Capitulo 4 Cuenca Hidrologica

8/18/2019 Capitulo 4 Cuenca Hidrologica

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Capitulo III

CUENCA HIDROLÓGICAMG. GEÓG. CESA R E.CA RRERA S.


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Una cuenca hidrológica es una “cubeta” continental de captación yconcentración de aguas pluviales, es una estructura geológica “cóncava” subyacente sobre la cual se superpone total o parcialmente la extensiónfisiográfica de una cuenca hidrográfica y contienen en si una cuencasubterránea. Son estructuras tectónicas que delinean una red compleja dedrenaje superficial y sub superficial que alimentan una corriente fluvialprincipal y conjunto de napas freáticas.


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A diferencia de las cuencashidrológicas, las cuencashidrográficas son unidadesespaciales configuradas por lamorfología topográfica ygeomorfológica superficial. Esuna superficie con vertientes yfondo de valle delimitado porla línea divisoria de aguas.

Dentro de esta unidadfisiográfica, las gotas de aguaprocedentes de lasprecipitaciones pluviales quecaen sobre ella se dirigenhacia un colector común ytienen el mismo punto desalida. Esta drenada por elcolector común y sustributarios, formando unsistema hidrográfico

superficial.


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Tanto las cuencas hidrológicas como las hidrográficas pueden ser fluviales,pantanales, lacustres o marinas. Esta diferenciación tipológica depende deltipo de colector común. También hay cuencas exorreicas y endorreicas.


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CUENCA COMO SISTEMA HIDROLÓGICOLa cuenca hidrológica como sistema manifiesta una transferencia continua de energíay materia, a través de las entradas y salidas que la caracterizan como colectora yproductora de aguas superficiales y subterráneas. Dada su variabilidad espacial de suextensión y la temporalidad de los procesos climáticos y meteorológicos, el balancehidrológico es variable y entonces registra cambios.


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Las entradas de agua a la cuenca hidrológica provienen de las precipitaciones (P), delescurrimiento de las aguas superficiales (QSI) y subterráneas (QUI) captadas dentrode la cuenca o desde fuera. Las salidas están definidas por la evaporación desde lasuperficie de la masa de agua (E) y la salida de corrientes de agua superficial (QSO)y subterránea (QUO) desde la cuenca.

Por tanto, el balance hídrico para cualquier masa de agua en cualquier intervalo detiempo, en su forma más sintética y general está representado por las mencionados

arriba ecuaciones:


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LOCALIZACIÓN

DE LASCUENCAS


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La posición, es la localización espacial de la cuencahidrológica en términos de latitud, longitud y altitud, dentro de las zonas ycuadrantes terrestres.

La Posición también es la localización espacial de la cuenca hidrológica en función a alas áreaspolíticas correspondientes.


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Puntos extremos: Puntos tangentes definidospor la intersección de los paralelos y meridianos, en cuatro puntos massobresalientes de la cuenca respecto a los puntos cardinales. Sirve parahallar el centroide de la cuenca.


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La orientación , es el ángulo respecto al norte geográfico,que se determina utilizando la recta que representa la longitud del eje mayorque pasa por el punto de la salida o descarga de la cuenca.


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MORFOMETRÍADE LAS

CUENCAS


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El área de la cuenca es la extensión espacial de la cuenca sobrela superficie terrestre y que para su visualización geométrica y cálculo seproyectada en un plano horizontal.

Área = 2300Km2

l á d fl l d d l d l


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El área de una cuenca tiene gran influencia en la magnitud del caudal. Amedida que aumenta el tamaño de la cuenca también aumenta los caudalespromedios y los caudales extremos instantáneos.


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El tamaño de la cuenca también influye en el grado de atenuación de las crecidas. Así en las cuencas pequeñas las crecidas se manifiestan en corto tiempo que puedeser en algunos minutos u horas. Mientras que para las cuencas más extensas estoocurre días o semanas después.


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Método gravimétrico: Balanza analítica

1 2 3


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Planímetro

Trazado en elsentido del

reloj

Promediar las tresmediciones con sus

lecturascorrespondientes

Planimetrar unaárea conocida y

aplicar la regla detres


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SIG: ArcView Extensión Mila Utilities


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El perímetro de la cuenca, es la línea divisoriahidrográfica o hidrológica que encierra el área de una cuenca. Se traza sobrelos puntos más altos de la fisiografía o sobre estructuras geológicas que

marcan la separación de las escorrentías entre las cuencas hidrológicas porproceso de infiltración.

Es un parámetro muy importante en la definición de la forma de las cuencas.Por ejemplo para dos cuencas que presentan igual extensión, los perímetrosde mayor valor corresponden a la cuenca alargada mientras que el de menor

perímetro circunscribe una cuenca redondeada.


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Cuerda o MecateEscala del mapa 1:50 000, entonces 1cm = 500m

8cm

Perímetro = 8cm * 500 = 4000m


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L l it d


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La longitud de la cuenca es la distancia horizontal del ríoprincipal entre un punto aguas abajo (estación de aforo) y otro punto aguasarriba situado a mayor distancia topográfica, donde la proyección de lanaciente más remota de la corriente principal corta la línea divisoria de lacuenca.

Este parámetro influye enormemente en la generación de escorrentía y porello es determinante para el cálculo de la mayoría de los índicesmorfométricos.


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El ancho de la cuenca e la longitud perpendicular a la longituddel eje mayor de la cuenca y para su estimación se miden las longitudesperpendiculares representativas de cada parte de la cuenca, tomando comoreferencia la recta que se ha trazado para la longitud del eje mayor.

L f


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La forma, es la configuración espacial de la cuenca sobre lasuperficie terrestre. Es la forma geométrica real e ideal de la cuenca definidapor la línea del divortium acuarium que se extiende sobre las formas

fisiográficas y sobre estructuras geológicas.


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La forma de la cuenca afecta directamente la longitud y pendiente de los ríosque la drenan y su comportamiento a las precipitaciones intensas.

Las cuencas de formas alargadas presentan ríos de gran longitud, cuyas crecidas sonfácilmente amortiguadas, ya que alarga el tiempo de concentración de las escorrentíaspara aumentar la crecida del rio principal


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Caso contrario ocurre con las cuencas cuyas formas condiciona n drenajesde corta longitud donde se acorta el tiempo de la formación de avenidasante la ocurrencia de eventualidades pluviométricas.


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Factor de Forma (kf)Este factor relaciona la forma de la cuenca con la de un cuadrado, donde kf= 1. Expresa la relación entre el ancho promedio del área de captación de lacuenca y su longitud, medida desde el punto más alejado hasta la salida.

Si kf 1 d á d d h i d l d d l i i i l


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Si kf > 1 nos dará mayor grado de achatamiento de la cuenca, donde el rio principales de corta longitud y por consiguiente las tendencias a concentrar el escurrimientode una lluvia intensa formaran fácilmente grandes crecidas.

A MAYOR F , MAYOR POSIBILIDAD DE TENER UNA TORMENTASIMULTANEA EN TODA LA EXTENSION DE LA CUENCA.

Coeficiente de compacidad o índice de Gravelius (Kc)


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Coeficiente de compacidad o índice de Gravelius (Kc)Este índice adimensional expresa la relación entre el perímetro P de lacuenca y el perímetro equivalente de un círculo que contenga la mismaárea A de la cuenca

Si k 1 l á i l i K >1 l l d N i t


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Si k=1 la cuenca será circular y si K >1, las cuencas son alargadas. No existenvalores de k inferior a 1. El grado de aproximación de este índice a la unidadindicara la tendencia a concentrar grandes volúmenes de agua de escurrimiento.

Una cuenca circular tiene mayores posibilidades de producir avenidas superioresdebido a su simetría. Las cuencas alargadas por el contrario reducen las probabilidadesde la afectación de una tormenta en toda su extensión, por lo que puede amortiguar eincluso reducir en el tiempo las crecidas

Radio de circularidad (Rc)


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Radio de circularidad (Rc)Relaciona el área de la cuenca y la del círculo que posee una circunferenciade longitud igual al perímetro de la cuenca. Su valor es 1 para una cuencacircular y 0.785 para una cuenca cuadrada.

Índice de alargamiento de la cuenca (Ia)


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Índice de alargamiento de la cuenca (Ia)Este índice relaciona la longitud máxima (Lm) encontrada en la cuenca medida enel sentido del rio principal y el ancho máximo (am) de ella medidoperpendicularmente

Índice asimétrico de la cuenca (Ias)


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Índice asimétrico de la cuenca (Ias)Este índice relaciona el área de la vertiente mayor Amay con respecto al área de lavertiente menor Amen, separada por el caunce principal de la cuenca.

Este índice permite evaluar el grado de homogeneidad en la distribución dela red de drenaje. Por ejemplo para Ias > 1 se observara claramente sobre lacuenca que el rio principal está bastante recargado a un de las vertientes ypor lo tanto hay alto índice de asimetría.

Rectángulo Equivalente


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Rectángulo EquivalenteEs el rectángulo que permiterepresentar la cuenca en suforma heterogénea. Esterectángulo se caracteriza portener:

misma área de la cuenca,mismo perímetro,

mismo índice decompacidad, igualdistribución de alturas (igualcurva hipsométrica)igual distribución de terrenoen cuanto a sus condiciones

de cobertura

Para llevar a cabo la transformación geométrica de la cuenca a unrectángulo equivalente, las curvas de nivel se convierten en líneas rectas yparalelas al lado menor, siendo éstas la primera y la última curva de nivel.

Si L es el lado mayor y l el lado menor del rectángulo equivalente; P el


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Si L es el lado mayor y l el lado menor del rectángulo equivalente; P elperímetro de la cuenca (km) y A, el área de la cuenca (km2), entoncespara calcular L y l se utilizan las siguientes ecuaciones de segundo grado:

L

l

A

p


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3 Después se hallan los cocientes de los segmentos (Li) de lado mayor


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3. Después se hallan los cocientes de los segmentos (Li) de lado mayorL1, L2, L3… Ln, dividiendo las áreas parciales con el lado menor delrectángulo y se obtiene la siguiente tabla de valores de Li:

L1 = A1/l = 6.13/10.9034 = 0.56

4 C d b i l di i d l d i l b l


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4. Con estos datos se obtiene las distancias de las curvas de nivel sobre ellado mayor del rectángulo equivalente, se dibuja el rectángulo equivalentecalculado.


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Determinación de las ecuaciones de L y l


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1 2

3 4



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Ahora aplicando la ecuación de segundo grado tenemos:

5

6 SE TOMA EL SIGNO +PARA LSE TOMA EL SIGNO – PARA l


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PARÁMETROSGEOMORFOLÓGICOS

DE LA CUENCA

hi ét i


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Una curva hipsométrica es la representacióngráfica del relieve medio de la cuenca, sobre coordenadas rectangulares.

En los ejes rectangulares se grafican las distintas elevaciones del terreno en función


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En los ejes rectangulares se grafican las distintas elevaciones del terreno en funciónde la superficie dominante. Esto genera una curva que indica el porcentaje de áreade la cuenca que existe por encima de cierta cota determinada.El método analítico para la construcción de la curva hipsométrica es la siguienterepresentación:

La mayor parte de los fenómenos meteorológicos, hidrológicos


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La mayor parte de los fenómenos meteorológicos, hidrológicos(precipitaciones, temperatura, caudales específicos, etc.) y procesosgeodinámicos, se presentan en función de la altitud, por eso es muyimportante calcular la distribución de la cuenca vertiente, en km2 y en

porcentaje del área total, por intervalos constantes de altura.

Las curvas hipsométricas también es un indicador geomorfológico de las


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Las curvas hipsométricas también es un indicador geomorfológico de lasedades de los ríos de las respectivas cuencas. Hay 3 tipos de curvashipsométricas

Tipo A: muestra predominantemente grandes elevaciones (cuencas demeseta), ríos de fuertes pendientes, estructuras geológicas jóvenes,donde hay un intenso proceso erosivo.

Construcción de la curva hipsométrica


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Construcción de la curva hipsométrica1. Se elige un mapa topográfico de escala grande y se delimita la cuenca

(en este caso elegimos una que tiene un perímetro de 142.5km)2. Se marcan las sub áreas de las cuencas siguiendo las curvas de nivel.

Por ejemplo de 100 en 100m.3. Se calculan las áreas parciales de esos contornos.

4 Se determina las áreas acumuladas de las porciones de la cuenca


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4. Se determina las áreas acumuladas de las porciones de la cuenca.5. Se determina el área acumulada que queda sobre cada altitud del contorno6. Se crea la siguiente tabla de valores

7 Fi l t l t l ltit d l di t á


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7. Finalmente se plotean las altitudes versus las correspondientes áreasacumuladas que quedan sobre esas altitudes

Relación hipsométrica


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Relación hipsométrica

Donde:

Rh = RelaciónhipsométricaSs = Área por encimade la curvahipsométricaSi = Área por debajode la curvahipsométrica

Polígono de frecuencia es la


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Polígono de frecuencia , es larepresentación gráfica de la relación existente entre altitud y el porcentaje deárea a esa altitud con respecto al área total. En el polígono de frecuenciasexisten valores representativos como: la altitud más frecuente, que es elpolígono de mayor porcentaje o frecuencia.

Elevación media d l á


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Elevación media de la cuenca, este parámetrofisiográfico mide la variación de elevación de una cuenca. Corresponde a laordenada media de la curva hipsométrica, y su cálculo obedece a unpromedio ponderado: elevación – área de la cuenca. Se puede calcular conla siguiente ecuación:

El método de la curva hipsométrica consiste en determinar la elevación


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El método de la curva hipsométrica, consiste en determinar la elevaciónmedia a partir de la cota correspondiente al cincuenta por ciento de su área.

Gráficamente la elevación media de la cuenca se obtiene trazando unaperpendicular a partir del 50% del eje x (eje de las áreas en Km2) hacia lacurva hipsométrica. Luego de este punto interceptado en la curva, se trazauna horizontal hasta cortar el eje y (eje de la altitudes en m), punto donde semarca la elevación media de la cuenca.

Influencia de la elevación en el Régimen


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Influencia de la elevación en el RégimenHidrológico

Altitud de frecuencia media


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Altitud de frecuencia media , esla altitud correspondiente al punto de abscisa media de la curva defrecuencia de altitudes, en ella, el 50% del área de la cuenca, está situado

por encima de esa altitud y el 50% por debajo de ella.


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Altitudmasfrecuente ,es la altitud predominantecon mayor porcentaje deárea de la cuenca. Para lacuenca del río Rímac laaltitud predominante se

encuentra entre elintervalo de las cotas de4400 a 5000 msnm,donde se tiene mayorporcentaje de área de lacuenca.

Pendiente media de la cuenca este parámetro


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Pendiente media de la cuenca, este parámetromide la pendiente media en dos ejes principales (x, y) y a partir de estosvalores se determina la pendiente media de la cuenca, definida como lainclinación o declive promedio de su topografía

La determinación de la pendiente media de la cuenca, es importante debido a su


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relación con el comportamiento hidráulico de drenaje de la cuenca, y tiene unaimportancia directa en relación a la magnitud de las crecidas.

Tiene influencia directa en la infiltración, el escurrimiento superficial, en los


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procesos de erosión - sedimentación, en la humedad del suelo y en lacontribución del agua subterránea al flujo en los cauces. Además, controlael tiempo de concentración y determina el grado de magnitud de las

avenidas. En cuencas de fuerte pendiente la formación de las crecidasocurre en corto tiempo (cursos torrenciales).

Cálculo de la Pendiente Media


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Cálculo de la Pendiente Media

1. El criterio de J. W. Alvord

1. Se delimita la cuenca hidrológica y su sistema de curvas de nivel(líneas maestras) desde la cota más baja y a la más alta.2. Se calcula el área de la cuenca3. Se divide el área de la cuenca, en áreas parciales separadas por

curvas de nivel consecutivas y de igual desnivel.4. Se trazan las líneas medias que dividen las áreas parciales

5. Se determina la pendiente de las áreas parciales entre las curvas de


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p pnivel elegidas con la siguiente ecuación.

6. Se determina la pendiente ponderada de toda la cuenca, mediante lasumatoria de todas las pendientes parciales correspondientes a cadauna de las franjas entre las curvas de nivel.

7. Finalmente la pendiente media de la cuenca se puede calcular


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p pdirectamente aplicando la siguiente ecuación:

2 El criterio del sistema del “Rectángulo Equivalente”


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2. El criterio del sistema del Rectángulo Equivalente

Para hallar la pendiente media de la cuenca, según este criterio, se tomaen cuenta la pendiente media del rectángulo equivalente, que se

determina a través de la siguiente ecuación:

Según esta ecuación la cuenca del río Rímac tiene una pendiente mediade 0.0293 m/m.

3. Criterio de Horton


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Es el método de mayor aplicación y para estimar la pendiente media de lacuenca se traza una malla de cuadrículas que genera longitudes,intersecciones y tangencias.El eje principal (x) tiene que alinearse aproximadamente a la dirección yorientación del cauce principal.


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Entonces la pendiente media de la cuenca puede determinarse mediante lasiguiente ecuación general:

Diferencia o amplitud


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Diferencia o amplitudaltimétrica , es el valor de la diferencia entre la cota más alta dela cuenca y la más baja (DA=HM-Hm). Se relaciona con la variabilidad climática yecológica. Así una cuenca con mayor cantidad de pisos altitudinales puedepresentar más ecosistemas debido a las variaciones importantes en la precipitacióny temperatura

Coeficiente de masividad


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Coeficiente de masividad(Cm): Este coeficiente representa la relación entre la elevación mediade la cuenca y su superficie. Este valor toma valores bajos en cuencasmontañosas y altos en cuencas llanas. El coeficiente de masividad de la cuencadel río Rímac es de 0.0004.

El coeficiente orográfico


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El coeficiente orográfico(Co), es el producto del coeficiente de masividad por la elevación mediade la cuenca, este valor permite determinar el relieve en distintos puntos de lacuenca. Así el coeficiente orográfico según esta fórmula para la cuenca del ríoRímac es de 0.0007.La ecuación del coeficiente orográfico es:

Relación de elongación


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Relación de elongación(Re): Es la relación entre el diámetro (D) de un círculo que tenga la mismasuperficie de la cuenca y la longitud máxima (Lm) de la cuenca medida desde ladesembocadura hasta la divisoria en sus límites extremos sobre una línea rectaparalela al eje del rio principal.

La relación de elongación varía entre 0.60 y 1.00. Este parámetro está relacionadocon el tipo de relieve de la cuenca y cuando se aproxima a 1 significa que es una


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con el tipo de relieve de la cuenca y cuando se aproxima a 1 significa que es unazona de bajos relieves. En cambio si Re varía entre 0,6 y 0,8 entonces en la cuencahay relieves muy altos y pendientes pronunciadas del terreno.


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PARAMETROS

HIDROGRAFICOSDE LA CUENCA

La red de drenaje


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La red de drenaje de una cuenca es el sistemainterconectado de líneas de talweg o vaguadas. Estos son un conjunto decanales o cauces permanentes o temporales por donde circula el agua delos escurrimientos superficiales, hipodérmicos y subterráneo,transportando energía hidráulica desde las partes altas donde se recolectahacia las partes bajas donde desembocan

La red de drenaje se traza considerando las corrientes perennes, lasintermitentes y los cauces efímeros.

Un sistema de drenaje, está formado por el rio principal y sus tributarios.


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Esta integración de corrientes de agua en una dimensión geográfica sedenomina sistema hidrográfico

Tipología de corriente


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1. Corrientes perennes.- son ríos,riachuelo o arroyos que presentancaudal todo el año. Es abastecida

permanentemente aun en época desequía debido a que el nivel freáticoestá por encima del fondo de sucauce.

2. Corrientes intermitentes.- son ríosque en general contienen agua sólodurante épocas de lluvia y se secanen épocas de estiaje. Deja de aportaragua cunado el nivel freático que loabastece desciende por debajo delfondo de su cauce.

3. Corrientes efímeras.- son ríos quecontienen agua, sólo cuando llueve,después se secan (quebradas).

Cauce principal


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Canal de flujo de la corriente de agua de mayor longitud que evacua lasaguas de escurrimiento de una cuenca. Es el canal ocupado por elcolector común que recolecta las aguas de los afluente o tributarios.Los puntos bajos del cauce principal están conectados por la línea deltalweg que también se denomina vaguada.

Longitud del río principal (L)


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Es la longitud mayor de recorrido que realiza la corriente, desde lacabecera de la cuenca, siguiendo todos los cambios de dirección o

sinuosidades, hasta un punto fijo de interés, que puede ser una estaciónde aforo o desembocadura, expresado en unidades de longitud.La longitud del río principal de la cuenca del río Rímac, que correspondeal mismo río es de 127.02 km

Longitud de los tributarios


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Es la extensión lineal de los tributarios que según el grado de bifurcaciónvan aumentando su caudal y en otros casos su longitud. La longitud de los

tributarios se incrementa como una función de su orden (Ley de ProgresiónGeométrica).

La medición de las corrientes, se realizadividiendo la corriente en una serie desegmentos lineales

Numero de orden: E l l ió j á i


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Numero de orden: Expresa la relación jerárquica ydiferencial de las corrientes según su caudal relativo u orden de magnitud. Es laforma de clasificar jerárquicamente cada una de las corrientes asignándole un

orden creciente a cada una de ellas desde su naciente hasta su desembocadura.

los ríos del primer orden son las corrientes que no tienen tributarios, dosríos del primer orden forman un río de segundo orden, dos ríos desegundo orden forman un río de tercer orden y así sucesivamente hastallegar al curso principal.

Esto permite tener un mejor conocimiento de la ramificación de lasi d d l l ú d bif i d l d d


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corrientes de agua, del el número de bifurcaciones y del grado decomplejidad y desarrollo del sistema de drenaje de la cuenca.

A partir de aquí se hace la zonificación de la cuenca en subcuencas ymicrocuencas a la vez que podemos determinar en términos cuantitativosel caudal que drena una cuenca


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Relación de Bifurcación


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(Rb): Es el cociente entre la longitud de los cauces de cualquier orden yla longitud de los cauces del orden superior. Es la relación existente entre elnúmero de segmentos de cauce de un orden dado y el número de segmentos decauce del orden inmediatamente superior

La ley de bifurcación o confluencia de corrientes, se establece a partir dela relación existente entre el número de segmentos de un orden dado ylos de orden inmediatamente superior.

El valor "medio" de bifurcación, Rb, de una cuenca se determina mediantela pendiente de la recta que resulta de graficar el logaritmo decimal del


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la pendiente de la recta que resulta de graficar el logaritmo decimal delnúmero de corrientes de cada orden en el eje de las ordenadas y el ordende las corrientes en el eje de las abscisas por medio de un ajuste de

mínimos cuadrados. El valor "medio" se toma como el antilogaritmo de lapendiente de la recta ajustada a las parejas de valores

La relación de bifurcación permite comprender variaciones geológicas quese producen en el territorio de la cuenca sobre todo de los cambios en el


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se producen en el territorio de la cuenca, sobre todo de los cambios en elsustrato rocoso y de los grupos de suelos dominantes. Si la relación debifurcación de una cuenca permanece constante, entonces se mantiene la

homogeneidad geológicas iniciales.

De acuerdo con Summerfield (1991), si la litología en una cuenca eshomogénea, entonces la relación de bifurcación rara vez es mayor de 5 o


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menor de 3; si la cuenca es muy elongada, con una alternancia deafloramientos contrastantes en sus características litológicas, puedenobtenerse valores mayores a 10

Según Horton, el estudio de numerosos

sistemas fluviales, confirma el principio deque en una región de clima, litología y usodel suelo uniformes, la relación debifurcación tiende a permanecer constantede un orden al siguiente.

Coeficiente de torrencialidad


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(Ct): Indica el grado de torrencialidad de una cuenca. Multiplica la densidadde drenaje por el número de cursos de orden 1, en relación con la superficie. Amayor número de cursos de primer orden y menor superficie de la cuenca, latorrencialidad será muy alta.Según la siguiente ecuación, la cuenca del río Rímac, tiene un coeficiente detorrencialidad de 0.03


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Permite describir las características fisiográficas, hidrológicas, edafológicase hidráulicas de la cuenca. Este parámetro indica la relación entre elnúmero de cursos de primer orden con el área de la cuenca.

Sinuosidad: E l ú d d


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Sinuosidad: Es el número de curvas y recodos quese presenta a lo largo del recorrido de la corriente, cuya estimación esdada por la siguiente expresión:

Este índice es un indicativo del régimen del cauce principal. Así encuencas planas la presencia de meandros y curvas es muy común y lacorriente registra menor velocidad de flujo.

Densidad de corriente (Dc): Es


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Densidad de corriente (Dc): Esla relación entre número de corrientes y el área drenada. Se encuentra aldividir el número total del curso de agua (N°) entre el área total de la

cuenca (A).

En este cálculo solo se considera las corrientes permanentes eintermitentes. No se consideran las corrientes efímeras. La corrienteprincipal se cuenta como única desde su nacimiento hasta sudesembocadura. Luego se tiene todos los tributarios de orden inferiordesde su nacimiento hasta su punto de unión desembocadura, y asísucesivamente, hasta llegar a los tributarios de orden 1

Este parámetro da información valiosa sobre las condiciones climáticas ylitológicas de la cuenca: valores altos mayores a 500 km/km2 se pueden


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litológicas de la cuenca: valores altos, mayores a 500 km/km2, se puedendeber a la combinación de un régimen pluvial elevado con una litologíafácilmente erosionable; valores menores a los 5 km/km2 pueden ser

indicativos de un régimen pluvial de poca cuantía, o que la resistencia delmaterial litológico sea mucho mayor, es decir no se producen erosionesrelevantes

Densidad de Drenaje (Dd):


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Densidad de Drenaje (Dd):Corresponde al cociente entre la sumatoria del largo total de los cursos deagua, cauces intermitentes y efímeros, de la cuenca y la superficie de lamisma. Representa la cantidad de kilómetros de cauces que existe porcada unidad de superficie.

Según Monsalve S, G.[1999], la densidad dedrenaje usualmente toma los

valores Siguientes:- Entre 0.5 km/km2, parahoyas con drenaje pobre.- Hasta 3.5 km/km2, parahoyas excepcionalmente

bien drenadaLa densidad de drenaje de la cuenca del río Rímac 0,66 km/km2, el cuales mayor que 0.5 km/km² y menor que 3.5 km/km², lo que indica que lacuenca del río Rímac tendría drenaje regular y moderadamentepropenso a las crecientes


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La densidad de drenaje es un parámetro muy importante para identificar y/odeducir la naturaleza de suelos que hay en una cuenca así como la cantidadde cobertura vegetal. En cuencas, pobres en cobertura vegetal y con sueloserosionables se generan valores altos de densidad de drenaje

Frecuencia de drenaje: Se define


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jcomo el número de cauces (sumatoria de número de cauces) de cualquierorden entre la superficie de la cuenca, utilizando la siguiente formula:

Este parámetro es importante para establecer la mayor o menorposibilidad de que cualquier gota de agua encuentre un cauce mayor, enmenor o mayor tiempo. Sirve para hacer una clasificación de cuencassegún su regularidad y textura (frecuencia).

Coeficiente de torrencialidad


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(t): Relaciona el número de corrientes de primer orden y el área totalde la cuenca. Mide el grado de torrencialidad de una cuenca. Esteparámetro se utiliza para el cálculo del grado de erosión que ocurre en lasvertientes de la cuenca. Un cociente de torrencialidad menor que launidad 1 es un indicador de un alto grado de concentración de lacobertura vegetal en la cuenca. Según Tricart (1965) el valor másimportante es el del primer orden, ya que son en definitiva estos cauces,los que tienen un mayor poder erosivo.

Extensión Media del


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Escurrimiento Superficial (E): Esla distancia promedio en línea recta que el agua precipitada recorre parallegar al lecho de un curso de agua. Su cálculo está en función de larelación entre el área de la cuenca y la longitud total de la red hídrica de lamisma cuenca. Su valor se calcula con la siguiente fórmula:

Para la cuenca del río Rímac, la extensión media del escurrimiento superficial esde 1.51 km2/km,

Numero de escurrimientos:


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Numero de escurrimientos:Es el número de afluentes naturales de la cuenca que se contabiliza através del número de segmentos marcados en el mapa

Es un parámetro muy importante para medir la cantidad de energía de lacuenca, de la capacidad de captación de agua y de la magnitud de la redfluvial. Un mayor número de escurrimientos proporciona un mejor drenajede la cuenca y por tanto, favorece el escurrimiento

El perfil longitudinal de una corriente de


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El perfil longitudinal agua, es la representación gráfica de la línea que traza un curso desde sunacimiento hasta su nivel de base. Así a lo largo del recorrido de la

corriente de agua, se reconoce un curso superior, curso medio y cursoinferior.

Se determina ploteando la proyección horizontal de la longitud del cauce enfunción a la altitud. La corriente tiende hacia un perfil de equilibrio en que las aguas

i i i d d ó i N b l ió ó i


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ni erosionan ni produce depósito. No obstante esto solo es una noción teóricapuesto que las corrientes nunca alcanzan su perfil de equilibrio debido a loscambios de los factores y procesos climáticos o geológicos.


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Proporciona una visualización aproximada de la pendiente media quetiene el cauce en sus diferentes tramos de recorrido.Es un parámetro muy importante para la localización de torrentes,puntos de captación (bocatomas), localización de hidroeléctricas,barreras de contención

Pendiente media del rio principal (Sm): Es la


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representación gráfica en un plano vertical de la curva de elevaciones a lolargo del desarrollo del cauce principal de una cuenca hidrológica. La

pendiente media del cauce principal, es la relación entre la diferencia dealtura y la longitud del curso principal

En general la pendiente de un tramo de cauce de un rio, es el cociente queresulta de dividir, el desnivel de los extremos del tramo, entre la longitudhorizontal de dicho tramo.

La pendiente media del cauce, es la diferencia total entre las cotas dellecho del río, dividido por la longitud entre esos dos puntos, siendo esal it d (L) l ió h i t l d l t t t idi i l id


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longitud (L) la proyección horizontal del trayecto tridimensional recorridopor el cauce principal de la cuenca hidrológica. Se calcula mediante lasiguiente ecuación:

La pendiente media del río Rímac según esta fórmula es de 0.0445 m/m.Existen los siguientes métodos para hallar la pendiente media de un cauce:Pendiente uniforme, Compensación de áreas, la ecuación de Taylor ySchwarz

1. Pendiente uniforme


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Considera la pendiente del cauce, como la relación entre el desnivelque hay entre los extremos del cauce y la proyección horizontal de sulongitud:En este método se utiliza para cálculos tramos cortos.

2. Compensación de áreas


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Utiliza la pendiente de una línea que corta el perfile topográfico (perfillongitudinal real de la corriente) generando áreas iguales por encima y

debajo de la línea. Si estas áreas son aproximadamente iguales A1=A2,entonces la línea trazada representa la pendiente del cauce. Las áreasse calcula utilizando planímetros.

3. Ecuación de Taylor y Schwarz

d l i i d l S h l di di


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De acuerdo con el criterio de Taylor y Schwarz, la pendiente media paratramos de igual longitud se determina con la siguiente expresión:

La pendiente media para tramos de longitud variable se calcula con lasiguiente ecuación:


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g

Altura media del rioi i l


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principal (Hm): Es el valor medio entre las alturas de losextremos del río principal. Así por ejemplo la altura media del cauce principaldel río Rímac es de 2,825 msnm

Tiempo de concentración


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(Tc): Es el intervalo de tiempo que tarda el agua en su recorrido entre dospuntos determinados, los cuales son: el extremo superior de la cuenca y el puntodonde se mide el flujo.

Es el tiempo transcurrido entre el final del hietograma de excesos y el finaldel escurrimiento directo.Geométricamente, El Tc se define como la gráfica que se genera entre elcentroide del hietograma de excesos y el punto de inflexión sobre la curvade recesión del hidrograma de escurrimiento directo.

Las siguientes formulas se utilizan para calcular el tiempo de


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g p pconcentración del agua en una cuenca: Kirpish, Temez, Pasini y dePizarro.

Según la fórmula de Kirpish, el tiempo de concentración de la cuenca delrío Rímac, es de 9.17 horas

Constante de al estabilidadd l i


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de la corriente (c): es una condición espacial,geológica, climática y edafológica de la cuenca necesaria para mantenercondiciones hidrológicas estables en una unidad de longitud de canal. Esuna medida de erodabilidad de la cuenca. Es el inverso de la densidad dedrenaje.

Patrones de drenaje


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Patrones de drenajePatrones de drenaje erosionales

Dendrítico: Presenta ramificaciones formando ángulos agudos. Se formanen zonas donde predominan formaciones geologicas de composición


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en zonas donde predominan formaciones geologicas de composiciónhomogénea y sin control estructural. Constituye uno de los patrones máscomunes y se presenta en muchos ambientes.Pinnado: Presenta tributarios casi paralelos entre si y más cortosTrellis: Este patrón de drenaje presenta control estructural y presentadrenajes relativamente paralelos entre sí que se juntan en ángulos rectos,reflejando la estructura de la roca madre.Radial: Es un sistema de drenaje asociado a un domo o cono volcánico

erosionado. La dirección de las corrientes es radial a un punto luegopuede ser centrífugo o centrípeto.Paralelo: En este tipo de drenaje los tributarios son aproximadamenteparalelos entre sí,

Anular: Son sistemas de drenaje de una etapa avanzada de erosión sobredomos o calderas volcánicas. Este patrón presenta un control geológico que


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distribuye los cauces de manera circular.Rectangular: Sistema de drenaje que se presentan en zonas donde hay

materiales duros controlados por fracturas o fallas geológicas. Es un tipo dedrenaje dendrítico donde los tributarios se unen entre si formando ánguloscasi rectos.Enrejado: Es un drenaje paralelo al rumbo de las rocas sedimentariasplegadas y disectadas, que presentan variaciones litológicas importantes;por ejemplo rocas blandas o arcillosas y rocas duras o areniscas.Multicubeta : Patrón irregular de mal drenaje, asociado a depósitossuperficiales ondulados con posible influencia de calizas. Este patrón escomún en las llanuras de desborde.Contorsionado: Patrón aparentemente irregular, asociado con rocasmetamórficas y frecuentemente con influencia de captura (una cuencapierde parte de su drenaje a expensas de otra).

Patrones de drenaje deposicionales:


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Reticular: Es similar a una red y se caracteriza por tener variosmeandros interconectados generalmente en zonas muy planas.Distributario: Es típico de los abanicos aluviales partiendo de un origeny dispersándose de forma casi radial sobre la superficie, generalmentede baja pendiente.

Patrones de corrientes individuales:


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Cauces rectos: Según la vista en planta son cauces que discurrenaproximadamente en línea recta por lo general controlados

geológicamente o por factores antrópicos.Cauces meándricos: Este patrón se caracteriza por la formación deondulaciones producto de procesos de erosión y sedimentacióncontinuos. Se presentan en zonas de llanuras.Cauces trenzado o anastomosados: Gracias a los procesos de

erosión y depositación del cauce se forman canales interconectadosseparados por islas y formando trenzas.


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Capitulo 4 Cuenca Hidrologica

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