El número de la curva de escorrentía (también llamado número de curva o simplemente CN ) es un parámetro empírico utilizado en hidrología para predecir la escorrentía directa o la infiltración por exceso de lluvia . [1] El método del número de curva fue desarrollado por el Servicio de Conservación de Recursos Naturales del USDA , que anteriormente se llamaba Servicio de Conservación de Suelos o SCS ; el número todavía se conoce popularmente como "número de curva de escorrentía SCS" en la literatura. El número de la curva de escorrentía se desarrolló a partir de un análisis empírico.de escorrentía de pequeñas cuencas hidrográficas y parcelas en laderas monitoreadas por el USDA. Se usa ampliamente y es un método eficiente para determinar la cantidad aproximada de escorrentía directa de un evento de lluvia en un área en particular.
Definición
El número de la curva de escorrentía se basa en el grupo de suelo hidrológico, el uso de la tierra , el tratamiento y la condición hidrológica del área. Las referencias, como las del USDA [1], indican los números de las curvas de escorrentía para las descripciones características de la cobertura terrestre y un grupo hidrológico de suelos.
La ecuación de escorrentía es:
dónde
- es la escorrentía ([L]; in)
- es la lluvia ([L]; in)
- es la retención máxima potencial de humedad del suelo después de que comience la escorrentía ([L]; in)
- es la extracción inicial ([L]; in), o la cantidad de agua antes de la escorrentía, como la infiltración o la interceptación de la lluvia por la vegetación; históricamente, generalmente se ha asumido que , aunque una investigación más reciente ha encontrado que puede ser una relación más apropiada en cuencas hidrográficas urbanizadas donde la CN se actualiza para reflejar las condiciones desarrolladas. [2]
El número de la curva de escorrentía, , entonces está relacionado
tiene un rango de 30 a 100; los números más bajos indican un bajo potencial de escorrentía, mientras que los números más altos indican un aumento del potencial de escorrentía. Cuanto menor es el número de la curva, más permeable es el suelo. Como puede verse en la ecuación del número de curva, la escorrentía no puede comenzar hasta que se haya alcanzado la abstracción inicial. Es importante tener en cuenta que la metodología del número de curva es un cálculo basado en eventos y no debe usarse para un solo valor anual de lluvia, ya que esto pasará por alto incorrectamente los efectos de la humedad anterior y la necesidad de un umbral de extracción inicial.
Selección
El número de la curva NRCS está relacionado con el tipo de suelo, la capacidad de infiltración del suelo, el uso de la tierra y la profundidad del nivel freático alto estacional. Para tener en cuenta la capacidad de infiltración de diferentes suelos, NRCS ha dividido los suelos en cuatro grupos hidrológicos de suelos (HSG). Se definen de la siguiente manera. [1]
- HSG Grupo A (bajo potencial de escorrentía): suelos con altas tasas de infiltración incluso cuando están completamente mojados. Estos consisten principalmente en arenas y gravas profundas y bien drenados. Estos suelos tienen una alta tasa de transmisión de agua (tasa de infiltración final superior a 0,30 pulgadas (7,6 mm) por hora).
- HSG Grupo B Suelos con tasas de infiltración moderadas cuando se humedecen completamente. Estos consisten principalmente en suelos que son moderadamente profundos a profundos, moderadamente bien drenados a bien drenados con texturas moderadamente finas a moderadamente gruesas. Estos suelos tienen una tasa moderada de transmisión de agua (tasa de infiltración final de 0,15 a 0,30 pulgadas (3,8 a 7,6 mm) por hora).
- Grupo HSG C: suelos con tasas de infiltración lentas cuando se humedecen completamente. Estos consisten principalmente en suelos con una capa que impide el movimiento descendente del agua o suelos con texturas moderadamente finas a finas. Estos suelos tienen una tasa de transmisión de agua lenta (tasa de infiltración final de 0,05 a 0,15 pulgadas (1,3 a 3,8 mm) por hora).
- Grupo HSG D (alto potencial de escorrentía): suelos con tasas de infiltración muy lentas cuando se humedecen completamente. Estos consisten principalmente en suelos arcillosos con un alto potencial de hinchamiento, suelos con un nivel freático alto permanente, suelos con una capa de arcilla o capa de arcilla en o cerca de la superficie, y suelos poco profundos sobre materiales casi impermeables. Estos suelos tienen una tasa de transmisión de agua muy lenta (tasa de infiltración final inferior a 0,05 pulgadas (1,3 mm) por hora).
La selección de un grupo de suelo hidrológico debe realizarse en función de las tasas de infiltración medidas, el estudio del suelo (como el Estudio de suelo en red de NRCS ) o el juicio de un profesional calificado en ciencias del suelo o geotécnica. La siguiente tabla presenta los números de curva para la condición de humedad del suelo II (condición de humedad promedio) antecedente. Para modificar el número de curva según la condición de humedad u otros parámetros, consulte Ajustes .
Valores
Descripción de la portada | Números de curvas para grupos hidrológicos de suelos | ||||
---|---|---|---|---|---|
A | B | C | D | ||
Espacio abierto (césped, parques, campos de golf, cementerios, etc.) | Mal estado (cubierta de hierba <50%) | 68 | 79 | 86 | 89 |
Buen estado (cobertura de césped del 50 al 75%) | 49 | 69 | 79 | 84 | |
Buen estado (cubierta de hierba> 75%) | 39 | 61 | 74 | 80 | |
Zonas impermeables | Estacionamientos pavimentados, techos, entradas para autos, etc. (excluyendo el derecho de paso) | 98 | 98 | 98 | 98 |
Calles y carreteras | Pavimentado; bordillos y alcantarillas pluviales (excluyendo el derecho de paso) | 98 | 98 | 98 | 98 |
Pavimentado; zanjas abiertas (incluido el derecho de paso) | 83 | 89 | 92 | 93 | |
Grava (incluido el derecho de paso) | 76 | 85 | 89 | 91 | |
Suciedad (incluido el derecho de paso) | 72 | 82 | 87 | 89 | |
Áreas urbanas del desierto occidental | Paisajismo natural del desierto (solo área permeable) | 63 | 77 | 85 | 88 |
Paisajismo artificial del desierto (barrera impermeable contra las malas hierbas, arbusto del desierto con mantillo de arena o grava de 1 a 2 pulgadas y bordes de la cuenca) | 96 | 96 | 96 | 96 | |
Distritos urbanos | Comercial y empresarial (85% imp.) | 89 | 92 | 94 | 95 |
Industrial (72% imp.) | 81 | 88 | 91 | 93 | |
Distritos residenciales por tamaño de lote promedio | 1 ⁄ 8 acre o menos (casas adosadas) (65% imp.) | 77 | 85 | 90 | 92 |
1 ⁄ 4 acre (38% imp.) | 61 | 75 | 83 | 87 | |
1 ⁄ 3 acre (30% imp.) | 57 | 72 | 81 | 86 | |
1 ⁄ 2 acre (25% imp.) | 54 | 70 | 80 | 85 | |
1 acre (20% imp.) | 51 | 68 | 79 | 84 | |
2 acres (12% imp.) | 46 | sesenta y cinco | 77 | 82 |
Descripción de la portada | Números de curvas para grupos hidrológicos de suelos | |||
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A | B | C | D | |
Áreas recién niveladas (solo áreas permeables, sin vegetación) | 77 | 86 | 91 | 94 |
Descripción de la portada | Números de curvas para grupos hidrológicos de suelos | |||||
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Tipo de cubierta | Tratamiento [A] | Condición hidrológica | A | B | C | D |
Barbecho | Suelo desnudo | - | 77 | 86 | 91 | 94 |
Cobertura de residuos de cultivos (CR) | Pobre | 76 | 85 | 90 | 93 | |
Bien | 74 | 83 | 88 | 90 | ||
Cultivos en hileras | Fila recta (SR) | Pobre | 72 | 81 | 88 | 91 |
Bien | 67 | 78 | 85 | 89 | ||
SR + CR | Pobre | 71 | 80 | 87 | 90 | |
Bien | 64 | 75 | 82 | 85 | ||
Contorneado (C) | Pobre | 70 | 79 | 84 | 88 | |
Bien | sesenta y cinco | 75 | 82 | 86 | ||
C + CR | Pobre | 69 | 78 | 83 | 87 | |
Bien | 64 | 74 | 81 | 85 | ||
Contorneado y aterrazado (C&T) | Pobre | 66 | 74 | 80 | 82 | |
Bien | 62 | 71 | 78 | 81 | ||
C&T + R | Pobre | sesenta y cinco | 73 | 79 | 81 | |
Bien | 61 | 70 | 77 | 80 | ||
Grano pequeño | SR | Pobre | sesenta y cinco | 76 | 84 | 88 |
Bien | 63 | 75 | 83 | 87 | ||
SR + CR | Pobre | 64 | 75 | 83 | 86 | |
Bien | 60 | 72 | 80 | 84 | ||
C | Pobre | 63 | 74 | 82 | 85 | |
Bien | 61 | 73 | 81 | 84 | ||
C + CR | Pobre | 62 | 73 | 81 | 84 | |
Bien | 60 | 72 | 80 | 83 | ||
CONNECTICUT | Pobre | 61 | 72 | 79 | 82 | |
Bien | 59 | 70 | 78 | 81 | ||
C&T + R | Pobre | 60 | 71 | 78 | 81 | |
Bien | 58 | 69 | 77 | 80 | ||
Leguminosas de semillas cerradas o al voleo o pradera de rotación | SR | Pobre | 66 | 77 | 85 | 89 |
Bien | 58 | 72 | 81 | 85 | ||
C | Pobre | 64 | 75 | 83 | 85 | |
Bien | 55 | 69 | 78 | 83 | ||
CONNECTICUT | Pobre | 63 | 73 | 80 | 83 | |
Bien | 51 | 67 | 76 | 80 |
Una cobertura de residuos de cultivos se aplica solo si el residuo se encuentra en al menos el 5% de la superficie durante todo el año. |
Descripción de la portada | Números de curvas para grupos hidrológicos de suelos | ||||
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Tipo de cubierta | Condición hidrológica | A | B | C | D |
Pastizales, pastizales o pastizales: forraje continuo para pastar. A | Pobre | 68 | 79 | 86 | 89 |
Justo | 49 | 69 | 79 | 84 | |
Bien | 39 | 61 | 74 | 80 | |
Pradera: pasto continuo, protegido del pastoreo y generalmente cortado para heno. | - | 30 | 58 | 71 | 78 |
Cepillo: mezcla de cepillo, hierba y maleza, siendo el cepillo el elemento principal. B | Pobre | 48 | 67 | 77 | 83 |
Justo | 35 | 56 | 70 | 77 | |
Bien | 30 C | 48 | sesenta y cinco | 73 | |
Combinación de bosques y pastos (huerto o granja de árboles). D | Pobre | 57 | 73 | 82 | 86 |
Justo | 43 | sesenta y cinco | 76 | 82 | |
Bien | 32 | 58 | 72 | 79 | |
Bosque. mi | Pobre | 45 | 66 | 77 | 83 |
Justo | 36 | 60 | 73 | 79 | |
Bien | 30 | 55 | 70 | 77 | |
Farmsteads: edificios, carriles, entradas para vehículos y lotes circundantes. | - | 59 | 74 | 82 | 86 |
R Deficiente: <50% de cobertura del suelo o muy pastoreo sin mantillo; Regular: 50-75% de cobertura del suelo y poco pastoreo; Bueno:> 75% de cobertura del suelo y ligero o solo pastoreo ocasionalmente. |
B Deficiente: <50% de cobertura del suelo; Regular: 50-75% de cobertura del suelo; Bueno:> 75% de cobertura del suelo. |
C El número de curva real es menor que 30; utilice CN = 30 para el cálculo de la escorrentía. |
Los CN mostrados se calcularon para áreas con 50% de bosques y 50% de cobertura de césped (pastos). Se pueden calcular otras combinaciones de condiciones a partir de los CN para bosques y pastos. |
E Deficiente: la basura del bosque, los árboles pequeños y la maleza se destruyen por el pastoreo intenso o la quema regular; Regular: los bosques se pastorean pero no se queman, y algo de basura forestal cubre el suelo; Bueno: los bosques están protegidos del pastoreo y la basura y los matorrales cubren adecuadamente el suelo. |
Descripción de la portada | Números de curvas para grupos hidrológicos de suelos | ||||
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Tipo de cubierta | Condición hidrológica A | A B | B | C | D |
Herbáceo: mezcla de pasto, malezas y matorrales de bajo crecimiento, siendo el matorral el elemento menor. | Pobre | - | 80 | 87 | 93 |
Justo | - | 71 | 81 | 89 | |
Bien | - | 62 | 74 | 85 | |
Roble-álamo: mezcla de matorrales de montaña de matorrales de roble, álamo temblón, caoba de montaña, matorrales amargos, arces y otros matorrales | Pobre | - | 66 | 74 | 79 |
Justo | - | 48 | 57 | 63 | |
Bien | - | 30 | 41 | 48 | |
Pinyon-enebro: piñón, enebro o ambos; sotobosque de hierba | Pobre | - | 75 | 85 | 89 |
Justo | - | 58 | 73 | 80 | |
Bien | - | 41 | 61 | 71 | |
Artemisa con sotobosque de hierba | Pobre | - | 67 | 80 | 85 |
Justo | - | 51 | 63 | 70 | |
Bien | - | 35 | 47 | 55 | |
Arbusto del desierto: las principales plantas incluyen el arbusto salado, geasewood, creosotebush, blackbrush, bursage, palo verde, mezquite y cactus. | Pobre | 63 | 77 | 85 | 88 |
Justo | 55 | 72 | 81 | 86 | |
Bien | 49 | 68 | 79 | 84 |
A Deficiente: <30% de cobertura del suelo (basura, pasto y maleza); Regular: 30 a 70% de cobertura del suelo; Bueno:> 70% de cobertura del suelo. |
B Los números de curva para el grupo A se han desarrollado solo para arbustos del desierto. |
Ajustes
La escorrentía se ve afectada por la humedad del suelo antes de un evento de precipitación, la condición de humedad antecedente (AMC). Un número de curva, como se calculó anteriormente, también puede denominarse AMC II o, o humedad promedio del suelo. Las otras condiciones de humedad son secas, AMC I o, y húmedo, AMC III o . El número de curva se puede ajustar por factores para, dónde los factores son menores que 1 (reducir y potencial escorrentía), mientras factor son mayores que 1 (aumentar y potencial escorrentía). Los factores de AMC se pueden consultar en la tabla de referencia a continuación. Encuentre el valor CN para AMC II y multiplíquelo por el factor de ajuste basado en el AMC real para determinar el número de curva ajustado.
Número de curva (AMC II) | Factores para convertir el número de curva de AMC II a AMC I o III | |
---|---|---|
AMC I (seco) | AMC III (húmedo) | |
10 | 0,40 | 2.22 |
20 | 0,45 | 1,85 |
30 | 0,50 | 1,67 |
40 | 0,55 | 1,50 |
50 | 0,62 | 1,40 |
60 | 0,67 | 1,30 |
70 | 0,73 | 1,21 |
80 | 0,79 | 1,14 |
90 | 0,87 | 1.07 |
100 | 1,00 | 1,00 |
Ajuste de la tasa de extracción inicial
La relación se derivó del estudio de muchas pequeñas cuencas hidrográficas experimentales. Dado que la historia y la documentación de esta relación son relativamente oscuras, los análisis más recientes utilizaron métodos de ajuste de modelos para determinar la relación de a con cientos de datos de precipitaciones y escorrentías de numerosas cuencas hidrográficas de EE. UU. En el ajuste del modelo realizado por Hawkins et al. (2002) [2] encontró que la relación de a varía de una tormenta a otra y de una cuenca a otra y que el supuesto de suele ser alto. Más del 90 por ciento delas proporciones fueron inferiores a 0,2. Basado en este estudio, el uso deParecerían más apropiadas proporciones de 0,05 en lugar del valor comúnmente utilizado de 0,20. Por lo tanto, la ecuación de escorrentía de CN se convierte en:
En esta ecuación, observe que los valores de no son los mismos que se utilizan para estimar la escorrentía directa con un relación de 0,20, porque se supone que el 5 por ciento del almacenamiento es la abstracción inicial, no el 20 por ciento. La relación entre y se obtuvo a partir de los resultados de ajuste del modelo, dando la relación:
El usuario, entonces, debe hacer lo siguiente para usar la relación de abstracción inicial ajustada de 0.05:
- Utilice las tablas tradicionales de números de curvas para seleccionar el valor apropiado para su cuenca.
- Calcular usando la ecuación tradicional:
- Convierta este valor S en utilizando la relación anterior.
- Calcule la profundidad de la escorrentía utilizando la ecuación de escorrentía CN anterior (con 0.05 sustituido por el índice de extracción inicial).
Ver también
Referencias
- ^ a b c Departamento de agricultura de Estados Unidos (1986). Hidrología urbana para pequeñas cuencas (PDF) . Comunicado técnico 55 (TR-55) (Segunda ed.). Servicio de Conservación de Recursos Naturales, División de Ingeniería de Conservación.
- ^ a b Hawkins, RH; Jiang, R .; Woodward, DE; Hjelmfelt, AT; Van Mullem, JA (2002). "Método de número de curva de escorrentía: examen de la relación de abstracción inicial". Actas de la Segunda Conferencia Federal de Modelado Hidrológico Interagencial, Las Vegas, Nevada . 42 (3): 629–643. doi : 10.1111 / j.1752-1688.2006.tb04481.x .
- ^ Ward, Andy D .; Trimble, Stanley W. (2004). Hidrología ambiental . Boca Raton, Florida 33431: CRC Press LLC. ISBN 9781566706162.Mantenimiento de CS1: ubicación ( enlace )
enlaces externos
- Calculadora de descarga máxima y escorrentía SCS TR-55
- Calculadora de números de curvas Calculadora de números de curvas gratis en línea
- Introducción al método de número de curva de escorrentía de SCS