HIDROLOGIA

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Introduccin

La identificacin geomorfolgica de una regin es de fundamental importancia, puesto

que constituye uno de los factores principales que dominan la dinmica hdrica. La

morfologa regional, condicionada por procesos de sedimentacin, erosin, deposicin y

transporte da lugar a la existencia de cuencas hidrogrficas. El agua, a travs de su

capacidad de erosin y transporte de sedimentos, se comporta como un factor relevante

en el modelado de la superficie terrestre y de sus paisajes.

La caracterizacin geomorfolgica ambiental de una cuenca fluvial se determina en

primera instancia por su conocimiento morfomtrico. Este ltimo es uno de los aspectos

ms influyentes en la ecologa acutica, dado que muchos indicadores, composicin

fsico-qumica, sedimentacin dependen de la forma de la cuenca. La morfometra sirve,

adems, para hallar parmetros que caractericen un ambiente geomorfolgico y que sean

susceptibles de un tratamiento estadstico que permita disminuir la subjetividad en las

conclusiones.

El espectro cronolgico de la cuenca Las Encadenadas del Oeste incluye morfologas

longevas en los sistemas serranos, anteriores al Cenozoico, hasta otras del Holoceno

tardo. La cadena serrana, localizada en el sector Sur de la cuenca, tiene forma sigmoidal

y se interpreta como resultado de la presencia de componentes de cizalla durante la

deformacin.

Los escurrimientos superficiales son controlados por la pila sedimentaria que cubre el

rea y que data de los ltimos 5 millones de aos. Estos sedimentos fueron depositados

por el viento y su espesor llega al centenar de metros en la parte superior. La base de estos

sedimentos fueron denominados por Ameghino con el trmino de Pampeanos. Cubre esta

pila sedimentaria otra identificada tambin por Ameghino como Postpampeano. El

conocimiento de estos sedimentos es importante, puesto que ejercen un control sobre el

paisaje actual y los materiales sobre los que evolucionan los suelos.

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ndice

1. OBEJTIVOS.....Pg.03

2. MARCO TEORICO CONCEPTUAL..........................................Pg.03

2.1. Definiciones......Pg.03

2.2. Partes de una cuenca.....Pg.04

2.3. Tipo de Cuencas.......Pg.04

2.4. Funciones de las cuencas hidrogrficas........Pg.04

2.5. Divisin de la cuenca........Pg.05

2.6. Los componentes de la cuenca.....Pg.06

3. HIDROLOGIA DE LA CUENCA DE DRENAJE......Pg.06

3.1. Patrones de drenaje.......Pg.07

3.2. Modelos de drenaje.......Pg.08

4. Caractersticas Morfomtricas y Fisiogrficas de la Cuenca.....Pg.09

4.1. Procedimiento utilizado para Delimitar la Cuenca Hidrogrfica..Pg.09

4.2. rea de la Cuenca......Pg.10

4.3. Permetro de la cuenca..........Pg.10

4.4. Longitud del rio principal.....Pg.11

4.5. Parmetros de forma de la cuenca........Pg.11

4.6. Parmetros de relieve...........Pg.13

4.7. Pendiente de Cuenca (S%).......Pg.17

4.8. Parmetros relativos a la red de drenaje.......Pg.19

5. Referencias bibliogrficas.....Pg.21

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Estudio y Limitacin de la cuenca hidrogrfica del rio Chontayacu

1. OBJETIVOS

a) Objetivo general:

- Determinacin y limitacin de la cuenca mediante los estudios

establecidos.

b) Objetivos especficos:

- Conocer las caractersticas de una cuenca

- Delimitar su rea y permetro respetando su estructura

- Aplicar los conceptos bsicos de cuencas, as como sus tipos y

caractersticas.

2. MARCO TERICO Y CONCEPTUAL

2.1 Definiciones:

Una cuenca es una superficie terrestre asociada a uno o

varios elementos. La cuenca hidrogrfica de un ro o de una

estacin es la porcin de territorio para la cual cada gota de

agua cayendo en ella es susceptible de llegar al ro o a la

estacin. Su lmite se llama tambin parteaguas.

En zonas afectadas por tuberas y canales artificiales, la

cuenca real puede ser diferente de la cuenca natural.

En general el parteaguas se traza con base en las

orientaciones de los pendientes del terreno, pero la geologa

y pedologa de la zona estudiada pueden implicar un lmite

variable en funcin de la profundidad.

Este concepto permite definir las entidades espaciales

bsicas en gestin de los recursos hdricos. Es una nocin

que lleva jerarqua implcita: una cuenca se puede dividir

en subcuenca, o al revs, la cuenca del punto inicial de un

ro est incluida en la cuenca de un punto aguas abajo.

En hidrologa subterrnea, se suele hablar ms de la zona

de recarga del acufero.

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2.2 Partes de una cuenca:

a)Cuenca alta, que corresponde a la zona donde nace el ro, el cual se

desplaza por una gran pendiente

b)Cuenca media, la parte de la cuenca en la cual hay un equilibrio entre el

material slido que llega trado por la corriente y el material que sale.

Visiblemente no hay erosin.

c)Cuenca baja, la parte de la cuenca en la cual el material extrado de la

parte alta se deposita en lo que se llama cono de deyeccin.

2.3 Tipos de cuencas

a)Exorreicas: las aguas llegan a desaguar en los ocanos cada uno de

manera independiente o a travs de un colector comn. Un ejemplo es la

cuenca del Plata, en Sudamrica.

b)Endorreicas: cuando los ros no tienen salida hacia los mares, terminan

perdindose en la parte continental ejemplo el lago Titicaca

c)Arreicas: ocurre cuando a pesar de existir un cauce que permite la

llegada de las aguas del rio hacia el mar estas no llegan por que se filtran

o evaporan en el trayecto

Tambin son frecuentes en reas del desierto del Shara y en muchas otras partes.

- El relieve de la cuenca consta de los valles principales y secundarios,

con las formas de relieve mayores y menores y la red fluvial que

conforma una cuenca. Est formado por las montaas y sus flancos;

por las quebradas o torrentes, valles y mesetas.

2.4 Funciones de las cuencas hidrogrficas

a) Funcin hidrolgica

- Captacin de agua de las diferentes fuentes de precipitacin para formar

el escurrimiento de manantiales, ros y arroyos.

- Almacenamiento del agua en sus diferentes formas y tiempos de

duracin.

- Descarga del agua como escurrimiento.

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b) Funcin ecolgica

- Provee diversidad de sitios y rutas a lo largo de la cual se llevan a cabo

interacciones entre las caractersticas de calidad fsica y qumica del

agua.

- Provee de hbitat para la flora y fauna que constituyen los elementos

biolgicos del ecosistema y tienen interacciones entre las caractersticas

fsicas y biolgicas del agua

c) Funcin ambiental

- Constituyen sumideros de CO2.

- Alberga bancos de germoplasma.

- Regula la recarga hdrica y los ciclos biogeoqumicos.

- Conserva la biodiversidad.

- Mantiene la integridad y la diversidad de los suelos

d) Funcin socioeconmica

- Suministra recursos naturales para el desarrollo de actividades

productivas que

- Dan sustento a la poblacin.

- Provee de un espacio para el desarrollo social y cultural de la sociedad.

2.5 Divisin de la cuenca

a) Subcuenca: es toda rea que desarrolla su drenaje directamente al

curso principal de la cuenca. Varias subcuentas pueden conformar una

cuenca.

b) Micro cuenca: es toda rea que desarrolla su drenaje directamente a la

corriente principal de una subcuenca. Varios micros cuencas pueden

conformar una subcuenca.

c) Quebradas: es toda rea que desarrolla su drenaje directamente a la

corriente principal de un micro cuenca. Varias quebradas pueden

conformar un micro cuenca.

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2.6 Los componentes de la cuenca:

Los componentes principales que determinan el funcionamiento de una

cuenca son los elementos naturales y los de generacin antrpica. Dentro

de los naturales tenemos los componentes biticos como el hombre, la

flora y la fauna; y los componentes abiticos como el agua, el suelo, el

aire, los minerales, la energa y el clima. Los elementos de generacin

antrpica, o generados por el hombre, pueden ser de carcter

socioeconmico y jurdico-institucional. Entre los primeros tenemos la

tecnologa, la organizacin social, la cultura y las tradiciones, la calidad de

vida y la infraestructura desarrollada. Entre los elementos jurdico-

institucionales tenemos las polticas, las leyes, la administracin de los

recursos y las instituciones involucradas en la cuenca. Los componentes

abiticos y biticos estn condicionados por las caractersticas geogrficas

(latitud, altitud), geomorfolgicas (tamao, forma, relieve, densidad y tipo

de drenaje), geolgicas (orognicas, volcnicas y ssmicas) y demogrficas

En su evolucin y bsqueda de la satisfaccin de sus necesidades, el

hombre origina los elementos antrpicos al reconocer y aprovechar los

elementos de la oferta ambiental para satisfacer sus necesidades; aquellos

elementos se vuelven recursos. Consecuentemente, el aprovechamiento de

estos recursos produce impactos que pueden ser benficos o nocivos.

3. HIDROLOGIA DE LA CUENCA DE DRENAJE

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El termino precipitaciones se refiere a la cantidad de agua cada sobre un

terreno en forma de lluvia y nieve. Parte de esa agua vuelve a la

atmosfera mediante la evaporacin directa y la transpiracin de las

plantas. Excepto en los ambientes ms ridos, la precipitacin

normalmente supera a la evapotranspiracin. El excedente de agua,

llamado escorrenta, fluye a travs del sistema de drenaje, aunque puede

almacenarse sobre la superficie, en reas deprimidas y charcas, o en el

suelo, dando lugar a suelos hmedos y depsitos de agua subterrnea por el

proceso de infiltracin. Sobre la tierra, el agua de las precipitaciones

sobrante discurre rpidamente hacia las escorrentas. Por el contrario, el

agua infiltrada se desplaza a menor velocidad, como interflujo y flujo

transversal.

3.1 Patrones de drenaje

Cuando la escorrenta se concentra, la superficie terrestre se

erosiona creando un canal. Los canales de drenaje forman una red

que recoge las aguas de toda la cuenca y las vierte en un nico rio

que se halla en la desembocadura de la cuenca. El relieve de l

suelo influyen en el patrn de la red, pero la estructura geolgica

subyacente suele ser el factor ms relevante. Los patrones

hidrogrficos estn tan ntimamente relacionados con la geologa

que son muy ut ilizados en geofsica para ident ificar fallas e

interpretar est ructuras. La clasificacin de los principales patrones

incluye las siguientes redes: dendrticas (en forma de rbol), enrejadas,

paralelas, rectangulares, radiales y anulares.

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3.2 Modelos de drenaje

Las corrientes fluviales tienden a formar cinco tipos diferentes de

drenaje: Dendrticos, rectangular, centrpeto y en espaldera. Esta

tipologa resultante es fruto de la clase de suelo existente en el rea

de drenaje y de la erosin del mismo por la accin de los cursos

fluviales. As, el modelo dendrtico, caracterizado por la

ramificacin, se forma en reas con rocas sedimentarias planas,

mientras que las regiones con cumbres elevadas, como las volcnicas,

tienen un drenaje de tipo radial. En ocasiones el agua fluye hacia un

valle profundo a causa del drenaje de tipo centrpeto, dando lugar a

un lago, o erosiona zonas localizadas entre crestas y cordones

montaosos, lo que origina valles encajonados, como sucede cuando

el drenaje es en espaldera.

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4. Caractersticas Morfomtricas y Fisiogrficas de la Cuenca

4.1 Procedimiento utilizado para Delimitar la Cuenca Hidrogrfica

Para la delimitacin de las unidades hidrogrficas, se consideran las siguientes reglas:

- Primera: Se identifica la red de drenaje o corrientes superficiales, y

se realiza un esbozo muy general de la delimitacin.

- Segunda: Invariablemente, la divisoria corta perpendicularmente a las

curvas de nivel y pasa, estrictamente, por los puntos de mayor nivel

topogrfico.

- Tercera: Cuando la divisoria va aumentando su altitud, corta a las

curvas de nivel por su parte convexa.

- Cuarta: Cuando la altitud de la divisoria va decreciendo, corta a las

curvas de nivel por la parte cncava.

- Quinta: Como comprobacin, la divisoria nunca corta una quebrada

o ro, sea que ste haya sido graficado o no en el mapa, excepto en el

punto de inters de la cuenca (salida).

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Dando como resultado lo siguiente:

4.2. rea de la Cuenca

Para obtener el rea total de la cuenca se realiz mediante el programa de

AutoCAD su clculo obteniendo como rea total: 88494303.8452 m2 88.49 km2

4.3 Permetro de la cuenca

Es la longitud del contorno del rea de la cuenca, para hallarlo nos apoyamos del

programa AutoCAD obteniendo lo siguiente:

P = 41602.7476 m P = 41.6 km

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4.4 Longitud del rio principal

Es la longitud del ro principal de la cuenca, donde van a drenar todos los afluentes

y quebradas. La longitud hallada es:

L = 10760.5561 m L = 10.76 Km

4.5 Parmetro de forma de la cuenca:

Es el tiempo de recorrido de las aguas a travs de la red de drenaje y por

consiguiente es la forma del hidrograma resultante de una lluvia dada.

En la Figura vemos varios hidrgramas para cuencas con la misma rea y

diferentes formas ante una lmina precipitada igual segn la forma de nuestra

cuenca podramos determinar que tendra un hidrograma como el que se muestra

en el centro ya que la forma de su rea es la que ms se asemeja a la estudiada.

Esto demuestra una fuerte probabilstica en la determinacin de una cuenca

mediante sus parmetros.

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Para determinar la forma de una cuenca se utilizan varios ndices asociados a la relacin

rea permetro:

a) Factor de Forma de Horton (kf)

Es un factor de forma adimensional de la cual hallaremos en la cuenca

estudiada:

=

2

A= 88.49 Km2

L= 10.76 Km2

= 88.49

10.762

= 0.76

*Este valor se utilizar para muchos clculos en varios modelos hidrolgicos

Con el valor obtenido podemos determinar que la cuenca estudiada tiene una forma

ensanchada.

*Existen otros factores para determinar la forma de la cuenca:

b) ndice de compacidad (Kc)

Es la relacin entre permetro y rea

=

2

= 0.28

= 1.24

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El menor valor de Kc es uno y corresponde a una cuenca circular. A medida que

Kc aumenta, mayor es la irregularidad de la cuenca y su desviacin de la forma

circular.

c) Coeficiente de Circularidad (CC):

El coeficiente de circularidad de Miller se expresa mediante la siguiente ecuacin:

= 4

2

= 488.49

(41.6)2

= 0.643

*Es de hacer notar que el coeficiente de circularidad de Miller vara entre 0 a 1.

En este caso, valores cercanos a 1 indican morfologas ensanchadas, mientras que

cercanas a 0, indican que las cuencas son alargadas.

4.6 Parmetros de relieve

La influencia del relieve sobre el hidrograma es an ms evidente. A una mayor

pendiente corresponder una mayor duracin de concentracin de las aguas de

escorrenta en la red drenaje y afluentes al curso principal.

* Tabla para graficar la curva hipsomtrica y el histograma de frecuencias

ALTITUD

MSNM

AREAS DE

PARCIAL M2 AREAS DE

PARCIAL KM2

AREA

ACUMULADA

AREA QUEDA

ENCIMA

% AREA

PARCIAL

1600 0.0000 0.0000 0.0000 88.4943 0.00

1800 133879.2021 0.1339 0.1339 88.3004 0.15

2000 817523.3039 0.8175 0.9514 87.4829 0.92

2200 1962732.5019 1.9627 2.9141 85.5202 2.22

2400 4078763.888 4.0788 6.9929 81.4414 4.61

2600 5810455.465 5.8105 12.8034 75.6309 6.57

2800 7149122.917 7.1491 19.9525 68.4818 8.08

3000 8976342.308 8.9763 28.9288 59.5055 10.14

3200 8943145.151 8.9432 37.8720 50.5623 10.11

3400 9175132.905 9.1751 47.0471 41.3872 10.37

3600 16094793.99 16.0948 63.1419 25.2924 18.19

3800 16874827.8867 16.8748 80.0167 8.4176 19.07

P+ Alto 8477583.821 8.4776 88.4943 0 9.57

TOTAL 88.4943 100.00

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a) Histograma de frecuencias de altitudes

Representa el grado de incidencia de las reas comprendidas entre curvas

de nivel con respecto al total del rea de la cuenca

b) Curva hipsomtrica

Es una curva que indica el porcentaje de rea de la cuenca o bien la

superficie de la cuenca en km2 que existe por encima de una cota

determinada.

0 5 10 15 20 25

1800 - 1600

2000 - 1800

2200 - 2000

2400 - 2200

2600 - 2400

2800 - 2600

3000 - 2800

3200 - 3000

3400 - 3200

3600 - 3400

3800 - 3600

4000 - 3800

HISTOGRAMA

HISTOGRAMA

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Curva Hipsometrica

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De los dos parmetros anteriores, se definen los siguientes:

- Altura media. Es la ordenada media de la curva hipsomtrica, en ella el 50% del rea de

la cuenca, est situado por encima de esa altitud y el 50% est situado por debajo.

En este caso la altura media es: 3320 m.s.n.m

- Altura ms frecuente. Es el mximo valor en porcentaje de la curva de frecuencia de

altitudes.

En este caso es: 19.07 %

- Altitud de frecuencia media. Es la altitud correspondiente al punto de abscisa media de

la curva de frecuencia de altitudes.

En este caso la altura correspondientes es: 3800 m.s.n.m

c) Rectngulo equivalente

El rectngulo equivalente es una transformacin geomtrica, que permite

representar a la cuenca, de su forma heterognea, en la forma de un

rectngulo, que tiene la misma rea y permetro (y por lo tanto el mismo

ndice de compacidad o ndice de Gravelius). En este rectngulo, las

curvas de nivel se convierten en rectas paralelas al lado menor, siendo

estos lados, la primera y ltima curvas de nivel.

Calculando la longitud lado mayor del rectngulo:

=

1.12 [1 + 1 (

1.12

)

2

]

=1.24

1.1288.49 [1 + 1 (

1.12

1.24)

2

]

= 10.415 1.429

= 14.88

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Calculando la longitud lado menor del rectngulo:

=

1.12 [1 1 (

1.12

)

2

]

=1.24

1.1288.49 [1 1 (

1.12

1.24)

2

]

= 10.415 0.5708

= 5.945

Debindose verificarse que:

(L + l) x 2 = (14.88 + 5.945) x 2 = 41.65 Km

L x l = 14.88 x 5.945 = 88.46 Km

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4.7. Pendiente de Cuenca (S%)

Valor representativo del cambio de elevacin en el espacio de una cuenca

a) Critrio de Horton: Con base en una malla sobrepuesta en la cuenca y orientada

segn la direccin del cauce principal, se calcul la pendiente media de la cuenca

por medio de la ecuacin.

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Las pendientes en las direcciones x, y se calculan como:

=

=

Donde:

Sx = Pendiente de la cuenca en la direccin x

Sy = Pendiente de la cuenca en la direccin y

D = Desnivel constante entre curvas de nivel (m).

Lx = Longitud total de las lneas de la malla en la direccin x, comprendidas dentro de

la cuenca (m).

Ly = Longitud total de las lneas de la mallas en la direccin y, comprendidas dentro de

la cuenca (m).

Nx = Nmero total de intersecciones y tangencias de las lneas de la malla en la

direccin x con las curvas de nivel.

Ny = Nmero total de intersecciones y tangencias de las lneas de la malla en la

direccin y con las curvas de nivel.

Tabla:

N de la lnea

de la malla

Nx Ny Lx (km) Ly (km)

0 0 0 0 0

1 4 3 7.32 2.75

2 8 7 12.13 8.19

3 8 7 12.91 8.76

4 7 5 11.95 9.08

5 5 7 8.41 9.95

6 5 7 5.98 7.35

7 3 6 5.02 7.11

8 2 6 2.43 5.83

9 0 6 0 4.26

10 0 4 0 3.24

11 0 0 0 0

42 58 66.15 66.52

TOTAL 100 132.67

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= 100 200

132670 = 0.151

= 42 200

66150= 0.127

= 58 200

66520= 0.174

Si se considera la pendiente como el promedio aritmtico, Sc = 0.563, o el promedio

geomtrico:

= . = 0.149

4.8 Parmetros relativos a la red de drenaje

La forma en que estn conectados los canales en una cuenca determinada, influye en la

respuesta de sta a un evento de precipitacin. Se han desarrollado una serie de

parmetros que tratan de cuantificar la influencia de la forma del drenaje en la escorrenta

superficial directa.

4.8.1 Orden de la cuenca

Permite tener un mejor conocimiento de la complejidad y desarrollo del sistema

de drenaje de la cuenca. El orden se relaciona con el caudal relativo del segmento

de un canal Hay varios sistemas de jerarquizacin, siendo los ms utilizados el de

Horton (1945) y el de Strahler (1952).

a) El Mtodo de Strahler: Un mismo ro puede tener segmentos de distinto

orden a lo largo de su curso, en funcin de los afluentes que llegan en cada

tramo. El orden no se incrementa cuando a un segmento de un determinado

orden confluye uno de orden menor.

Esta falta no acomoda la contribucin de tributarios de ms baja orden que

desembocan en un ro de orden ms alta, de cualquier modo, el sistema de

Strahler es usado universalmente en el presente.

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*Patrn de drenaje.

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5 Referencias bibliogrficas

- AGUILAR MARTINEZ, Alex Antonio. MANUAL BASICO PARA

EL ANALISIS DE UNA CUENCA HIDROGRAFICA. Universidad

de los Lagos, 2007

- AGUIRRE NEZ. M.; TORRES, H.; RUIZ. R. MANUAL DE

ROCEDIMIENTOS PARA LA DELIMITACIN Y

CODIFICACIN DE CUENCAS HIDROGRFICAS DEL PER.

2003

- DOUROJEANNI, AXEL. 1994. "Polticas pblicas para el desarrollo

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- MINISTERIO DE AGRICULTURA. 1 988. Reglamento de

Organizacin y funciones del Programa Nacional del Manejo de

Cuencas y Conservacin de Suelos. Lima, Per.

- Fundamentos de hidrologa de superficie; Francisco J. Aparicio

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- Procesos del Ciclo Hidrolgico; D. F. Campos Aranda; Universidad

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- Hidrologa Aplicada; Ven T. Chow y L. W. Mays; Ed. McGraw Hill.

1977

- Hidrologa en la Ingeniera; Germn Monsalve Senz; Ed. Alfaomega.

- Escurrimiento en cuencas grandes; Facultad de Ingeniera UNAM.