En términos sencillos, el tránsito de avenidas es una forma de describir el movimiento del agua de un punto a otro a lo largo de un río. Esta sección presenta los conceptos básicos del tránsito de avenidas.

En esta sección aprenderá a:

Esta sección abarca los siguientes temas:

¿Qué es el tránsito de avenidas?
Forma del cauce y de la llanura de inundación
Ejemplo de caudal
Ejemplo de almacenamiento en cauce
Aplicaciones de la propagación o tránsito de avenidas
Papel en el proceso de predicción de crecidas
Enfoques de propagación o tránsito de avenidas
Preguntas de repaso
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¿Qué es el tránsito de avenidas?

Cuenca con hidrograma aguas arriba e hidrograma desconocido aguas abajo.

El término tránsito de avenidas (que también se denomina propagación de la onda de avenida) describe el proceso de predecir la curva de un hidrograma en un lugar en particular de un canal fluvial, embalse o lago. Dicho hidrograma muestra el efecto de un caudal o flujo que ha sido medido o estimado en algún otro lugar, normalmente aguas arriba. Observe que en hidrología los términos caudal y flujo se consideran sinónimos.

El proceso de propagación o tránsito de avenidas permite utilizar la información correspondiente a un lugar para obtener un cálculo estimado de los niveles del río aguas abajo. En ciertos casos, como por ejemplo en zonas de mareas, se puede también emplear para estimar los niveles del río corriente arriba.

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Forma del cauce y de la llanura de inundación

Comparación de aumentos similares de volumen de agua en un  cauce profundo y estrecho y un cauce más ancho que representa una llanura de inundación.

Un factor importante que determina las variaciones del flujo a lo largo de un río es la geometría del cauce fluvial y de la llanura de inundación.

Si el cauce fluvial es estrecho, tiene un perfil tipo cañón y casi carece de llanura de inundación, incluso un aumento considerable en el nivel del agua puede producir un aumento de caudal pequeño.

Sin embargo, si el cauce es poco profundo y el río tiene una llanura de inundación muy ancha, el mismo aumento en el nivel del agua puede producir un incremento importante en el caudal, a medida que el agua se distribuye por la llanura de inundación.

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Ejemplo de caudal

Cuenca hidrológica del río Pascagoula con una red de estaciones de aforo.

Estudiemos algunos ejemplos de datos de caudal. El primero, consiste en los datos de caudal de dos estaciones del r ío Pascagoula, Misuri, EE.UU. La estación de aforo de Merrill se halla a unos 65 km (40 millas) aguas arriba de la estación de Graham Ferry.

Gráfico de caudal de las estaciones de Merrill y Graham Ferry en el río Pascagoula.

Este hidrograma muestra el caudal o volumen de agua que discurre por estas dos estaciones del río Pascagoula.

Gráfico de nivel de las estaciones de Merrill and Graham Ferry en el río Pascagoula.

Este hidrograma muestra el nivel o la profundidad del agua en esas mismas estaciones.

Los picos que se notan en ambos hidrogramas representan una onda de avenida que se desplaza río abajo. Hay una diferencia o retardo temporal entre los picos que está relacionada con la velocidad de la onda de avenida.

Cabe plantear dos preguntas:

1) ¿Por qué es mayor el caudal en la estación río abajo?
2) ¿Por qué no es mayor el nivel registrado en la estación río abajo, lo cual reflejaría el mayor caudal?

El mayor caudal de la estación río abajo se debe al agua adicional que los tributarios y la escorrentía local aportan al río entre las dos estaciones.

El hecho de que en la estación río abajo no se registra un nivel mayor se debe a un cauce y/o llanura de inundación más anchos en ese lugar.

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Ejemplo de almacenamiento en cauce

Animación de la inundación visible en fotos aéreas de Rocky Mount, NC, EE.UU.
Haga clic en la imagen para ver la animación.

Durante el huracán Floyd, el aumento en el nivel de las aguas del río provocó la inundación de la llanura aluvial de Rocky Mount, en Carolina del Norte (EE.UU.). Como podemos ver en esta animación, una vez que el nivel supere la altura de las riberas, el río se desborda e invade la llanura de inundación en sentido horizontal.

A medida que el área de la sección transversal del cauce aumenta, más agua puede pasar por ese punto.

A la vez, como más agua fluye hacia esa sección del río de la que sale, la zona de la llanura de inundación tiene que almacenar más agua, aunque sea temporalmente.

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Aplicaciones de la propagación o tránsito de avenidas

¿Para qué se utiliza el tránsito de avenidas en hidrología?

El tránsito de avenidas se utiliza principalmente para predecir los niveles de máxima crecida, el volumen del agua y el desarrollo temporal del flujo.

Foto de archivo de una persona que maneja un vehículo debajo de un puente de ferrocarril en 1914.

Estas predicciones son necesarias para determinar el nivel de máxima crecida en lugares río abajo; estimar si las alcantarillas y los aliviaderos o vertederos son adecuados; pronosticar el nivel que pueden alcanzar las crecidas en las llanuras de inundación; y realizar otros cálculos que dependen del caudal.

Foto del embalse de escombros de Spring Creek, Shasta County, CA, EE.UU., 1994.

Otro uso del tránsito de avenidas consiste en demostrar cómo una represa o un embalse de control de crecidas afectará al volumen de agua que una tormenta puede producir río abajo. Los embalses almacenan temporalmente el caudal de una crecida.

Debido a que el máximo caudal efluente es menor que el máximo caudal afluente, el embalse descarga el volumen de agua más lentamente de lo que hubiera sido el caso naturalmente.

Esto significa que un embalse puede reducir o atenuar el caudal máximo y atrasar o posponer el desarrollo temporal de la crecida máxima.

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Papel en el proceso de predicción de crecidas

Diagrama de flujo del proceso de predicción
    de crecidas.

En el proceso de predicción de crecidas, el tránsito de avenidas emplea la información de escorrentía y las relaciones nivel-caudal para producir un hidrograma de caudal previsto que especifica el caudal en un lugar específico.

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Enfoques de propagación o tránsito de avenidas

Foto de la inundación del río Misurí en 1993.

Para calcular el tránsito de avenidas se emplean métodos basados en la física o métodos empíricos. Los métodos basados en la física aplican los principios de conservación de la masa y de conservación del momento. Los métodos empíricos utilizan las relaciones basadas en los datos observados.

Existen dos enfoques principales para los métodos de tránsito de avenidas basados en la física: hidrológico e hidráulico.

Los métodos hidrológicos aplican la ecuación de conservación de la masa, pero hacen algunas suposiciones simplificadoras. Estas ecuaciones se pueden resolver manualmente, si resulta necesario.

Los métodos hidráulicos hacen menos suposiciones y aplican las ecuaciones de conservación de la masa y de conservación del momento, pero exigen mucha más información topográfica y de caudal. Debido a que los métodos numéricos empleados son muy complejos, las ecuaciones de cálculo hidráulico de tránsito de avenidas sólo pueden resolverse utilizando software informático.

Los métodos empíricos hacen uso de estadísticas basadas en las observaciones realizadas en lugares específicos de un curso fluvial. Por lo tanto, las ecuaciones derivadas proveen información específica acerca de esos lugares que no se puede aplicar fácilmente a otros lugares del río.

En este módulo nos centraremos principalmente en el enfoque de cálculo hidrológico de tránsito de avenidas basado en la física.

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Preguntas de repaso:

1. El tránsito de avenidas es _____.
(Escoja todas las opciones pertinentes.)

a) una manera científica de determinar la forma del cauce fluvial
b) un método para estimar el nivel y el caudal en cualquier punto de un río
c) un método económico de recopilar datos
d) un método importante empleado en pronósticos fluviales

2. Un caudal igual produce niveles iguales en cualquier lugar a lo largo del curso de un río.
(Elija la mejor opción.)

a) Verdadero
b) Falso

3. A medida que aumenta el caudal de un río, ¿cuáles de las siguientes afirmaciones no son verdaderas?
(Elija la mejor opción.)

a) Puede almacenarse agua adicional en la llanura de inundación.
b) El nivel del río suele aumentar.
c) El nivel aumenta de forma proporcional en lugares río abajo.
d) El aumento de nivel puede provocar inundaciones río abajo.

4. El cálculo _____ de tránsito de avenidas utiliza la ecuación de conservación de la masa con suposiciones simplificadoras y puede resolverse sin recurrir a computadoras.
(Elija la mejor opción.)

a) hidrológico
b) hidráulico

5. El cálculo _____ de tránsito de avenidas utiliza las ecuaciones de conservación del momento y requiere el uso de software informático.
(Elija la mejor opción.)

a) hidrológico
b) hidráulico

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Respuestas correctas y explicación

1. El tránsito de avenidas es _____.
(Escoja todas las opciones pertinentes.)

a) una manera científica de determinar la forma del cauce fluvial
b) un método para estimar el nivel y el caudal en cualquier punto de un río
c) un método económico de recopilar datos
d) un método importante empleado en pronósticos fluviales

Las respuestas correctas son las opciones b) y d).

2. Un caudal igual produce niveles iguales en cualquier lugar a lo largo del curso de un río.
(Elija la mejor opción.)

a) Verdadero
b) Falso

La respuesta correcta es Falso.

3. A medida que aumenta el caudal de un río, ¿cuáles de las siguientes afirmaciones no son verdaderas?
(Elija la mejor opción.)

a) Puede almacenarse agua adicional en la llanura de inundación.
b) El nivel del río suele aumentar.
c) El nivel aumenta de forma proporcional en lugares río abajo.
d) El aumento de nivel puede provocar inundaciones río abajo.

La respuesta correcta es la opción c).

4. El cálculo _____ de tránsito de avenidas utiliza la ecuación de conservación de la masa con suposiciones simplificadoras y puede resolverse sin recurrir a computadoras.
(Elija la mejor opción.)

a) hidrológico
b) hidráulico

La respuesta correcta es la opción a).

5. El cálculo _____ de tránsito de avenidas utiliza las ecuaciones de conservación del momento y requiere el uso de software informático.
(Elija la mejor opción.)

a) hidrológico
b) hidráulico

La respuesta correcta es la opción b).

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Fin de la sección uno: Introducción al tránsito de avenidas