El cálculo del balance hídrico está definido según expresión matemática que ajusta las entradas y salidas de masas de agua en el espacio y en el tiempo. El espacio de estudio, el escenario de análisis (normalmente la cuenca) y la duración del mismo (minutos, horas, días, meses o años) dependerá del objetivo buscado. Podría ser de interés un espacio temporal corto (minutos, horas) para el análisis de precipitaciones intensas y sus correspondientes avenidas o espacios temporales largos (años) para la toma de decisiones correspondientes a la planificación hidrológica (usos del agua, concesiones, obras hidráulicas, sequías, etc.). Existe así una necesidad de evaluar al menos cuantitativamente la precipitación.
Además de la precipitación, el balance hídrico considera otras entradas y salidas de masas de agua, la escorrentía superficial y subterranea, la infiltración, la evapotranspiración, el almacenamiento, etc. Conceptos que no se desarrollarán en esta monográfica.
Las entradas de agua en nuestra cuenca tipificadas con la precipitación pueden tener varios orígenes. La climatología y la meteorología, ciencias compañeras de la hidrología, nos dictan orígenes de precipitaciones por convección, ortográficas y ciclónica o de frente. Para cualquiera de ellas, unas con más facilidad que otras, el agua precipitada puede presentarse en estado físico distinto (lluvia, granizo y nieve principalmente).
Atendiendo a la expresión matemática que identifica el balance hídrico (suma de entradas igual a suma de salidas), la unidad de medida habitual de la precipitación (P) son los mm. (unidad de longitud que resulta del cociente entre el volumen de agua recogido en una superficie determinada -litros por metro cuadrado).
Los pluviómetros son los equipos que principalmente nos miden estos niveles de precipitación. Es un equipo tan simple como sorprendente. Simple porque su sencillez (un recipiente con escala graduada) mide los litros recogidos en un lugar determinado en un tiempo determinado (pluviómetros totalizadores). Sorprendente porque su medida puede ser representativa de la precipitación de varias hectáreas de la cuenta.
Técnicas de medición continuada, vaciando el recipiente instantáneamente una vez lleno (pluviómetros registradores), nos permiten obtener gráficas (pluviógrafos) con interesante información tanto de la cantidad de precipitación (mm) como de la intensidad de la misma (mm/h).
El hietograma (gráfico P (mm) - t (h)) nos indica la cantidad de agua recogida para cada periodo de tiempo. Del pluviograma (gráfico P acumulada (mm) - t (h)) deducimos con gran interés la pendiente de la curva de precipitación acumulada en cada momento, que da idea de la intensidad de la precipitación (mm/h).
El agua precipitada en forma de nieve también tiene su interés de medición. Esta reserva de agua incide en el balance hídrico como origen de infiltración o de futura escorrentía superficial. La medición se basa en el cálculo del espesor o altura de nieve desde un nivel de referencia y en función de la naturaleza de la misma (grado de compactación, granizo, etc.). Una regla vertical o un sistema láser o acústico (nivómetro) dan una idea de la altura de precipitación, calibrados para las unidades precisas y/o necesarias.
La mal llamada precipitación fruto de la condensación de nieblas o nubes bajas es despreciable (al igual que la interceptación). No obstante, dependiendo de la naturaleza del estudio o análisis que se lleve a efecto, podría ser relevante. Su medida se efectúa según parámetros o porcentajes deducidos de estudios empíricos o semiempíricos, dependiendo de cada caso.
Los datos obtenidos de una estación pluviométrica pueden ser usados con distintas finalidades. De un lado, en estudios de recursos hídricos para lo cual necesitaremos el conocimiento principalmente de las precipitaciones mensuales y anuales. De otro en estudios de avenidas y posibles inundaciones, para lo cual necesitaremos datos como la precipitación máxima diaria, la intensidad de la precipitación, etc.
Con la información de los milímetros recogidos en un día (precipitación diaria) podemos calcular los milímetros recogidos en un mes (precipitación mensual) como una simple suma de las precipitaciones diarias del mes en cuestión e igualmente los milímetros recogidos en un año (precipitación anual) como suma de las precipitaciones mensuales de ese año.
En ocasiones puede interesar deducir el valor de la precipitación media de un mes completo en un periodo de retorno de unos años (calculado como la suma de las precipitaciones del mes analizado en todos los años del estudio y dividido por tal número de años) o bien el valor de la precipitación media anual para un periodo de retorno de unos años (módulo pluviométrico medio anual para una serie de años), calculado con la misma estrategia que para la precipitación media de un mes.
Estos son los valores principalmente usados en los estudios de los recursos hídricos para analizar las dotaciones a la agricultura, industria, o a usos domésticos, decidir obras hidráulicas o infraestructuras, embalses de regulación, concesiones, análisis de sequías, etc.
El agua precipitada fruto de un aguacero (periodo fuerte de lluvia ininterrumpida asociado a una misma perturbación meteorológica) tiene un interés vinculado a una situación extrema, prestando gran valor el dato de la intensidad del aguacero (cociente entre la altura de la precipitación y el intervalo de tiempo del aguacero).
Cobra ahora interés la representación de las intensidades máximas de precipitación registradas para diversos intervalos de duración de los aguaceros (curvas ID: intensidad duración del aguacero). Esta curva se deduce para cada conjunto de años de estudio (intensidades de precipitación máximas para distintas duraciones de aguaceros y para un conjunto de años de estudio o periodo de retorno). Si presentamos estas curvas para distintos periodos retorno tendremos las llamadas curvas IDF (intensidad - duración- frecuencia) que son las cartas de presentación de los datos pluviométricos de un lugar para realizar estudios de avenidas, obras de drenaje, embalses de laminación, etc.
La información recogida en una estación pluviométrica se comparte con la de otras estaciones pluviométricas constituyendo así las llamadas redes pluviométricas. El número de estaciones pluviométricas de una red y la ponderación de los valores recogidos en cada una de ellas a la hora de determinar la pluviometría del lugar, depende de varios factores como son la orografía, meteorológica, etc. Esta información (datos pluviométricos de una zona, cuenca) se deduce de varias estaciones pluviométricas haciendo uso de técnicas como el media aritmética de los valores recogidos en cada una de ellas, el método de los polígonos Thiessen o el método de las isoyetas.
