UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESARFACULTAD DE INGENIERIA

HIDROLOGÍA

PROFESOR: JIM JAMES RODRÍGUEZ DÍAZ

ING. AMBIENTAL

CANDIDATO A Msc. EN CIENCIAS DEL AMBIENTE

RELACIÓN ENTRE LOS ELEMENTOS FÍSICO-GEOGRÁFICOS Y LOS ELEMENTOS HIDROLÓGICOS

• Cuenca: Área limitada por el contorno en el interior del cual el agua precipitada escurre sobre la superficie, se concentra y pasa por un punto determinado del cauce.

• Los factores que intervienen en el estudio de una cuenca son muy diversos: topografía,

geología, edafología, climatología, hidrología, vegetación, etc. • Los sistemas de drenaje están íntimamente relacionados con los asentamientos

humanos y los desarrollos agrícolas, ganaderos e industriales. • La red de canales fluviales que recogen el agua superficial y de las vertientes que

tributan en ellos, se conoce como sistema de drenaje. Sus límites están constituidos por las divisorias de aguas, por lo tanto, la cuenca es la totalidad del área o superficie que cubre el sistema de drenaje.

• Cada cuenca posee propiedades físicas, químicas y biológicas que dan como resultado

un único conjunto de propiedades hidrológicas. Las características morfométricas y la estimación de las variables que definen el comportamiento hidrológico de una cuenca sirven de referencia en la interpretación del paisaje.

PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS

SUPERFICIE DE KM² ESCALAA≤100 1:25.000

100<A≤1.000 1:50.0001.000<A≤5.000 1:100.000

5.000<A≤10.000 1:250.000A>10.000 1:500.000

Perímetro: El perímetro (P) es la longitud del límite exterior de la cuenca y depende de la superficie y la forma de la cuenca. Medido por un Curvímetro.

Área de la cuenca, delimitada por la divisoria de aguas. En función de la superficie pueden clasificarse en:Área ≤100 km² , cuenca pequeña100 km2 < Área ≤2000 km² , cuenca medianaÁrea > 2000 km² , cuenca grande

Instrumentos de medida: Planímetros, Papel milimetrado, Software (SIG, CAD).

SIG: HERRAMIENTAS PARA LA GESTIÓN INTEGRADA DE CUENCAS HIDROGRÁFICAS

LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL.

Cota del punto más alto de la cuenca principal.Cota del punto más alto de la cuenca (Hmax.)Cota de sección de control (menor de la cuenca. Hmin.)

FORMA DE LA CUENCA:La cual tiene influencia en el tiempo de

concentración de las aguas al punto de salida y por lo tanto modifica la configuración del hidrograma. Para una misma superficie y una misma tormenta, el hidrograma de salida de una cuenca, Q = f (t), redondeada es muy diferente al de una cuenca alargada. Esto nos lleva a definir índices de forma:

El índice de compacidad o de Gravelius: es la relación entre el perímetro de la cuenca y el de un círculo de área equivalente. Permite cuantificar la forma de la cuenca a partir de su formulación: Ic = P/Po Donde A = Ao = л*r²; Po = 2 л*r

Po= 2(A* л)½ Ic= P/2(A* л)½ = 0.282* P/A½

Donde P representa el perímetro de la cuenca Po perímetro del círculo y A la superficie. El índice de compacidad es mayor a uno y valores altos indican cuencas más alargadas e hidrogramas mas achatados.

Factor de forma: F= A/L² donde L= longitud de la cuenca.F=0.79 Para un circulo.F=1.00 para un cuadrado, con salida en el punto medio de sus lados.F=0.50 para un cuadrado, con salida en un vértice.

TIEMPO DE CONCENTRACIÓN:

Tiempo requerido para que durante una lluvia o aguacero uniforme alcance el estado estacionario (tiempo de contribución eficaz de todo el sistema a la generación de flujo en el desagüe).

PARÁMETROS MORFOLÓGICOS

RELIEVE Y ALTITUD DE LA CUENCALa influencia del relieve

sobre la respuesta hidrológica de la cuenca es importante, puesto que a mayores pendientes corresponden mayores velocidades del agua en las corrientes y menor será el tiempo de concentración de la cuenca.

La Relación de Relieve (Rr) Esta en función de la longitud de la cuenca (L) y de la diferencia de altura entre la salida de la cuenca y el punto más alto en la divisoria de la cuenca (h) :

Rr = h/L

PARÁMETROS HIDROLÓGICOS

Leyes de Horton (1945) Composición de la Red de Drenaje1. Los segmentos que se originan en un

nudo externo son definidos como tramos de primer orden.

Los segmentos que están unidos a una fuente (los que no tienen tributarios), son definidos como de primer orden. 2. Cuando se unen dos corrientes de orden Ni crean una corriente de orden Ni+1.

3. Cuando a una corriente se le une otra de menor orden, la primera continúa y conserva su número de orden. 4. El orden de la cuenca, N, es el de la corriente de mayor orden.

RELACIÓN DE BIFURCACIÓN Y LONGUITUDES

• Horton encontró empíricamente que la relación de bifurcación RB o relación del número Ni de canales de orden i y el número Ni+1 de canales de orden i+1, es relativamente constante de un orden a otro. Esta es la ley de Horton de números de ríos.

• Rb= Ni/Ni+1; I= 1,2…….., I-1 El valor teórico mínimo para la relación de

bifurcación es 2 y los valores se localizan típicamente en el rango 3-5 (Strahler, 1964).

• El promedio de longitud de los ríos de cada orden, Li, puede calcularse midiendo la longitud de cada una de las corrientes. Horton propuso la ley de longitudes de río en la cual las longitudes promedio de ríos de órdenes sucesivos están relacionados por medio de la relación de longitud RL.

RL= Li+1/Li

INVESTIGAR: La ley de Relación de Áreas de corrientes

LA DENSIDAD DE DRENAJE Es la relación de la longitud total de canales en una cuenca con respecto a su área.Donde Lij es la longitud del río j-ésimo de orden i.

La densidad de drenaje indica la red de drenaje por unidad de superficie y suele utilizarse como complemento de los índices de pendiente y compacidad a efectos de escorrentía superficial.

Una densidad alta refleja una cuenca muy bien drenada que debería responder relativamente rápido al influjo de la precipitación, refleja generalmente áreas con suelos fácilmente erosionables o relativamente impermeables, con pendientes fuertes y escasa cobertura vegetal;

una cuenca con baja densidad refleja un área pobremente drenada con respuesta hidrológica muy lenta, ocurren en sitios donde los materiales del suelo son resistentes a la erosión o muy permeables y donde el relieve es bajo

LA PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE

Se calcula conociendo las cotas mayor y menor de la cuenca y la longitud del cauce principal Lc Pmc= (Hmayor-Hmenor)/ Lc

Medida de la pendiente de una cuenca

               

               

               

               

               

               

               

               

               

               

               

Escala 1:25000 Curvas: 1) 620; 2) 600; 3) 580; 4) 560 msnm 1. Medida de la pendiente en sentido verticala) Contamos los puntos de intersección de las líneas verticales con cualquier curva de nivel. En este ejemplo son 22 (sólo las intersecciones que se encuentran dentro de la cuenca) b) Medimos la longitud de los tramos verticales de la rejilla dentro de los límites de la cuenca (en verde en el dibujo). En nuestro ejemplo, suman Y m, medidos de acuerdo con la escala gráfica a la que está el mapa.Aplicamos la siguiente fórmula: Pvert.= n*e/ Σlvert Donde: n = número de interseccionese =equidistancia entre curvas de nivel (metros)Σlvert = suma de las longitudes de las verticales de la cuadrícula (metros)Con nuestros datos: Pvert.= 21*20m/Ym Pvert.= Z

MEDIDA DE LA PENDIENTE DE UNA CUENCAMedida de la pendiente en sentido horizontalHacemos los mismos con las líneas horizontales. Contamos 6 intersecciones con las líneas horizontales, y las longitudes de dichas horizontales suman X m Phor.= 8*20m/Xm Phor= W 3. Cálculo de la pendiente de la cuencaHacemos simplemente la media de las dos anteriores ( que en este ejemplo son curiosamente similares): Pmed.= (Pvert + Phor)/2 Pmed = (Z+W/2) Pmed = M

               

               

               

               

               

               

               

               

               

               

               

CURVA HIPSOMETRICA

Intervalo entrecurvas de nivel

(m)

CotaMedi

a(m)

Área entre curvas

KM²

% del ÁreaTotal

%de áreaacumulado

(ci+ai)

Representación gráfica del relieve medio de la cuenca, construida llevando en el eje de las abscisas, longitudes proporcionales a las superficies proyectadas en la cuenca, en km2 o en porcentaje, comprendidas entre curvas de nivel consecutivas hasta alcanzar la superficie total, llevando al eje de las ordenadas la cota de las curvas de nivel consideradas. (RH=As/Ai= 1 )EQUEILIBRIOLa altura o elevación media tiene importancia principalmente en zonas montañosas donde influye en el escurrimiento y en otros elementos que también afectan el régimen hidrológico, como el tipo de precipitación, la temperatura, etc. Para obtener la elevación media se aplica un método basado en la siguiente fórmula: H= Σ (ci*ai)/A Siendo:H elevación media de la cuencaCi cota media del área i, delimitada por 2 curvas de nivelai área i entre curvas de nivelA área total de la cuenca

BIBLIOGRAFÍA

• Segerrer, Carlos, Villodas, Rubén, Hidrología, Universidad Nacional del Cuyo, Perú, 2007.

• Monsalve Sáenz, Germán, Hidrología en la ingeniería, Escuela Colombiana de Ingeniería, Bogotá, 2002.

• http://cgat.webs.upv.es/images/5a.jpg

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