El Método de escorrentía SCS de NRCS implementa el procedimiento de escorrentía de número de curva de SCS estándar (ahora NRCS) tal como se describe en las versiones técnicas 20 (TR-20) y 55 (TR-55) del USDA NRCS, además de las directrices básicas del Manual de ingeniería nacional de SCS (NEH-4). Este enfoque calcula la escorrentía directa de superficie de una tormenta de diseño mediante el concepto de número de curva (CN).
Número de curva permeable: el número de curva de escorrentía de la fracción permeable de la cuenca vertiente, tal como se describe en el Manual de ingeniería nacional, sección 4 (NEH-4), capítulo 9 y se menciona en la versión técnica TR-55. Los valores típicos varían de 20, para las regiones con alta capacidad de infiltración e interceptación, a 98 para las áreas impermeables. Se trata de un número sin cotas que depende del grupo de suelos hidrológicos, el tipo de cobertura, el tratamiento, la condición hidrológica y las condiciones de humedad antecedente. Este número tiene un rango válido de 0 a 100 con valores típicos de 60 a 90 y 98 para superficies impermeables.
Si la casilla Usar capas de uso del suelo/tipos de suelo está activada, el número de curva permeable se calcula a partir de medias ponderadas de Usos del suelo y Tipos de suelo.
Número de curva de área permeable e impermeable
El número de curva (CN) de área permeable caracteriza la fracción de cuenca vertiente que no es impermeable (área derivada del valor de Porcentaje impermeable). A la fracción impermeable de la cuenca vertiente se le asigna un número de curva (CN), por defecto, 98.
La Calculadora de números de curva se puede utilizar cuando la casilla Usar capas de uso del suelo/tipos de suelo está desactivada. Se puede acceder a la calculadora mediante el botón situado a la derecha del campo. Esto proporciona un método rápido y sencillo para seleccionar el número de curva adecuado.
Tiempo de concentración: el tiempo de concentración, tal como se describe en el capítulo 15 de NEH-4 (en minutos), se define de dos formas: el tiempo para que la escorrentía se desplace desde el punto más lejano de la cuenca de captación hasta el punto en cuestión, y el tiempo desde el final del exceso de lluvia hasta el punto de inflexión en el miembro final del hidrograma unitario. El tiempo de concentración se puede estimar a partir de varias fórmulas, como la onda cinemática. Para un exceso de lluvia constante, se puede describir como:
Tc=C(n^0,6 L^0,6/i^0,4 S^0,3)
donde:
L = distancia desde el extremo superior del plano hasta el punto de interés (normalmente el tragante)
n = coeficiente de resistencia de Manning
i = exceso de velocidad de lluvia
S = pendiente sin cota de la superficie
C = constante que depende de las unidades de las otras variables
Para tc en minutos, i en pulgadas/h y L en pies, C es igual a 0,938. Para tc en minutos, i en mm/h y L en metros, C es igual a 6,99.
Otra fórmula para determinar el tiempo de concentración es la ecuación de retardo:
Tc = L/0,6 donde L= l^0,8(S+1)^0,7/1900Y^0,5
donde:
Tc = tiempo de concentración en horas
L = tiempo de retardo en horas
I = longitud hidráulica de la cuenca de captación en pies
Y = talud de terreno medio en porcentaje
S = retención máxima potencial en pulgadas
CN = número de curva ponderado
Para facilitar la consulta, se puede acceder a la Calculadora de tiempo de concentración mediante el botón situado a la derecha del campo. Esto permite utilizar un conjunto de métodos populares para determinar el tiempo de concentración.
Tipo de forma: seleccione uno de los tipos de forma disponibles en la lista desplegable.
El factor de forma, también denominado factor de velocidad máxima (PRF), se define en la sección 4, capítulo 16 del Manual de ingeniería nacional del Servicio de conservación del suelo del USDA como parámetro del hidrograma de unidad sin cotas de SCS.
En la formulación de NRCS estándar, la descarga máxima del hidrograma de la unidad se calcula de la siguiente manera:
donde:
Qp= descarga máxima, en cfs
PRF = factor de velocidad máxima (factor de forma)
A = área de desagüe, en mi^2
Tp= tiempo hasta pico, en horas
El valor de NRCS estándar es 484, que define el hidrograma de unidad sin cotas de SCS convencional adoptado en TR-20 y TR-55, y es el valor por defecto para aplicaciones de cuencas de captación típicas.
Mientras que la NEH-4 reconoce que los factores alternativos de velocidad máxima pueden ser apropiados para condiciones atípicas de cuenca hidrográfica, TR-20 y TR-55 asumen un factor de velocidad máxima de 484 a menos que se proporcione una justificación técnica. El valor de 484 se obtuvo a partir del análisis de numerosas cuencas hidrográficas en diversas regiones geográficas y se considera apropiado para la mayoría de las aplicaciones dentro del marco hidrológico TR-20/TR-55.
Los estudios publicados indican que los valores más bajos pueden estar asociados con cuencas de captación muy planas y pantanosas, y los valores más altos con terrenos escarpados o con gran capacidad de respuesta. De hecho, el factor de forma hidrográfica alargará la base de tiempo del hidrograma de unidades y reducirá el pico. Si utiliza datos de lluvia reales, este parámetro se puede utilizar para la calibración. Por ejemplo, la base de tiempo de la extremidad descendente del hidrograma se duplicará al utilizar un factor de forma de 300 en lugar de 484.
Se puede elegir una forma triangular o curvilínea seleccionando el botón correspondiente. Ambas formas se admiten para todo el intervalo de factores de forma de hidrograma.
Abstracción inicial: la abstracción inicial, Ia, incluye la intercepción, la infiltración y el almacenamiento de superficie que se producen antes de que comience la escorrentía. La retención máxima potencial una vez se inicia la escorrentía (S) se deriva de CN y se utiliza en la ecuación de escorrentía de SCS estándar.
La abstracción inicial de la precipitación se puede representar como un número absoluto, es decir, la profundidad total de precipitación menor (en mm o pulgadas) o como una fracción de la cantidad de precipitación (entre 0 y 1). Aunque se ha observado que varía considerablemente en muchas cuencas hidrográficas agrícolas pequeñas, TR-55 sugiere calcular Ia utilizando la siguiente ecuación empírica:
Ia = 0,2 × S
donde:
S = (1000/CN)-10
S es la retención máxima potencial
Porcentaje impermeable: parte permeable del área Flujo de entrada. Si la casilla Usar capas de uso del suelo/tipos de suelo está activada, el porcentaje impermeable se calcula a partir de medias ponderadas de Usos del suelo.
Número de curva compuesta: CN ponderado utilizado por la simulación. Se calcula de la siguiente manera:
CN = (PIMP / 100 * 98) + ((1 - (PIMP / 100)) * PACN)
donde:
PIMP = porcentaje de área impermeable
PACN = número de curva de área permeable
Fluencia urbana: ajusta la escala del área impermeable según la cantidad especificada. Esto se puede utilizar para tener en cuenta el aumento de las zonas urbanas u otros factores. Este valor solo se activa (y se utiliza) cuando la fluencia de análisis de Criterios de análisis se establece en "Usar áreas de cuenca vertiente".