3 7 3 , de los 131 Es- tados Hiemlros , 100 han númbrado Comii-&s Nacionales encargados de desarrollar las acti-iidades riacionales y contribuir a la coopera- ción regional e internacifinal dentro del programa del Decenio. El desarrollo del programa esta supervisado por un Ccnsejo de CoordL nación compuesto por 30 Estados Miembros que son seleccionados en la Conferencia General de 1.a Unesco, la cual estudia las propues- tas para e l desarrollo de los programas y recomienda los proyec-- tos de interés a todos o a una gran parte de los países, ayudando en i1 desarrollo de proyectos nacionales o regionales y coordinan do la cooperación internacional.

La promoción y colaboración en el desarrollo de las téc- nicas hidrológicas d e irr7ectigacif~ri en lo que se refiere a la di- fusión d e datos hidrológicos y planeaqiento de ins talaciories hi-- drol8gicas, es uno de los fines fundamentales del D H I , cuyo pro-- grama comprende todos 10s aspectos sobre estudios e investigacio- nes hidrológicas , Estar irives-Ligaciones hidrgligicas s e famentan

a escala nacional, regional e internacional para impulsar y mejo- rar. la utilizacijn de los recursos naturales a nivel local y mun- dial. El programa del DHI impulsa y ayuda a los países muy desa-- rrollados en la investigación hidrológica a intercambiar informa- ción cieri~tifica y a los países en vías de desarrollo a beneficiar s e de este intercambio de información en la elaboración de proyec -tos de investigación, proporcionándolos los medios para utilizar las técnicas más modernas en el planeamiento de instalaciones hi- drológicas,

Como parte fundamental de la contribuci6n de Unesco al

-

cumplimiento de los objetivos del DHI, la Conferencia General ha autorizado al Director General a recopilar, intercambiar y distr+

buir información referente a las investigaciones sobre hidrología científica, así como facilitar los contactos entre especialistas e investigadores en estas materias, Con este fin, Unesco ha comen zado la publicaci6n de dos colecciones: "Estudios e informes so-- bre hidrología" y "Documentos técnicos sobre hidrología" ,

La colección "Estudios e informes sobre hidrología" se

-

refiere por una parte a la recopilación de los datos y resultados más importantes de los estudios hidrológicos realizados dentro

-

del marco del Decenio y y por otra, a la publicación de informa--- ciÓn sobre nuevas técnicas de investigaciin, estando incluídos

-

también en esta colección los informes presentados en los simpo-- sios, Por tanto y esta colección comprenderá la recopilación de d a tos ^y informes de investigación de técnicas hidrológicas y nuevos métodos y directrices para las futuras investigaciones científi--

cas , Esperamos que esta publicación proporci-onará material, tanto de interés práctico como teórico, a los hidrólogos y Gobiernos

-

que participan en el DHI, y responderá a las necesidades de los

-

técnicos y científicos relacionados con el problema del agua en

-

todos los países,

Con el descrrollo de los programas del Decenio HidrolÓgi

-

co Internacional h a resultado evidente que, para que progresen

--

las investigaciones hidrológicas , es necesario perfeccionar los

-

métodos de inver tigación en cuencas especialmente seleccionadas y equipadas. Estas cuencas , denominadas "representativas" o "experii

-

mentales", son especialmente útiles para las investigaciones hi-- droligicas y para la forrración de investigadores cuando su o r g a n j zaciÓn o su función respo;idan a objetivos de investigación clara- mente definidos.

En septiembre de 1565 s e celebró en Budapest un coloquio sobre cuencas represen-ta-tivas y experimentales , organizado por

--

IJPJESCO, con la colaboración del Gobierno húngaro y la participa-- ciÓn de la Asociación Internacional de Hidrología Científica

---

(AIHC), para Estudiar un gran número de experiencias y resultados ya obtenidcjs y forrrular para estas cuencas las directrices p r i n c i pales. Estas directrices, cuyo objetivo esencial es ayudar a los países que deseen utilizar cuencas de investigación de este tipo, pueden ser./ir además para mejorar la eficacia de las investigacig nes en curso.

El Consejo d e Coordinación del DHI h a constituído un grs PO de trabajo especial encargado de determinar, e n función de las conclusion?s del Cciloquio, 10s principios q u e deben seguirse para la arganizacion de cuencas representativas y experimentales. A es- t? grupo de trabajo s e le pidió analizar los resultados de una e t

..

cuesta sobre el estado actual de las investigaciones hidrológicas -en curso O previstas- en cuencas representativas y experimenta-- les de diversos países. La importancia dada a los proyectos rela- tivos a la creación de cuencas representativas y experimentales

-

en los países que participan en el Decenio y la importancia de

--

las experiencias realizadas fuera d e este programa en varios paí- s e s , hari :].evado al grupo de trabajo a proponer al Consejo de Co- ordinación el establecimiento de una Guía Internacional de Práct- cas eri Materia de Investigación de Cuencas P<epresentativas y Expe rimentales, basada en la documentación existente.

-

Esta documentación técnica da u n resumen de los princi-- pios rnetodológicos que deben seguirse para organizar y utilizar

-

las cuencas representativas y experimentales de acuerdo con los

-

objetivos d e la investigación que se efectúe. Para que esta Guía pudiera servir para la elaboración de los programas nacionales -- del DHI, era necesario publicarla lo antes posible. Por ello, el Consejo de Coordinacj-Ón constituyó en sc segunda sesión (abril -- l.5 E E ) u n grupo de trabajo permanente , encargado principalmente d e la preparación de la Guía, al que pidió designara de entre sus -- miembros u n Comité de expertos para realizar este trabajo.

El :omite_ de expertos así constituído se reunió por pri- mera vez en octubre de 1966.

Se editaron dos proyectos de Guía, que comprendían los

-

estudios y la documentación enviada por los Comités nacionales p+

ra el DHI, uno bajo la direcci6n de M. Toebes, ayudado por los

--

Sres. Hadley y Jaquet, y otro, editado e n la URSS, bajo la direc- ción d e M. Ouryvaev. Las dos guías han sido refundidas en una so- la e n el curso de las reuniones de editores-jefes del Comité de

-

expertos y del grupo de trabajo. El Consejo de Coordinación apro- b j la publicación en s u tercera sesión (mayo de 1967).

La Guía comprende seis capítulos:

La Introducción (capítulo 1) expone los fines de la pu-- blicación y el objetivo de las cuencas representativas y experi-- mentales en el marco g e n m a l de l a investigación hidrológica.

L1 capítul.~ 2 define los criterios de seleeciin de ernplg zariiientos y de organización d e luna red d e cuencas.

efectuados en las cuencas.

El capítiilo 4 describe los métodos de observacicn y los

-

tipos de Equipos a utilizar' para E]. estudio de los distintos pará- mytiros del ciclo hidrológico.

El capítulo 5 pressnta una serie de métodos a utilizar pa ra el tratamientú d e datr,s, S U síntesis y la publicación de los -- mismos.

-

El capítulo 6 trata de técnicas de análisis y de interlpre

-

tación de los resultados obtenidos.

Indudablemente, la presente publjcaci6r1, realizada en un i.,lazo muy corto, no es ni perfecta ni completa. S e espera, s i n em- bargo, que podrá ser muy Iítil, s o b ~ e todo para los países que aca- bar! de empezar investigaciones de este tipo, y qiue ofrecors, al

--

rnisnio tiempi un marco para el intercambio internacional d e los re sultados cie la experiencia adquirida en este campo de la inx75stig5 ción hidrológica.

-

El grupo de trabajo que ha establecido esta primera ver-- siÓn de la Guía se ha encargado tambitn de recopilar los datos co?

plementarios y de proponer mejoras a l pr'eseiite texto, especialmen- te en los capítulos 3 y E , que tienen una importancia particular

-

para tl éxito d e las investigaciones en cuencas representativas y ex p er irrie nt a 1 es

.

Todos los Comi-tés nacionales del DHI eut6n invitados a e E .liar a la Secretaría, que las transmitirá al grupo d e trabajo, sus observaciones para rri~~tj~rar e l contenido d e la Guía y toda l a docu- mentaciin científica cúmpiementaria. A es te respectc, será particg larmente importante la ayuda d e los países en 10s que las investi- gaciones han permitido alcanzar nue-70s e interesantes resultados.

L\LLEpJ Jr. ,W.H, , United States Department of &riculture, Agricul- tural Research Service, U.S.A.

AM-iROCHO , ,J, , Uriiversity of California , DaTiis, U. S.A.

EERtJIRR , J , , Electricité de France , CREC, France,

EiJJE, G , J . , Hiriis-try of Works , Water and Soil Division, ITew Zea- larid.

BLrJEI4EP.1, G . , Institute for Land and Water Management, The IJethEr- lands

.

ELOK, T. , Provinciale Waterstaet, Gelderrland, Th? N e t h e r l a n d s

.

BOCHKOV, A.P., State Hydrological Institute, TJ.C.S,P.,

ER,AI.ISON, F.A. , United States Department c;f Interior , United Sta-- tes Geological Survéy ? U. S , A.

CrJLEMBRAlJDEF'., €1, J , , Rijkswaterstaat , The Netherlands

.

DAGG, F I , , East kfrican Agriculture and Forest Pesearch O r g a n i z a - - tion, Yenya.

DAVIS

,

.

TjOOGE, J , , Universit;r College, Cork, Lreland.

EIIGLAND, C. E. , 'Tni-ted States bepartment of Agricultiire , A g r i c u l t g ral. Research Service, IJ, S,A.

FOURNIER, F., O f f i m de la Recherche Scientifique et 'iechnique

-

Outre Mer, Franco.

BADLEY, R.F * , Urii-ted Ytatei. Departrnent af Interior , United S t a t e a Geological Survey , U , S , A.

H A R R O L D , I., , L,. , IJnited StateS Departrrient of Agriculture , Agricultg pal Research Service, U. S .A.

E-JELVEY, ,J. D , , iJnited States Department of Agriculture , United Sto t e s Forest Service, 1J.S.A.

HE'pAS, R. , Instituto de Hidrología, Madrid, Spain,

HO LTAIJ , H.M. , United States Department of Agriculture, Agricultu- ral Research Service, U.S.A,

J A C Y S O M , R..J,, Department of Scieritific and Industrial Research ,

N e b 7 Zealand Soil Bureau, New Zealand.

JACQUET, J. , Electricité d e France, CREC, France.

JOHNSOIJ, A. 1 , , United States Departrnent of Interior, United Sta-- t e s Geological Survey, U.S.A.

KELLY , L. L , , United States Department o f Agriculture, Agricultu-- ral Resoarch Service, U. S .A,

KOVZEL, A , G , , State Hydrological Iristitute, U,S.S.R.

KRAYENHOPF VAN DE LEUR, D , A , , University of Wageningen, The

-

N e t h e r l a n d s

.

KKEC,TOVSK'J, O.I., State Hydrological Institute, U,S,S.R.

K U P R I A N O V , V . V . , State Hydrological Institute, 1J.S.S.R.

KUZIN, P.S. , S t a t ~ Hydrological Institute, U.S.S.R.

KlJZMIN, P.P., State Hydrological Institute, U.S.S.R.

M c Q U E E N , L . S , , United States Department of Interior, United Sta-- tes Geological Survey, U.S,A.

IJII LLER, R. F. , United States Department of Interior, United States G e o l o g i c a l Survey, U.S.A.

I-íQRRISSEY, W.E., Ministry of Works, Water and Soil Division, New Z ea l a n d .

IqASH, J.E., University College, Galway, Ireland,

0 DONI,IELL, T. , Imperial College of Science and Technology, London, U n i t e d Kingdom.

O U R Y V A E V , V.A., State Hydrological Institute, 1J.S.S .F.

PRCKEF. , P ,

,

?es F o r e s t Cervice, U.S,A.

p ~ p o v ,

PTJSHKAP%rlV, V,F., Sta~l:e Hydrological Institute, IJ,S,S,R.

ROCHE, II, , Office de la F.echerche Scientifique et Technique Outre Mer , France,

RODDA, (J, , IJatiira1 Environrnent P.esearch Council , Hydrological

-

Research Uriit, IJnitr-d Kingdom.

ROfiIE:P., J . , Qffice de la Recherche Setentifique et Technique

-

Gul-rc I?er , Prance,

SHOWJ, L.1.I. , United States Iiepartrrient of Interior, United States Gecllogical Survey , U , S .A.

SPEIIGLER, O.A, , State Hydrological Institiite, U.S .S,R.

STJBEGTIN, A.1, , U.S.S.R, Hydrometeorological Centre, U.S.S.F..

TAKENOUCHI, T. , Water Resources Development Public Corporation,

-

Japan,

TISCij, L. J , , International Association of Scientific Hydrology.

TOEBES, C. , Ministry of Works, Water and Soil Division, New Zea-- larid.

IJBELL, K., Institute for Water Resources, Hungary.

Tl.LS:iER, W. C , , Iris-titute for Land and Water Managemont , The Ne ther lands,

VOLFTSUiT, I.E. , S-tiate H]drological Institute, 1J.S.S.P..

WCSSELING, J. , Institute for Land and Water llanagernent, The Ne--- therlands.

1.1. Alcance y ob-je~tivos de 1.a guía

El objetivo de 1.a presente gula es e l de dar unos crite- rlios para el establecimiento y estudio de las cuencas representa- ti~ias y experimentales, sugiriendo los mCtgdo:: más adecuadas ;T

-

los caninos priribles por donde h a de orieri-tnrse l a investigación, Has~ta ahora la investigaci%n hidroligica ,j,2 estas cuenca.7 h a ado- lecido d e la fali-a de datos básicos y de luna adecuada normaliza-- ciin, no sólo en ].as observaciones j. tgcnicas utilizadas, sino

-

también en los rriftodos que permitan una correcta comprensión e

-

interpretaci%n de los fenRmenos físicos que en ellas se derarro-- llan, Las investigaciones en cuencas representativas y expzrimen- tales hari sido frecuentemente tratadas erim.5 experimen+os estadís- ti.cos sin tener e n r.i-ier!ta, pcr una par,te, el hecho de q u e los mé- todos de la estadistica clásica no son siempre aplicables a los - datos hidrolhgicos y , por otra, que los resul-tados obtenidos son de aplicaci6ri limitada al rio haberse desarrollado la metodología adecuada para extrapolarlos a otras ciiencas diferentes, La irives- tigación hidrológica no debe limitarse Únicamente a la recopila-- ci6si de da~tos, sino también a su correcta interpretación para ^sil posterior emplecj eri la rosoluci6n de problemas específicos,

Todos los estudios de cuencas, independientemente de s u

-

clasificación, deben plantearse de tal manera que ?.-TI informacinn del modo más claro 7 aniplirj posible cobre las relaciones físicas y matemáticas existentes entre 1.j~ diversos componentes d e l ciclo

f,i

drogeológico; de al-6 que lfis ohj eti7ios principales d e una in-~esti-

gación de este tipo, e n cuencas representativas y experimentales, sean la pred:i.cción y estirnaci6n cuantitativa de estos componentes, para estos propósitos es necesario preparar experiencias especia- l e s y realizar toda uria compleja investigación sobre aspectos par ticulares d e la hidrología en las CuYlicas experimentales (cuencas sometídas a. la influencia del hombre) y en las representativas

-

(cuencas en s u estado natural). Es evidente que el alcance de las investig%cioneu estará condicionado a las necesidades prácticas y s e r á función d e las condiciones fisiograficas y particulares de

-

cada país.

Resulta difícil organizar estas investigaciones, ya que e n c a d a caso se requiere un análisis particular de la situación

-

existente y , por consigui.ente, una clara definición de los objet2 vos q u e se pretenden, siendo también necesario contar con los prg supuestos y equipos técnicos adecuados,

Por estas razones, uno de los principales propósitos de esta guía es tratar de hacer una investigación más profunda y de- tallada de los fenómenos físicos que se presentan en una cuenca y , al mismo tiempo, abordar el estudio de aquellos parhetros o ele- mentos hidrológicos d e mayor variabilidad. Evidentemente, este

ti

PO d e investigación requiere tiempo y presupuestos eie7~ados, por lo q u e deben planificarse detalladamente y adoptar en lo posible l a más amplia normalización, S e debe procurar un inmediato análi- sis de los datos, y a sea para comprobar la necesidad de realizar investigaciones adicionales, o sencillamente para eliminar aque--

llas en algunos casos, podría ser

--

recomendable e l desarrollo de una investigación conjunta estadís- tico-matemática para comprobar hipjtesis o desarrollar modelos,

-

parciales o totales, del ciclo hidrológico.

que no merezcan continuarse;

Este trabajo se ha realizado con el propósito de aseso-- par a los técnicos responsables de la organización 7 desarrollo

-

de iniestigaciones hidrológicas en cuencas representativas y expc rimentales; basándose en la experiencia colectiva acumulada en d i versos países, La temática de la gi6a es, por tanto, muy variada:

recomendaciones generales sobre la selección de cucncas y tipos

-

de observaciones necesarias, instrumentos, metodo:, de obserT7aciÓn , proceso y análisis cle datos, interprj?taciÓn de resultados, etc.

Sin embargo, dada la variabilidad de las condiciones na- turales en las qlue h a n de desarrollarse las investigaciones, di-- tg niendo en cuenta sólo aquellas que por su naturaleza se presten a las condiciones locales.

recomendaciones deben aplicarse con las debidas reservas, ^¶

S e dan en el texto algunas descripciones detalladas SO--

bre métodos de obser~iación e interpretaciin de datos, lo q u e no '-

significa que deban desestimarse aq1lellos m6tudos o procedimien-- tos, igualmente válidos, que se emplean en muchos países

Los números entre paréntesis insertados den-tro del texto indican las r'eferencias que se adjuntan al final de cada capítulo;

también s e incluye una bibliograf la gener,al al final del volumen.

1 , 2 , Definición de cuencas representativas y experimentales

1 . 2 . 1 . Cuencas representativas

Son aquellas seleccionadas como típicas de la hidrología de una región, es decir, cuencas que se suponen hidrológicamente semejantes a la región Y se utilizan para investigaciones iEtensi vas sobre problemas especificos del ciclo hidrológico, o parte d e 61, siempre que se mantengan unas condiciones naturales relativa- mente estables. De esta forma, una adecuada red de cuencas repre- sentativas puede reflej a17 las características hidrológicas de to- da una región y sus variaciones en grandes zonas naturales,

Las observaciones en cuencas representativas conviene

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que se realicen durante períodos más bien 1 a r . g ~ ~ y , a ser posible, combinadas con el estudio de las características climatológicas , pedolÓgicas, geológicas e hidrogeológicas, Las investigaciones d s ben orientarse hacia todos 0 algunos de los siguientes aspectos:

investigacien hidroligica fundamental , determinación de 10s efec- tos de cambios naturales del rggimen hidroljgico (.Ter sección

-

1 , 3 , 2 . ) y definicijn d e una red básica de eStaciGneR que pueda cg rrelacionarse con las llamadas temporales

,

cortos períodos de registro,

Por estas razones, las cuencas representativas deber&

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tener r-l mínimo posible de cambios, y a sean naturales o debidos a l a acci6n del hombre, durante el período de estudio y y en su de-- fecto, si éstos ocurren, deben registrarse cuidadosamente. La su- perficie de dichas cuencas depende d e las condiciones físicas y

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naturales de la regi6n y de los objetivos del estudio y general-- mente, oscila entre 1 y 250 km2 y raramente sobrepasa los 1.000

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la2, Por otra parte, cuanto más grande sea la cuenca elegida, ma- yores serán los problemas de organización del equipo y de las ob- servaciones, y también será más difícil obtener la homogeneidad

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deseada en algunas de las características de la cuenca,

Las cuencas de referencia son aquellas cuencas represen- tativas que aún se encuentran en su estado natural y cuyos suelos y tipos de vegetación se presume no variarán a muy largo plazo.

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En algunos países dichas cuencas podrán sobrepasar los 1.000 k m 2 , siempre que se cumplan las principales condiciones de representa- tividad, homogeneidad y estabilidad, y en ellas podrán definirse las principales características hidrológicas que servirán de ba- s e para una interpretación a largo plazo, En algunos países, las cuencas de referencia son un tipo especial de cuenca representati va ¹

En principio, y después de u n período suficientemente a; plio de observaciones en l a cuenca, toda o par-te de la cuenca re- presentativa podría pasar a la categoría de experimental, siempre que sea posible la realización de investigaciones de tipo experi- mental,

1 , 2 , 2 , Cuencas experimentales

Son aquéllas que tienen una cierta homogeneidad en cuan- to a suelo y vegetaci6n y que además presentan unas característi- cas fí.sicas relativamente uniformes, El objetivo d e estas cuencas es el estudio de los efectos que se producirían al modificar deli- beradamente una o varias de sus características naturales, para

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1 r j cual h a de contarse con las púsibilidadiu Tcon6niicas y legales

para realizar 10s cambios o modificaciones que sean necesarios.

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Debido a estas razones, así como al carácter más detallado de es- tos estudios con respecto a los de las cuencas represen-tativas,

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se aconseja limitar el área de las mismas a una superficie maxima del orden de los 4 k m 2 .

Tambifn en algunos países, s e designan como cuencas expe rimentales aquéllas e n las que s e realizan estiidios detallados s z bre el ci-clo hidrológico, sin q u e esto implique modificaciones de las condiciones de la zona,

Normalmente, la investigación en cuencas experimentales es un estudio comparativo y se opera con un grupo de dos o más

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cuencas, Otro aspecto importante a destacar e n relación con estas investigaciones es que cualquier cambio o modificación que se r e g lice estará precedido de un período denominado de precalibración.

1 , 3 , Objetivos de las cuencas representativas y experimentales

1.3,l. Cuencas representativas

A continuación se especifican algunos de los objetivos

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que se pretenden alcanzar con el estudio sobre este tipo de cuen- cas, Como se indicó en la sección 1 , 2 , 1 , , no siempre es posible

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utilizar una de estas cuencas para realizar todas las investiga-- ciones, por lo que s e recomienda especificar claramente cual se

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considera como principal en cada una de las cu5ncas seleccionadas (6, 14, 1 7 , 2 1 , 2 3 , 2 8 , 32, 34).

a > Investigación básica

Frecuentemente, las cuencas representativas son utiliza- das para la realización de investigaciones básicas, estudios glo- ^' bales o parciales de los procesos físicos de1 cic.10 hidrol6gico o de una característica hidrológica específica, incliuyendo también las técnicas de observación,

Este tipo d e investigación se puede realizar e n cuencas

independientes ci en un conjunto d e ellas siendo, además, muy ade- cuada para l a formaci-ón del personal,

b) Efectos de los cambios naturales

Algunas cuencas representativas, especialmente las de r- ferencia y control, suelen utilizarse para estudiar los efectos

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en el régimen hidrológico de los cambios o alteraciones de las

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condiciones naturales. Estas alteraciones pueden ser un cambio de clima, de las caracteristicas de la flora (a causa de su normal

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crecimiento) o de las características pedológicas (erosiin, e-tc. ) c ) Predicci6n hidrol6gica

La mayoría de las cuencas representativas se utilizarán para desarrollar y mejorar los actuales métodos de cálculo y pre- dicción hoy actualmente utilizados en hidrología, y también para la evaluación de los recursos hidráulicos de una región o zona d e terminada. Por tanto, es necesario un análisis detallado del fenq meno hidrológico, que orientará la investigación hacia la resolu- ción de los problemas metodológicos que plantea la hidrologia,

d) Ampliación de observaciones

A ser posible, las cuencas representativas deberán utili zarse como red básica de estaciones hidrológicas, Esto es lo que sucede en algunos países, cuando las cuencas son relativamente p e queñas (en principio menores de 3,000 km2),

La gran ventaja que se consigue en estos casos es que

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los datos tomados en estaciones m6viles o de investigación, con

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periodos relativamente cortos de observación, pueden correlacio-- narce con datos antiguos y de largos períodos perl-tenecientes a la red básica,

1 , 3 , 2 , Cuencas experimentales

a) Efectos. de los cambios debidos a la acción del hombre Uno de los más urgentes y prácticos obje-tivos en el

es-t-

blecimiento de cuencas experimentales es, en muchos países, el e s tudio de los cambios del régimen hidrológico, motivados por alte- raciones debidas a l a acci6n del hombre. Esto incluye cualquier

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modificación en la utilización de la tierra (12) (tal como l a re- población fores-tal) , acondicionamiento de la misma (nivelaciin de suelos), influencia que produciría el empleo de los recursos d e

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agua mediante bombeo, recarga artificial, etc.

Este tipo de investigación puede realizarse e n cuencas

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aisladas o en una red de cuencas. Sin embargo, se estima que a v g ces podría acelerarse utilizando dos cuencas y manteniendo en una de ellas, que pasaría a denominarse de control, las característi- cas originales tan constantes como fuera posible durante e l períg d o d e investigación. En algunos casos se recomienda una compara-- ciÓn múltiple (5), aunque no es siempre deseable, ya q u e l a cuen- ca d e control generalmente varía, siendo difi-cil mantener, duran- te un período mas G menos prolongado, las condiciones originales.

La utilización de varias cuencas de comparaciin obliga a estudiar con detalle la cuenca experimental al cabo de pocos años d e o b s e r vación. LOS resultados obtenidos no proporcionan necesariamente datos representativos d i las condiciones climaticas locales y a

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que, por ej emplo, el clima puede haber sido extremadamente h h e d o durante la &poca del estudio, y las conclusiones difycilmente PO- drían extrapolarse directamente a períodos más secos. No obstante, con el procedimiento de comparaciones núltiples , pueden obtenerse resultados estadísticamente satisfactorios, con el inconveniente de que no contribuirán decisivamente a la extrapolación de las

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conclusiones de la investigación a otras cuencas (secci6n 2.4 1.

b ) Predicción hidrológica y ampliación de series

Las cuencas experimentales pueden utilizarse c o n estos

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fines durante el período de estudio, siempre que esto no implique complicaciones para los objetivos principales de l a investigación.

Las cuencas de control que permanecen en s u estado natural pueden ser utilizadas como cuencas representativas (29, 30)

.

c) Investigación básica

Las cuencas experimentales , al igual que las representa- tivas , sr,n :Las adeci~adas para la investigaci6n hidrológica básica.

Por o t r a parte, el gran n h e r o d e instrumentos disponibles en ui,a cuenca de tipo experimental, hace que sea idónea para la forma--- ciÓn d e personal.

1.4. Evaliiaciin de las necesidades de investigacion

Para el establecimiento d o cuencas representativas y ex- perimentales en cada país, deben cumplirse ciertas condiciones

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q u e tengan en cuenta los siguientes a s p e c t o s : a)

b)

C)

Se

Disponibilidad de datos y resultados procedentes de investigaciones de tipo hidrológico.

Estimación de los recursos d e agua actuales y S U po- sible empleo en relaciin con los planes futuros de

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desarrollo económico del país o de la región.

Problemas hidrológicos específicos que deben solucio- narse en el país y disponibilidades actuales de los datos necesarios para resolverlos,

pueden estimar, de acuerdo con las consideraciones an teriores , las necesidades de una investigación hidrol6gica de

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cualquier tipo, que pretenda estudiar procesos y establecer leyes hidrológicas.

Una vez definidas las necesidades de la investigaci6nY

-

hay q u e decidir el establecirnj.ento de cuencas de tipo representa- tivo o experimental o de ambos tipos (18).

Los países con una red de estaciones hidrológicas de po- ca densidad deben emprender el establecimiento de cuencas repre-- sentativas con anterioridad a las experimentales, por las razones qiie a continuaciin se exponen. Por uha pa-1Ptey algunas o tridas las cuencas representativas podrán formar parte de la red hssica, lo ciuai simplifica notablemriri-te los pilobl.emas de perzQrial cspeciali-

zado y representa una considerable economía. Por otra parte, las cuencas experimentales, en razcn d e S'E exigencias de estable.ci-- miento y uti~.ización, a la vez que requieren una instrumentación mucho más amplia y , por lo tanto, mayor número de observaciones ,

son enormemente más costosas que las representativas, Finalmente, no debe olvidarse que en la actualidad la investigaci6n en cuen-- cas representati-las está mejor definida, ya q u e en las de tipo e x perimental aún no se cuenta con una metodolog:? completamente p e z f eccionada.

Para cada cuenca o grupo de cuencas deben definirse cla- ramente los objetivos y mgtodos de investigaci6n. En el caso de

--

una investigación básica de tipo científico, deberán plantearse

-

las hipótesis de cálculo y los métodos adecuados para comprobar

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dichas hipótesis.

Cuando se quiera modificar alguna característica de la

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cuenca, debe estudiarse el tiempo en que ~ ~ ~ r r i r á esta modifica-- ciin, preparando e l correspondiente programa de trabajo. Igualmen t e , debe calcularse el tiempo que durarán las investigaciones q u e , normalmente, en las cuencas representativas es indefinido y en

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las experimentales comprenderá un período que sea representativo de la climatología local.

Para incrementar la utilidad de los datos obtenidos en

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una cuenca experimental, se deben considerar en la etapa de plan- ticacinn los estudios especiales que puedan llevarse a cabo. Ta-- les estudios, que pueden realizarse dentro de la cuenca, en pun-- tos determinados o subcuencas , no sólo permitirán modificaciones a pequeña escala y a corto plazo sino que, en definitiva, orientg rán sobre la conveniencia de modificaciones o mejoras de mayor e n vergadura y permitirán investigaciones más detalladas del compor- tamiento hidrológico de la cuenca.

1.4.1. Personal y equipos

El personal y los equipos técnicos necesarios para real?

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zar una investigaci8i-1 de este tipo, debe seleccionarse cuidadosa- mente. Es un reqiuisito indispensable contar con un hidrólogo ~ s p g cializado en cada cuenca o grupo d e cuencas, con experiencia en -

10s 1~'~jbl.ema~ usuales de es-te tipo de investigaciones, que no urin de fácil solución. El grado de preparación de la persona r e s p o n s g b l e y de su equipo de colaboradores d e p e n d a r ~ del alcance d e la

-

investigación y del grado de automatización de las o L s r ~ ~ / a c . i ~ , ~ ~ ~ s ' . Generalmente, u n equipo debe contar con tres clases d e

es

peciaiistas :

1. Científicos CJ ingenieros especializados en hidrología, en institutos o universidades.

2. Ayudantes de hidrología especializados en ctritros téc- nicos.

3. Observadores hidrológicos que hayan realizado cursos

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especializados.

En aquellas cuencas o grupos d e cuencas en las que se r e 2 lice una investigación d e cierta envergadura, el jefe del equipo deberá ser u n hidrólogo especializado.

Los ayudantes d e hidrologfa s e utilizan para observacio-- nes muy complejas y para el análisis d e datos, en tanto que los

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ó b 6 e r V a d O r e s realizan las observaciones hidrológicas normales y

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La primara etapa de tratamiento de datos.

Es siempre recomendable que cualquier observador tanto

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d e cuencap Fepresentativas como experimentales, esté capacitado

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para rsalizm cualquiera d e las observaciones normales de manera que pueda reemplazar, en todo momento, a otro obsexvador ai las

-

necesidades lo requieren.

EG frecuentemente necesario, cn especial en las primeras etapas d e la investigación, recurrir a 106 se~viicios d e otros es- pi&a%9s%ác, t a ] . ~ ~ como topiigrafos, gcóiogos

,

,

B Q B

,

~gidrla operarse con equipos inás reducido& siempre que ñc dicpuaiera d e elementos automáticos para las obscrvaciones ^rj :i.ns- trumental msij complejo q u e realizara estas funciones. En general, la relación entre los científicos d e l equipo y el i,ersonal subal- terno varía según los paises, aunque se considera como sat.ic;.€ar.t- ria una relación de uno a tres.