Análisis de la influencia de la precipitación y las condiciones de humedad antecedente sobre la formación del hidrograma durante eventos de tormenta el Valle de Aburrá

Abstract

La respuesta hidrológica (HR) de los cauces a eventos de precipitación, es reportada como un proceso de importante variabilidad debido a los múltiples y complejos factores controladores que lo influencian. Este trabajo explora dicha variabilidad en las sub-cuencas del valle de Aburrá (AV), enfocándose en los dos factores con mayor dominio en la HR a escala de evento: la precipitación detonante y las condiciones de humedad antecedentes. Para ello se comparó información hidrológica de nivel y precipitación de radar, con una resolución temporal fina, en 58 sub-cuencas dentro del área de estudio. A su vez, esta información fue contrastada con las principales características físicas de las subcuencas. Se realizaron también análisis de los registros de la primera red de humedad del suelo (SM) in-situ de la zona, que incluyó 7 sub-cuencas del AV, en comparación con la información de eventos de precipitación y crecientes. El análisis de los eventos de tormentas en el AV, exhibió una relación creciente entre las magnitudes de la precipitación acumulada y el nivel máximo alcanzado por las crecientes. El estudio sugiere que la manifestación de dicha relación es susceptible al tamaño de la muestra de eventos y a la metodología usada para identificar los mismos; al analizar con menos cantidad de eventos, las magnitudes de precipitaciones y crecientes no presentaron relaciones observables. Por otro lado, se encontró que al final de las temporadas de lluvia en el AV se necesitan menores magnitudes de lluvia para detonar crecientes, mientras que al final de las temporadas secas son necesarios eventos de precipitación de mayor acumulado. En contraste, los patrones encontrados respecto al rol de la precipitación en la HR, no presentaron relaciones observables con las principales características físicas de las sub-cuencas de interés. Respecto a la humedad del suelo, los análisis manifestaron relaciones crecientes entre los picos de SM y de las crecientes durante eventos de precipitación. Adicionalmente, se encontraron relaciones de umbral entre la precipitación acumulada y humedad del suelo máxima durante eventos de lluvia, así como entre las magnitudes pico de humedad del suelo y de las crecientes; ambos comportamientos de umbral asociadas a valores de similares SM. Estos hallazgos sugieren que al superar cierto umbral de humedad del suelo, los eventos de creciente más relevantes pueden presentar mayor probabilidad de ocurrencia. En general, los resultados de este estudio pusieron de manifiesto el rol de ambos factores controladores de la HR, la precipitación y las condiciones de humedad antecedente, en las subcuencas del Valle de Aburrá. Estos sugieren que el monitoreo de ambos factores es potencialmente útil para el entendimiento y la alerta temprana de eventos de creciente en el área de estudio. (Texto tomado de la fuente)

The hydrological response (HR) of watersheds to storm events, is recognized as a quite variable process due to the multiple and complex controlling factors that can influence it. This work aims to explore this variability in the sub-basins within the Aburr´a Valley (AV) watershed, focused on the two most dominant factors regarding the HR: the triggering rainfall and the antecedent moisture conditions. To achieve this, we compared the hydrological information of water level and radar-derived precipitation, at a fine temporal scale, within 58 sub-basins in the study area. At the same time, these records were contrasted with the main physical features of the sub-basins. We also fulfilled an analysis of the first soil moisture network records in the zone, which include 7 of the AV sub-basins, in comparison to the precipitation and flood events. The analysis of the storm events within the AV exhibited an increasing relationship between the magnitudes of accumulated precipitation and the peak level reached by the floods. The study suggests that the display of that relationship is susceptible to the sizes of the events samples, as well as to the methodology used to identify them; in analysis with much fewer events, the magnitudes of rainfall and floods did not show perceptible relationships. On the other hand, it was found that at the end of the AV rainfall seasons, less rainfall is needed to trigger floods, while at the end of dry seasons, greater accumulated precipitation events are needed to trigger floods of similar magnitudes. In contrast, the patterns regarding the role of precipitation on the HR did not exhibit an observable relationship with the main physical features of the studied sub-basins. In regard to soil moisture, the analysis showed increasing relationships between the peaks of SM and floods during rainfall events. Additionally, threshold relationships were found between the accumulated precipitation and the peak soil moisture during events, as well as between the peak magnitudes of soil moisture and flood events; both threshold behaviors were found associated with similar SM values. These findings suggest that the most relevant flood events can be more probable if the soil moisture exceeds a certain threshold. In general, the results of this study exhibited the role of both HR controlling factors, rainfall and antecedent moisture conditions. They suggest the monitoring of both factors to be potentially useful for the understanding and the early warning of flood events within the study area.