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Los eventos extremos máximos – con una probabilidad de ocurrencia en función de la vida útil y el riesgo de falla de la obra – son la base para el dimensionamiento de diversas estructuras hidráulicas como presas, puentes, defensas ribereñas, bocatomas, obras provisionales y de arte, etc.

Los complejos problemas sociales y económicos que se derivan por el colapso de una obra hidráulica, por ejemplo una presa (pérdida de vidas y de la propiedad urbana y/o rural), impiden cualquier procedimiento arbitrario.

Como base de sus estudios, el U.S. Corps of Engineers, usa por ejemplo, una “avenida estándar de proyecto”, definida como “la descarga que puede esperarse para la más severa combinación de condiciones meteorológicas e hidrológicas, y que son asumidas como razonablemente características de la región geográfica en estudio, con la exclusión de las combinaciones extremadamente raras” (Linsley – Franzini, Referencia Bibliográfica N° 6). Usualmente, la avenida estándar de proyecto es el 50% de la avenida máxima probable parta el área. Sin embargo, debido a la extrema rareza de la avenida máxima probable, la avenida estándar de proyecto, no habrá sido excedida más que en un porcentaje bajo de las avenidas dentro de la región general.

El hecho de que exista una diversidad de métodos y procedimientos de cálculo para determinar los eventos extremos máximos, indica la magnitud y complejidad del problema. La no suficiente extensión de las series Hidrometeorológicas disponibles y la falta de garantía de los datos, particularmente de los valores extremos, es probable que haya dado lugar a la no uniformidad de criterios en el estudio de los eventos máximos, además de la oposición de criterios y resultados que supone la consideración de los elementos primordiales ligados al proyecto de toda obra: seguridad y economía.

El objetivo es calcular el caudal máximo (instantáneo) para diversos intervalos de tiempo: 5, 10, 20, 25, 75, 100, 500, 1000 y 10 000 años; en forma global, se requiere de ciertos datos básicos como, la serie de descargas máximas diarias e instantáneas, precipitaciones máximas de 12 y 24 horas, y datos de la geomorfología de la unidad hidrográfica.

La microcuenca de la quebrada, no dispone – como la mayoría de cuencas en el país – de mayor información hidrometeorológica mínima necesaria para el análisis de eventos extremos máximos; sin embargo, en base a información local y regional, y a la experiencia, se ha desarrollado el presente capítulo de Análisis de Máximas Avenidas,

para diferentes períodos de retorno por el Método del Hidrograma Unitario del Soil Conservation Service (Método SCS).

8.2. Marco Teórico para el Análisis de Máximas Avenidas

El marco teórico para el Análisis de Máximas Avenidas de la quebrada, lo constituye el Método del Hidrograma Unitario del U.S. SOIL CONSERVATION (Método SCS).

Las fuentes de consulta fueron: CHEREQUE, ILRI y JOHNSON (Referencias Bibliográficas N° 7, 8 y 9).

8.2.1.- Introducción

El Método SCS fue desarrollado en 1982, inicialmente para estimar avenidas e hidrogramas de avenidas de cuencas pequeñas; desarrollos posteriores permiten aplicarlo a cuencas medianas, al incorporar los efectos del almacenamiento del cauce.

El Método es utilizado para la estimación de la lluvia en exceso ocasionada por una tormenta, y es la consolidación de diversos procedimientos, se aplica principalmente en los estudios de avenidas máximas en cuencas sin aforos. En el Método SCS, se denomina COMPLEJO HIDROLÓGICO SUELO – COBERTURA, a una combinación específica de suelo, uso del terreno y su tratamiento, y se designa con las letras CN.

El valor de CN es un parámetro hidrológico de una cuenca o zona determinada e indica el potencial para generar escurrimiento cuando los suelos no están congelados, de manera que un alto valor de CN producirá gran escurrimiento y viceversa.

8.2.2.- Grupos Hidrológicos de Suelos

Las propiedades de un suelo se constituyen como factor esencial en el proceso de generación del escurrimiento a partir de la lluvia y por lo tanto, los suelos deberán ser clasificadas por medio de un parámetro hidrológico: la velocidad de infiltración mínima obtenida para el suelo desnudo (sin vegetación) después de estar mojado suficiente tiempo.

Además, las influencias de la superficie y de los horizontes del suelo deben ser incluidas, lo cual conduce a tomar en cuenta dos velocidades:

VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN, que es la velocidad con la velocidad con la cual el agua penetra en un suelo por su superficie y es controlada por sus condiciones exteriores; y

VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN, que es la velocidad con la cual el agua se desplaza en el suelo y es controlada por los horizontes del mismo.

El parámetro Velocidad de infiltración descrita, es un indicador del potencial de escurrimiento del suelo y base de clasificación del SCS.

Se utilizan cuatro grupos principales de suelos, obtenidos según el aporte de escorrentía directa después de haberse mojado e hinchado y sin cobertura protectora de la vegetación.

A. Grupo A

Con el potencial de escurrimiento mínimo. Son suelos que tienen altas velocidades de infiltración cuando están mojados y consisten principalmente de arenas y gravas profundas con poco limo y arcilla (también incluye a loes muy permeables) con bueno a excesivo drenaje; estos suelos tienen altas velocidades de transmisión de agua.

B. Grupo B

Suelos con moderadas velocidades de infiltración cuando están mojados, y consisten principalmente de suelos con cantidades moderadas de texturas finas a gruesas.

Constituyen la mayor parte de los suelos arenosos, menos profundos que los del Grupo A y lo es menos profundos o menos compactos que el del grupo A, con drenaje medio.

El grupo, en conjunto, tiene una infiltración media superior después de haberse mojado completamente.

C. Grupo C

Comprende los suelos poco profundos y los que tienen mucha arcilla y coloides (que constituye un estrato que impide el flujo del agua), aunque menos que el grupo D.

Son suelos de textura fina, tienen bajas velocidades de infiltración cuando están mojados.

El grupo tiene una baja velocidad de infiltración, inferior a la promedio después de la saturación.

profundos con subhorizontes casi impermeables cerca de la superficie, presentan el nivel freático alto y permanente.

Con frecuencia uno o dos grupos de suelos predominan en una cuenca y otros cubren sólo una pequeña porción, en tales casos se acostumbra combinar el grupo menor con el predominante, si estos son semejantes (A y B, B y C ó C y D), pues de no ser así puede incurrirse en graves errores: por ejemplo, si en una cuenca el 90% de sus suelos pertenecen al grupo A y el 10% restante al grupo D, la mayoría del escurrimiento producido por una tormenta provendrá del grupo D y englobar a tales suelos en el grupo A causará una seria subestimación del escurrimiento.

Como regla práctica general, se puede indicar que dos grupos semejantes de suelos podrán ser combinados si uno de ellos abarca menos del 3% del área.

Por otra parte, si se requiere utilizar sub grupos, el número CN se obtiene por interpolación.

8.2.3.- Clases de Usos y Tratamiento del Suelo

La evaluación de un uso o tratamiento se hace con respecto a sus efectos hidrológicos.

La idea es que cuanto más un uso de la tierra o un tratamiento, aumenta la retención total, y tanto más descenderá en la escala de producción de las avenidas.

Uso del terreno, es la cobertura del terreno o cuenca, incluye cualquier tipo de vegetación, arrope y humus o mantillo y el barbecho (suelo desnudo), así como los usos no agrícolas como son aguas superficiales (lagos, embalses, pantanos, etc.) y superficies impermeables (caminos, techos, etc.).

Tratamiento del terreno, se aplica principalmente a los usos agrícolas del terreno e incluye las prácticas mecánicas (contorneo o terraceo) y las prácticas de manejo (control del pastoreo o la rotación de cultivos).