2-Morfometria cuencas
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PRONAMACHCS – TARMA
MANEJO INTENSIVO DE MICROCUENCAS ALTOANDINAS
MIMA MUYLO - MULLUCRO
“MORFOMETRIA DE CUENCAS”
MINISTERIO DE AGRICULTURA
Edwin Zorrilla Delgado
MORFOMETRIA DE CUENCAS
ESTUDIO MORFOLOGICO DE LA CUENCA
1. DELIMITACIÓN DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA
Una cuenca hidrográfica se delimita por la línea de divorcio de las aguas, entendiéndose
por línea de divorcio la cota o altura máxima que divide dos cuencas contiguas.
Generalmente, la delimitación de la cuenca como área de estudio, en mapas o fotografías
aéreas, se hace siguiendo la línea de mayor altura o divisoria de aguas, hasta encerrar
toda el área cuyas aguas drenan a través de un colector común, en una sección o punto
considerado, que bien puede ser la desembocadura o cualquier sección de interés dentro
del cauce principal.
Cuando los límites de las aguas subterráneas de una cuenca no coincidan con la línea
superficial de divorcio, sus límites se extenderán subterráneamente hasta incluir la de los
acuíferos que confluyan hacia la cuenca deslindada por las aguas superficiales.
PROCEDIMIENTO PARA DELIMITAR UNA CUENCA
1. Obtener una carta nacional, trabajar sobre ella o sobre una papel transparente.
2. Establecer el punto de interés sobre el cual se definirá una cuenca, subcuenca o microcuenca (la
desembocadura o confluencia del río).
3. Trazar con lápiz azul, la red de drenaje, principal y los tributarios.
4. Identificar en los extremos de la red los puntos más altos (mayor cota), cerros, colinas o montañas.
Marcar estas referencias con color rojo.
5. Con la red de drenaje, los puntos de referencia más elevados en el contorno de la cuenca, se procede a
marcar con color rojo la divisoria de las aguas.
6. Para identificar la divisoria, hay que tener en cuenta el valor de las curvas a nivel y cuando ellas indican
el drenaje fuera o dentro de la cuenca.
7. Tomar en consideración algunas referencias; cuando curvas del mismo valor están muy juntas significan
una gran pendiente, pero si están muy separadas representan tierras planas. Curvas de forma cóncava
hacia arriba y valores ascendentes significan un curso de agua. Curvas de forma convexa hacia arriba y
valores ascendentes, significan un cerro o montaña.
8. Como producto final se obtiene la cuenca delimitada, la red de drenaje y se puede repetir el
procedimiento a nivel de subcuencas y microcuencas.
Fuente: World Vision
La cuenca hidrográfica - partes
c
b
a
SUB CUENCA DEL RIO SHULLCAS
MAPA BASE
1. ESTUDIO MORFOMETRICO DE LA
CUENCA
Variables útiles para:
- La caracterización física de una cuenca.
- El estudio comparativo entre varias cuencas.
- En la predicción de la respuesta hidrológica y en la producción
de sedimentos.
- En la formulación de su plan de manejo.
Tipos de variables medibles en un mapa
a. Lineales
b. Superficiales
c. De desnivel
d. Variables calculadas mediante fórmulas
A. Lineales
1. Perímetro
Es la longitud de la divisoria topográfica. Se mide a partir del
punto de salida de la cuenca ó punto de interés en el cauce.
2. Longitud del cauce principal (Lc)
Es la distancia del cauce principal desde el río receptor hasta su
naciente cerca de la divisoria. Su suma junto con la longitud de
los cauces secundarios (Lcs) da la longitud total de cauces Ltc).
Tabla 1. Clases de valores de longitud del cauce
principal
Rangos de longitud (km) Clases de longitud del
cauce
7-11 Corto
11-15 Mediano
>15 Largo
3. Longitud axial (La)
Es la longitud en línea recta del eje mayor de la cuenca.
4. Ancho medio (Am)
Es el promedio del ancho medido en varias secciones de la
cuenca. También se ha definido como el cociente entre
el área y la longitud axial.
5. Longitud total de curvas de nivel (Ltcn)
Es la suma de las longitudes de todas las curvas de nivel dentro de la cuenca.
6. Orden de corriente
Indica el grado de estructura de la red de drenaje. Se obtiene mediante la agregación de corrientes.
Tabla 2. Clases de orden de corriente
Rangos de ordenes Clases de orden
1-2 Bajo
2-4 Medio
>6 Alto
7. Número de Escurrimientos
Es la cantidad de afluentes naturales (segmentos) de la cuenca. Constituye una medida de la energía
de la cuenca, de la capacidad de captación de agua y de la magnitud de la red fluvial.
Tabla 3. Clases de valores afluentes
Rangos de escurrimiento Clases
0-170 Bajo
171-340 Medio
341-510 Alto
B. Superficiales
1. Área de la cuenca (A)
Es la superficie de la proyección de la cuenca sobre un plano horizontal del área limitada por la
divisoria topográfica en ha o km2. Se obtiene automáticamente a partir de la digitalización y
poligonización de las cuencas.
2. Área entre dos curvas de nivel (Acn)
Es la superficie proyectada sobre un plano horizontal del área entre dos curvas de nivel
consecutivas.
3. Área impermeable (Ai)
Es la superficie de las zonas rocosas o de suelo con textura de baja capacidad de infiltración.
C. De desnivel
1. Diferencia de elevación del cauce (Ecp)
Es la diferencia entre la altitud del punto más alto y
más bajo del cauce.
2. Pendiente del cauce principal
Es la inclinación promedio del cauce.
H
S = ----- (100)
L
S: Pendiente media del cauce
H: Desnivel entre los puntos más elevado y más alto.
L: Longitud del cauce
Tabla 4. Clases de valores de pendiente del cauce
(%)
Rangos de pendiente Clases
<10 Suave
10-30 Moderada
>30 Fuerte
3. Diferencia de elevación de la cuenca (Ec)
Es la diferencia en m. entre la altitud del punto más elevado en la divisoria y a la salida de la cuenca.
4. Pendiente media de la cuenca (Pm)
Es el grado de inclinación media de la cuenca. Constituye un elemento importante en el efecto del agua
al caer a la superficie, por la velocidad que adquiere y la erosión que produce.
a. Método de Alvord
Estima un valor medio para toda la cuenca o para sectores determinados.
Pm% = (Ltcn* eq * 100)/A
Pm% = pendiente media de la cuenca en porcentaje (%)
Ltcn = longitud total de curvas a nivel
eq = equidistancia de las curvas de nivel en el plano (m)
A = área en m2)
Valores altos de pendiente media indican menos oportunidad de infiltración y menores tiempos de
concentración. Las fuertes pendientes implica menor oportunidad de infiltración, mayor cantidad y
velocidad de flujo superficial, mayor fuerza de arrastre y menor recarga de agua subterránea si se
compara con una zona de pendiente baja.
b. Método Área – elevación
Este método, requiere de la medición del área de las
diferentes franjas de terreno, delimitada por las curvas de
nivel consecutivas y la divisoria de aguas.
Σ Ai * ei
Em = -------------
At
Em : Elevación media de la cuenca en metros
Ai : Área de cada franja en (km2 o m2) de acuerdo al
tamaño de la cuenca
ei : Promedio de las curvas de nivel que delimita cada
franja (km o m)
At : Área total de la cuenca en (km2 o m2)
Tabla 5. Clases de valores de elevación media (m)
Rangos de elevación Clases de
elevación
< 200 Baja
200-1000 Moderada
>1000 Alta
D. Variables calculadas mediante fórmulas
1. Densidad del drenaje (Dd)
La densidad de drenaje es la densidad de cauces por unidad de área. Refleja controles topográficos,
litológicos, pedológicos, vegetacionales y la influencia del hombre. Densidades altas significa una mayor
tendencia a producir sedimentos y escorrentía con mayor riesgo de crecidas torrenciales. Densidades bajas
se asocia con rocas resistentes y suelos impermeables
Ltc
Dd = -------
A
Dd = Densidad de drenaje (km/km2 )
Ltc = Longitud total de cauces (efímeros, intermitentes y perennes ) de la cuenca en km
A: Área de la cuenca en km2
Tabla 6. Clases de densidad de drenaje
Rangos de densidad (km/km2) Clases
<5 Baja
5-10 Moderada
>10 Alta
2. Forma de la cuenca
a. Coeficiente de compacidad (Kc) o de Gravelius
Compara la forma de la cuenca con la de una circunferencia, cuyo círculo inscrito tiene la misma área de la
cuenca en estudio. Las cuencas circulares, tienden a concentrar fácilmente la escorrentía. A mayor
coeficiente de relieve, mayor producción de sedimentos.
P
Kc = 0,28 -------
√ AKc: Coeficiente de compacidad
P: Perímetro de la cuenca
A: Área de la cuenca
Tabla 7. Clases de valores de compacidad.
Rangos de Kc Clases de compacidad
< 1.25 Redonda a oval redonda
1.25 – 1.50 De oval redonda a oval oblonga
>1.75 De oval oblonga a rectangular
oblonga
b. El coeficiente de forma (Kf)
Kf = A/La2
A = Área de la cuenca
La = Longitud axial
Este factor relaciona la forma de la cuenca con la de un cuadrado. Un valor de Kf superior a la unidad indica
el grado de achatamiento de la cuenca o el de un río principal corto, con tendencia a concentrar el
escurrimiento de una lluvia intensa, originando grandes crecidas.
Tabla 8. Clases de valores de forma
Rangos de Kf Clases de forma
< 0,2 Muy poco achatada
0,2- 0,5 Ligeramente achatada
>0,5 Moderadamente achatada
(cuadrada)
c. El índice de alargamiento (Ia)
Relaciona la longitud máxima de la cuenca en el sentido del río principal y el ancho máximo de ella medido
perpendicularmente.
Lm
Ia = -------l
Ia: Indice de alargamiento
Lm: Longitud máxima de la cuenca
l: Ancho máximo de la cuenca
Valores cercanos a 1, es propio de cuencas cuya red de drenaje presenta la forma de abanico y un río
principal corto. Valores superiores a la unidad, muestran cuencas alargadas.
Tabla 9. Clases de valores de alargamiento
Rangos de I Clases de alargamiento
<1.4 Moderadamente alargada
1.5-3.0 Alargada
>3.0 Muy alargada
3. Coeficiente de masividad (Km)
Representa la relación entre la elevación media de la cuenca y su superficie. Este valor toma valores bajos
en cuencas llanas y altos en cuencas montañosas.
Elevación de la cuenca (m )
Km = -----------------------------------------
Área de la cuenca (km2)
Tabla 10. Clases de valores de masividad
Rangos de Km Clases de masividad
< 35 Llana
35-70 Montañosa
>70 Muy montañosa
4. El tiempo de concentración (Tc)
Es el tiempo que demora en viajar una partícula de agua desde el punto más remoto hasta el punto de
interés. Corresponde al lapso entre el final de la lluvia y el momento en que cesa el escurrimiento
superficial. Algunas de las fórmulas que se emplean para el cálculo de este tiempo son las siguientes:
Kirpich: Tc= 0,06626 * (L2/s)0,385
Témez: Tc= 0,126 * (L/S 0,35)0,75
Passini: Tc= 0,023 * (A*L/S)0,5
Pizarro: Tc= 13,548 * (L2/H)0,77
Tc: Tiempo de concentración (min)
L: Longitud del cauce principal en (Km)
S: Pendiente del cauce principal (m/m)
A: Área de la cuenca (Km2)
H: Diferencia de alturas (m)
Tabla 11. Clases de tiempo de concentración (min)
Rangos de Tc Clases
< 40 Rápido
40-80 Moderado
>80 Lento
1. Orientación de la cuenca
Es la dirección geográfica según la resultante de la pendiente general. Distintos elementos pueden
relacionarse con la orientación de la superficie.
- El número de horas sol sobre las vertientes de la cuenca. Este es un elemento bastante importante en la
medida que aumenta la latitud de la cuenca. Puede ser el factor principal en el cálculo de la evaporación y
la evapotranspiración.
- La dirección de los vientos dominantes
- La dirección del movimiento de los frentes de lluvia
-Los flujos de humedad
E. Mapas diversos
2. Perfil longitudinal del cauce principal
PERFIL LONGITUDINAL RIO LA GRINGA
3. Patrones de drenaje
PATRÓN DE DRENAJE- erosionales
PATRÓN DE DRENAJE- deposicionales
PATRÓN DE DRENAJE- especiales
PATRÓN DE DRENAJE- individuales
4. Disponibilidad de agua por cuenca
MORFOMETRIAÁrea
Perímetro
Longitud de cauces
Longitud axial
Pendiente cuenca y cauces
Longitud curvas a nivel
Patrón de drenaje
Densidad de drenaje
Coeficientes de forma
Índice alargamiento
Coeficiente de masividad
Tiempo de concentración
Ancho medio
Coeficiente de relieve
Orientación
Perfil transversal Perfil longitudinal
Mapa de pendientes
Curva hipsométrica
Altitudes
Orden de corriente
Longitud vertientes
IPH
otros …