A physically-based approach to characterizing snowmelt hydrographs

Authors: Matter, Margaret A.

Year: 2003 (xxxv)

Abstract

Features and variability of snowmelt hydrographs change in response to hydroclimatic driving forces and basin conditions, including land and water use. Since streamflow hydrographs integrate variations in precipitation input and storage and transfer processes within a catchement, inferences may be made about catchement-scale processes in snowmelt basins from the slope, magnitude, and timing of the hydrograph, and characteristics of variations in flow, and how they vary with hydroclimatic or basin conditions. An approach is presented that couples physically-based techniques with statistical methods to characterize diel and seasonal hydrographs of snowmelt river systems. The procedure is applied to streamflow timeseries from three different snow melt rivers in the Colorado River system, for unregulated and regulated stream flow conditions, and over a range of hydroclimatic conditions. Differences in hydrograph characteristics reflect the effects on snowmelt storage and transfer processes through the basin that accompany changes in hydroc limatic conditions, or result from upstream storage and river regulation. Becau se hydrologic variation structures physical templates of aquatic systems, knowledge and understanding of how changes in land and water use affect characteristic trends in hydrograph patterns and variability associated with historic hydrologic variation have application in river restoration and reconciling differences between natural resource and societal demands for water.

Resumen

Método basado en aspectos físicos para caracterizar hidrógrafos que registran agua de deshielo Las características y variabilidad de los hidrógrafos de escurrimiento de agua de deshielo cambian en respuesta a las fuerzas directrices hidroclimáticas y condiciones de las cuencas, incluyendo el uso de la tierra y el agua. Ya que los hidrógrafos que registran flujos de corrientes integran las variaciones en las entradas de precipitación y los procesos de almacenamiento y traslado de agua dentro de una zona de captación, las inferencias pueden ser hechas a partir de los procesos de escala de dichas zonas, en cuencas de escurrimiento desde la pendiente, magnitud y tiempo del hidrógrafo, así como las características de la variación en el flujo, y cómo es que varían con las condiciones hidroclimáticas y de la cuenca. Se presenta un método que asocia técnicas basadas en aspectos físicos con métodos estadísticos para caracterizar hidrógrafos que registra n datos estacionales y circadianos de sistemas de ríos de deshielo. Este procedimiento se aplica para re gistrar series de tiempo de flujo de corrientes para tres diferentes ríos de deshielo del sistema del Río Colorado, tanto para flujos regulados como noregulados, y con variedad de condiciones hidroclimá ticas. Las diferencias en las características de los hidrógrafos reflejan los efectos del almacenaje del escurrimiento y los procesos de traslado a lo largo de la cuenca que acompaña los cambios en las condiciones hidroclimáticas, o resultan de un almacenaje río arriba y control de flujo del río. Debido a que la variación hidrológica moldea la estructura física de los sistemas acuáticos, el conocimiento y comprensión de cómo los cambios en el uso de la tierra y el agua afectan las tendencias del patrón de características de los hidrógrafos, y la variabilidad asociada a la variación hidrológica histórica, tienen aplicación en la restauración de los ríos y reconcilian las diferencias entre los recursos naturales y las demandas sociales por agua.