LA CUENCA HIDROGRÁFICA

LA CUENCA HIDROGRÁFICA
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS HIDROLOGÍA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ DOCENTE DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA DEFINICIÓN DE CUENCA HIDROLOGICA. La cuenca hidrográfica, es toda área de terreno que reúne el agua precipitada en el sistema de drenaje natural. Luego las reúne y evacua en un punto de salida. Una cuenca se puede representar matemáticamente mediante sus parámetros fisio-gráficos. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Subcuenca: es toda área que desarrolla su drenaje directamente al curso principal de la cuenca. Varias subcuencas conforman una cuenca. Microcuenca: es toda área que desarrolla su drenaje directamente a la corriente principal de una subcuenca. Varias microcuencas conformar una subcuenca. Quebradas: es toda área que desarrolla su drenaje directamente a la corriente principal de una microcuenca. Varias quebradas conformar una microcuenca. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA FUNCIONES DE CUENCA HIDROLOGICA. Función Hidrológica Captación de agua de las diferentes fuentes de precipitación (nieve, granizo, agua), para formar el escurrimiento de manantiales, ríos y arroyos. Almacenamiento del agua en sus diferentes formas y tiempos de duración. Descarga del agua como escurrimiento. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Función Ecológica Provee diversidad de sitios y rutas a lo largo de la cual se llevan a cabo interacciones entre las características de calidad física y química del agua. Provee de hábitat para la flora y fauna que constituyen los elementos biológicos del ecosistema y tienen interacciones entre las características físicas y biológicas del agua Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Función Ambiental Constituyen sumideros de CO2. Alberga bancos de germoplasma. Regula la recarga hídrica y los ciclos biogeoquímicos. Conserva la biodiversidad. Mantiene la integridad y la diversidad de los suelos. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Función Socioeconómica Suministra recursos naturales para el desarrollo de actividades productivas que dan sustento a la población. Provee de un espacio para el desarrollo social y cultural de la sociedad. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA GEOLOGÍA DEL SUELO Información útil para los estudios hidrogeológicos, y para la determinación de la escorrentía superficial. COBERTURA Se refiere a la ubicación y al tipo de cobertura vegetal. Su estudio se hace determinante, toda vez que influye decisivamente en el volumen de agua escurrida. GLACIOLOGÍA Se encarga de estudiar la dinámica de los glaciares. Se precisa que los glaciares observan un comportamiento de almacenamiento de agua superficial, asegurando un escurrimiento superficial permanente en la época de estiaje. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA PARÁMETROS FISIOGRÁFICOS DE LA CUENCA. Limite de la cuenca. La delimitación de una cuenca se realiza sobre una carta nacional, siguiendo la línea de altas cumbre (divortium acuarum). Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

DELIMITACIÓN DE UNA CUENCA
HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA DELIMITACIÓN DE UNA CUENCA Punto de interés CARTA NACIONAL DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE INTERES Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

DELIMITACIÓN DE UNA CUENCA
HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA DELIMITACIÓN DE UNA CUENCA Punto de interés Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Área de una cuenca. Área de cuenca (o área de drenaje); es el área plana (en proyección horizontal) incluida dentro del parte aguas de la cuenca. Puede obtenerse a través de un SIG o de un planímetro. Superficie cubierta Clasificación < 25 Km2 Microcuenca 25 – 250 Km2 Pequeña 250 – 500 Km2 Intermedia pequeña 500 – 2500 Km2 Intermedia grande 2500 – 5000 Km2 Grande > 5000 Km2 Muy grande Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Perímetro de la cuenca. Proyección de la divisoria de aguas sobre sobre un plano horizontal, se obtiene después de delimitar la cuenca. Su cuantificación se realiza mediante los siguientes métodos: Uso de un mecate (hilo). Uso del curvímetro. Empleo de programas de computo. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA CURVAS CARACTERÍSTICAS DE UNA CUENCA. 1.1. Curvas hipsométrica. Es la representación gráfica del relieve medio de la cuenca. Representa el estudio de la variación de la elevación de las diferentes superficies de la cuenca con referencia al nivel medio del mar. Nos permitirá calcular la elevación media de la cuenca Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Relación hipsométrica. Donde: Rh: Relación hipsométrica Ss: Área por encima de la curva hipsométrica Si: Área por debajo de la curva hipsométrica Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Elevación media de la cuenca. La variación de la altitud y la elevación media de una cuenca son, también, importantes por la influencia que ejercen sobre la precipitación, sobre las pérdidas de agua por evaporación y transpiración y, consecuentemente, sobre el caudal medio. 𝐸 𝑚 = 𝑎.𝑒 𝐴 𝑐 Donde: Em : Elevación media. a : área entre dos contornos. e : Elevación media entre dos contornos. Ac : Área total de la cuenca. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 1.2. Curva de frecuencia de altitudes. Es una representación mediante un histograma que indica el porcentaje del área de superficie comprendida entre dos alturas determinadas. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA ÍNDICES REPRESENTATIVOS DE UNA CUENCA. 2.1. Factor de forma de una cuenca (F). Expresa la relación, entre el ancho promedio de la cuenca y su longitud. En una cuenca con un factor de forma bajo esta menos sujeta a crecientes que otra del mismo tamaño pero con mayor factor de cuenca. Es un factor adimensional que se expresa por las siguientes formulas: Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 2.2. Indice de compacidad o Gravelious (K). Fue propuesta por Gravelious en 1914; donde indica la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro equivalente de una circunferencia, que tiene la misma área de la cuenca; puede ser calculada mediante la siguiente fórmula: 𝐾= 𝑃 𝐴 𝑐 Donde: K : Índice de compacidad. P : Perímetro de la cuenca Ac : Área de la cuenca. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA INDICE DE GRAVELIUS O COEFICIENTE DE COMPACIDAD COEFICIENTE DE FORMA F < 1 : Cuenca alargada. F = 1 : Cuenca aproximadamente cuadrada. F > 1 : Cuenca achatada. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 3. PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA. Tiene una relación importante y compleja con la infiltración, la escorrentía superficial, la humedad del suelo, y la contribución del agua subterránea a la escorrentía. Controla el tiempo de escurrimiento y concentración de la lluvia en los canales de drenaje. Entre los criterios para cuantificar la pendiente media de una cuenca, se pueden citar: Criterio del rectángulo equivalente, Alvord, Horton y Nash. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 3.1. Rectangulo equivalente. Transformación geométrica, que permite representar a la cuenca, de su forma heterogénea, con la forma de un rectángulo que tiene: la misma área y perímetro (y por lo tanto el mismo índice de compacidad). igual distribución de alturas (igual curva hipsométrica) igual distribución de terreno, en cuanto a sus condiciones de cobertura. Las curvas de nivel se convierten en rectas paralelas al lado menor, siendo estos lados, la primera y última curvas de nivel. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA INDICE DE PENDIENTE Es una ponderación que se establece entre las pendientes y el tramo recorrido por el río. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA PENDIENTE MEDIA EN LA CUENCA Con este criterio, para hallar la pendiente de la cuenca, se toma la pendiente media del rectángulo equivalente, es decir: Este método no proporciona un valor significativo de la pendiente de la cuenca. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 3.2. Criterio de Alvord. Este criterio está basado, en la obtención previa de las pendientes existentes entre las curvas de nivel. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 3.3. Criterio de Horton. Entre las recomendaciones para el desarrollo del presente método podemos citar: Siguiendo la orientación del dren principal se traza un reticulado de acuerdo al siguiente criterio: Si Ac ≤ 250 Km2, es necesario formar un reticulado de por lo menos 4 cuadriculados por lado. Si Ac > 250 Km2, es necesario aumentar el número de cuadrados del reticulado para mejorar la precisión de cálculo. b. Se asocia, el reticulado así formado, un sistema de ejes rectangulares X e Y acotándose cada eje, correspondiéndole una coordenada a cada línea de reticulado. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA A continuación se mide la longitud de cada línea del reticulado en las direcciones X e Y, contándose además el número de intersecciones y tangencias de cada línea con las curvas a nivel de desnivel constante en las direcciones X e Y. Se evalúa las pendientes de la cuenca en las direcciones X e Y, según las siguientes fórmulas: 𝑆 𝑥 = 𝑁 𝑥 𝐷 𝐿 𝑥 𝑆 𝑦 = 𝑁 𝑦 𝐷 𝐿 𝑦 Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Donde: Sx : Pendiente de la cuenca en la dirección X. Sy : Pendiente de la cuenca en la dirección Y. Nx : Número total de intersecciones y tangencias de las líneas del reticulado con las curvas de nivel en la dirección X. Ny : Número total de intersecciones y tangencias de las líneas del reticulado con las curvas de nivel en la dirección Y. D : Desnivel constante entre curvas de nivel. Lx : Longitud total de las líneas del reticulado comprendidas dentro de la cuenca en la dirección X. Ly : Longitud total de las líneas del reticulado comprendidas dentro de la cuenca en la dirección Y. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA e. La obtención de la pendiente media «Sc» de la cuenca: 𝐿 = 𝐿 𝑥 + 𝐿 𝑦 𝑁 = 𝑁 𝑥 + 𝑁 𝑦 Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA El número de las intersecciones y tangencias así como las longitudes de las líneas del reticulado pueden presentarse como se indica en el cuadro siguiente: Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 3.4. Criterio de Nash. El método sugiere seguir la siguiente metodología: Siguiendo la orientación del dren principal se traza un reticulado de tal forma que se obtenga aproximadamente 100 intersecciones dentro de la cuenca. Se asocia a este reticulado un sistema de ejes rectangulares X e Y. A cada intersección se le asigna un número y se anotan las coordenadas X, Y correspondientes. En cada intersección se mide la distancia mínima entre las curvas a nivel, según se indica en la figura siguiente. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Se calcula la pendiente en cada intersección dividiendo el desnivel entre las 2 curvas de nivel y la mínima distancia medida. Se calcula la media de las pendientes de las intersecciones y este valor, según Nash, se puede considerar como la pendiente de la cuenca. Cuando una intersección se ubica entre dos curvas de nivel de la misma cota, la pendiente se considera nula y esa intersección no se toma en cuenta para el cálculo de la media. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Los datos así obtenidos pueden ordenarse según el cuadro siguiente para facilitar los cálculos. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 4. SISTEMA DE DRENAJE. Trayectorias o arreglo que guardan entre sí, los cauces de las corrientes naturales dentro de ella Manifiesta la eficiencia del sistema de drenaje en el escurrimiento (rapidez con que desaloja la cantidad de agua que recibe). Proporciona indicios de las condiciones del suelo y de la superficie de la cuenca. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Las características de una red de drenaje, pueden describirse principalmente de acuerdo con: El tipo de corrientes. Orden de las corrientes. Longitud de los tributarios. Densidad de corriente. Densidad de drenaje. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 4.1. El tipo de corrientes. Corriente efímera, es aquella que solo lleva agua cuando llueve e inmediatamente después. Corriente intermitente, lleva agua la mayor parte del tiempo, pero principalmente en época de lluvias; su aporte cesa cuando el nivel freático desciende por debajo del fondo del cauce. Corriente perenne, contiene agua todo el tiempo, ya que aún en época de sequía es abastecida continuamente, pues el nivel freático siempre permanece por arriba del fondo del cauce. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 4.2. Orden de las corrientes. Strahler Proporciona el grado de bifurcación dentro de la cuenca. Se requiere de un plano de la cuenca que incluya tanto corrientes perennes como intermitentes. Existen dos métodos para determinarlas: Strahler, Shreve. Pueden trazarse mediante el uso de los SIG. Shreve Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 4.3. Longitud de los tributarios. Indicador de la magnitud de la pendiente de la cuenca, así como del grado de drenaje. Áreas escarpadas y bien drenadas ---> numerosos tributarios pequeños y cortos Áreas planas (suelos son profundos y permeables) ---> tributarios largos, que generalmente son corrientes perennes Longitud de los tributarios se incrementa como una función de su orden. La medición de las corrientes, se realiza dividiendo la corriente en una serie de segmentos lineales, trazados lo más próximo posible a las trayectorias de los cauces de las corrientes. También puede realizarse desde un SIG. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 4.4. Densidad de las corrientes. Es la relación entre el número de corrientes y el área drenada. Solamente se consideran corrientes perennes e intermitentes. El cauce principal cuenta como una corriente y luego los tributarios a este cauce desde su nacimiento hasta su unión con el cauce principal. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 4.5. Densidad de drenaje. Se expresa como la longitud de las corrientes, por unidad de área. indica: La posible naturaleza de los suelos, que se encuentran en la cuenca. El grado de cobertura que existe en la cuenca. Valores altos, representan zonas con poca cobertura vegetal, suelos fácilmente erosionables o impermeables. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Valores bajos, indican suelos duros, poco erosionables o muy permeables y cobertura vegetal densa. Se puede calcular mediante un SIG Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA EXTENSIÓN MEDIA DE LA ESCORRENTIA SUPERFICIAL. SINUOSIDAD DE LAS CORRIENTES DE LAS CORRIENTES DE AGUA A = 4lL , lo que implica que l = A/4L S = L/Lt, valor adimensional Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA 4.6. Perfil longitudinal de un cauce. Si se plotea la proyección horizontal de la longitud de un cauce versus su altitud, se obtiene el perfil longitudinal del curso de agua. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Importancia: Proporciona una idea de las pendientes que tiene el cauce, en diferentes tramos de su recorrido. Factor de importancia para: Control de torrentes Determinar puntos de captación Ubicación de posibles centrales hidroeléctricas. Métodos para obtener pendiente del cauce. Pendiente uniforme Compensación de áreas Ecuación de Taylor y Schwarz Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Pendiente uniforme. Considera la pendiente del cauce, como la relación entre el desnivel que hay entre los extremos del cauce y la proyección horizontal de su longitud El método puede utilizarse en tramos cortos del río. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Compensación de áreas. Elegir la pendiente de una línea que se apoya en el extremo final del tramo por estudiar, y que tiene la propiedad de contener la misma área (abajo y arriba), respecto al perfil del cauce. Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA Ecuación de Taylor y Schwarz. Considera que un río está formado por n tramos de igual longitud, cada uno de ellos con pendiente uniforme. Tiene una mejor aproximación, cuanto más grande sea el número de tramos, en los cuales se subdivide el perfil longitudinal del río a analizar. Tramos de diferente longitud Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

HIDROLOGIA LA CUENCA HIDROGRÁFICA MUY AGRADECIDO Ing. PEDRO ALEJANDRO TINOCO GONZÁLEZ CATEDRÁTICO DEL CURSO

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