Hidrología de Cuencas: Tiempo de Concentración y Humedad del Suelo

Tiempo de Concentración de una Cuenca Hidrográfica

Variables Determinantes y Utilidad Hidrológica

El tiempo de concentración (Tc) de una cuenca es el tiempo que tarda en llegar a la sección de salida de la cuenca la escorrentía producida en la zona más alejada de dicha sección.

Depende de dos factores principales:

• El “espacio” recorrido: influenciado por la longitud y la forma de la cuenca.
• La “velocidad” de las escorrentías: determinada por la altura de la escorrentía, la pendiente de la cuenca y del cauce principal, y la rugosidad de la superficie.

Se estima a través de fórmulas empíricas, siendo muy frecuente la de Kirpich.

Aunque tradicionalmente se considera una constante de la cuenca, estimada a partir de variables medibles en cartografía (longitud y pendiente), en la práctica es una variable dinámica en la que influyen diversos factores:

• La altura de la lámina de escorrentía (directamente relacionada con la intensidad de la precipitación).
• La rugosidad de las laderas, que varía en función de la vegetación, los usos del suelo, las roturaciones, la compactación de grandes superficies, etc.
• El estado de los cauces, especialmente si existen canalizaciones o rectificaciones del trazado.

Impacto de las Actividades Humanas en el Tiempo de Concentración

El tiempo de concentración tiene gran importancia hidrológica debido a que influye notablemente en la forma de los hidrogramas. Además, depende directamente del grado de intervención humana en la cuenca:

• La compactación de los suelos (por ejemplo, debido a la urbanización o la agricultura intensiva) reduce la infiltración y aumenta la velocidad de la escorrentía superficial.
• Las canalizaciones de los cauces fluviales y las rectificaciones de su trazado eliminan meandros y obstáculos, facilitando un flujo más rápido del agua.

Ambas actividades reducen considerablemente el tiempo de concentración, lo que facilita una concentración más rápida de las escorrentías y, consecuentemente, la formación de avenidas o crecidas repentinas.

Humedad del Suelo en la Ladera

Factores que Influyen en la Retención y Movimiento del Agua

La humedad del suelo en la ladera depende fundamentalmente de los estados del agua en el suelo, los cuales están determinados por el tamaño del poro en que se encuentra. Estos estados son:

• Agua gravitacional: Es el agua libre que se encuentra en las grietas y poros de mayor tamaño. Se mueve dentro del suelo principalmente por la fuerza de la gravedad.
• Agua capilar: Es el agua retenida en los capilares del suelo, moviéndose por fuerzas de capilaridad. Esta forma parte de la humedad del suelo aprovechable por la vegetación.
• Agua higroscópica: Procede del vapor de agua presente en el aire del suelo. Queda adherida a las partículas del suelo y está firmemente retenida por ellas, no siendo disponible para las plantas.
• Agua estructural: Se encuentra formando parte de las moléculas de ciertos compuestos minerales del suelo y no es accesible para los procesos hidrológicos.

También depende de los contenidos de humedad del suelo, que definen umbrales importantes:

• Nivel de saturación: Representa el contenido máximo de agua que puede haber en el interior del suelo, cuando todos los poros están llenos de agua.
• Capacidad de campo: Es el contenido máximo de agua que un suelo puede retener después de que el agua gravitacional ha drenado, y es el punto óptimo de humedad para la mayoría de las plantas.
• Punto de marchitez permanente: Es el contenido de agua retenida en el suelo después de aplicar 15 atmósferas de succión. Por debajo de este punto, las plantas no pueden extraer agua y se marchitan irreversiblemente.
• Agua disponible para la vegetación: Es la diferencia entre la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente, y depende tanto del contenido de humedad como de la fuerza de retención del suelo.

Finalmente, la humedad del suelo está ligada al potencial hídrico del suelo, que describe la energía del agua en el suelo:

• Potencial gravitacional: Se debe al agua gravitacional que contiene. Equivale a la energía potencial que tiene el incremento gravitacional en función de su altura (por encima de un plano de referencia).
• Potencial capilar (o mátrico): Se debe al agua capilar. Equivale al trabajo que hay que realizar para extraer el agua del suelo hasta un plano de referencia, reflejando la fuerza con la que el agua está retenida por las partículas del suelo.
• Potencial osmótico: Se debe al contenido de sales disueltas en el agua del suelo. Afecta la disponibilidad de agua para las plantas, ya que las sales reducen el potencial hídrico.