ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

1. INTRODUCCION

1.1. Generalidades:

El presente proyecto tiene por objeto poner en práctica los conocimientos adquiridos

en el presente semestre de la materia de Hidrología Básica.

Estos conocimientos se aplicaran analizando la cuenca del río JachaWaquiwiña, para

ello se recurrió a información, como: planos en autocad (donde se delimito el área de

la cuenca asi como la red de drenaje), también se investigo las características del

terreno (cobertura vegetal, coeficiente de escorrentía, umbral de escorrentía para cada

tipo de terreno).

En el proceso de realización de este trabajo se tomo en cuenta la pendiente de la

cuenca, con la ayuda de las imágenes proporcionadas por Google Eart se pudo

reconocer los tipos de suelo que abarca la cuenca del río Jacha Waquiwiña.

Con la información obtenida, anteriormente mencionada, se pudo conocer datos como:

el área del proyecto y sus características, el análisis de datos, estudio de caudales,

estudio de sedimentos, para llegar a nuestro objetivo principal, realizar el diagrama

unitario y el estudio de niveles de agua.

A lo largo de la historia el hombre ha ido enriqueciendo sus conocimientos científicos,

lo que hoy en día le sirve para comprender de mejor manera el entorno que lo rodea y

predecir los fenómenos de la naturaleza.

Uno de estos avances ha sido el estudio del Agua, uno de los elementos más

abundantes de la superficie terrestre. La hidrología la ciencia que estudia la

distribución del agua en la Tierra, sus reacciones físicas y químicas con otras

sustancias existentes en la naturaleza, y su relación con la vida en el planeta, es la

ciencia en la que se basan numerosos estudios y proyectos relacionado con la

construcción de estructuras de aprovechamiento y protección referentes al manejo y

control de aguas superficiales.

1 HIDROLOGIA

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Gracias al avance de la ciencia de la hidrología, hoy en día los fenómenos hidrológicos

pueden ser simulados por los diferentes métodos existentes, y así de esta manera

poder obtener datos de flujo en cauces naturales para la determinación de parámetros

para el posterior diseño de obras hidráulicas y sobre todo la predicción de condiciones

futuras en una determinada cuenca.

En este trabajo, se emplea el método Racionaly el metodo SCS, dadas las

características propias de la cuenca, que como se muestra en un capítulo posterior

califica para la aplicación de este método.

Aunque al igual que en otras áreas, en el campo de la ingeniería civil existen hoy en

día programas capaces de realizar con la ayuda de un ordenador, cálculos muy

complejos en cuestión de muy poco tiempo.

Para el trabajo en cuestión se hace uso del método racional que se utiliza en

hidrología para determinar el Caudal Instantáneo Máximo de descarga de una cuenca

hidrográfica.

2. OBJETIVO DEL TRABAJO

Proporcionar a los Estudiantes de la Carrera de Ingeniería Civil, instrumentos

de orientación de manera que se pueda mejorar sus habilidades en la

resolución de problemas reales en el marco del proceso de enseñanza–

aprendizaje basado en la investigación e interacción social.

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Delimitar la Cuenca del río Jacha Waquiwiña

Determinar la Red de drenaje

Determinar la Curva hipsométrica

Determinar los Parámetros morfométricos

Determinar el Área

Determinar el Perímetro

Determinar la Pendiente promedio

2 HIDROLOGIA

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Determinar el Indice de Gravelius

Determinar el Factor de Forma

Determinar el Rectángulo equivalente

Determinar el Perfil Longitudinal

Determinar el Tiempo de concentración

Determinar los Estadísticos de Horton

Determinar el Análisis pluviométrico

Determinar las Curvas IDF – PDF

Determinar la Tormenta de diseño

Determinar el Análisis de infiltración

Realizar Mapa de Cobertura Vegetal

Realizar Mapa de Tipo de suelo

Realizar Mapa de Complejos hidrológicos

Asignar coeficientes de escorrentía

Asignar del número de curva o Po

Determinar la Precipitación neta o efectiva

Determinar el Cálculo de caudales de diseño

Realizar el Método Racional

Realizar Método del SCS

Análizar los resultados

Realizar el Hidrograma unitario

4. MARCO TEORICO

Descripcion del area de estudio

Ubicación y Extencion

El Municipio de La Paz se encuentra 3.625 m.s.n.m.y su ubicación geográfica mundial

es de16 grados 29 minutos latitud sur respecto a la línea del Ecuador y68 grados 08

minutos longitud oeste respecto al Meridiano de Greenwich.Tiene diversos

pisosecológicos y se ubica a lo largo de una cuenca excavada del altiplano .Es la

sección capital de la Provincia Murillo del Departamento de La Paz, limita al Norte con

3 HIDROLOGIA

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el Municipio de Guanay, al Noreste con el Municipio de Caranavi, al Este con los

Municipios de Coroico y Yanacachi, a lSureste con el Municipio de Palca, al Sur con

los Municipios de Mecapaca y Achocalla, entanto que al Suroeste limita con el

Municipio de El Alto y al Oeste con el Municipio de Pucarani. El Municipio de La Paz

está estratégicamente situado conr especto al océano Pacífico, a la región del

Amazonas y al resto del país y cuenta con una estructura vial de vinculación nacional.

Las características topográficas del Área Urbana se caracterizan por una hoyada que

distingue a esta ciudad respecto a otras ciudades, así como por la ubicación de sus

barrios en las laderas de la urbe, que proporcionan a la ciudad una particularidad

impresionante.Las pendientes que tiene la ciudad hangenerado una distorsión en la

estructura tanto de sus viviendas como de sus calles y avenidas, así como del

desarrollo de algunos barrios, especialmente de aquellos que se encuentran en las

laderas de la ciudad.

La cuenca del rio JachaWaquiwiña se encuentra en el departamento de la paz, en la

provincia murillo, ubicada en la parte oriental del rio choqueyapu, tiene como limites al

Oeste limita con la cuenca de janchalani, Este limita con la cuenca Condoriri.

Geográficamente esta comprendido:

Latitud sur 16 º 11 ’ 56”

Longitud oeste 68 º 16 ’ 32 ”

Dentro de la cuenca del rio JachaWaquiwiña no existe ninguna urbanizacion y

poblaciones es una zona inhabitada de dicicil acceso.

Caracterización hidrológica

La temperatura media ambiente para la ciudad de La Paz es de 12.4º C, con un

máximo promedio de 13.9º C en el mes de Noviembre y un mínimo promedio de 10,2º

C en el mes de Julio. La humedad relativa media anual es de 45 % y son los meses de

Diciembre, Enero y Febrero los que presentan mayor humedad ambiente. La

precipitación pluvial media anual es de 57,3 m.m. siendo los meses de Diciembre,

Enero, Febrero y Marzo los más lluviosos con un promedio de 82,35 m.m. mientras

4 HIDROLOGIA

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que en los meses de Mayo, Junio y Julio la precipitación es mínima, con un promedio

de 7,1 m.m.

Estos factores climáticos originan que gran parte del año se cuenta con nubosidad;

durante el invierno la atmósfera es muy seca y despejada, sin nubes, lo que da lugar a

una mayor irradiación terrestre sobre todo en las noches, produciendo una amplitud

térmica muy acentuada. Los vientos predominantes soplan del sureste con una

velocidad que fluctúa entre 7,5 y 11,22 Km./hr.; mientras que en invierno soplan

algunos vientos de componente Oeste.

Fuente: SENAMI.

Precipitaciones máximas totales "estación central la paz"

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S" 16° 32'

"W" 68° 08'

AÑO ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV. DIC.1993 128,4 18,4 45,3 36,2 1,2 4,4 2,6 37,8 15,0 37,1 32,2 114,81994 56,0 71,1 54,8 30,2 6,3 13,2 1,4 0,0 15,1 12,7 40,0 57,11995 95,4 86,5 94,4 11,0 3,7 0,0 4,9 11,8 8,0 10,8 38,8 114,01996 139,5 28,2 38,6 14,7 0,3 0,8 5,4 5,8 22,1 18,1 46,2 107,31997 151,1 76,2 128,9 43,5 16,5 0,0 0,0 5,9 48,1 37,0 49,3 43,31998 84,4 61,5 45,1 48,0 0,0 19,2 0,0 7,4 2,1 57,4 83,3 53,31999 105,9 48,4 109,4 33,8 5,5 1.2 7,3 1.0 51,1 65,4 26,5 73,42000 109,7 34,5 72,0 12,6 5,0 21,1 0,2 21,9 1.1 61,9 10,6 128,72001 179,8 107,0 77,7 20,4 25,7 5,2 9,3 31,9 18,0 67,3 9,5 75,72002 90,3 118,0 80,1 35,1 12,7 10,6 25,9 9,5 26,2 81,3 50,6 71,6

2003 134,7 97,9 82,8 6,9 5,8 1,6 2,4 8,9 27,2 44,3 9,3 109,4

3632Altura msnmDepartamento

Central La Paz

Provincia Murillo

La Paz

Estación Latitud'

Provincia Longitud

Fuente: SENAMI.

Delimitación de Cuenca

Red de drenaje

Curva hipsométrica

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Parámetros morfométricos

Litología

Se considero basicamente dos zonas con las siguientes litologicas:

Aproximadamente el 60% del area en la parte alta de la cuenca presenta

afloramientos de rocas sedimentarias paleozoicas (pizarras, areniscas

ordovisias o siluricas) y algunos afloramientos de rocas cretacicas (areniscas y

conglomerados rojos). Estos sedimentos litificados conforman el basamento en

el cual nacen los sedimentos de edad terciaria y cuaternaria en las partes

media y baja de la cuenca en estudio.

El 40% restante del areasur,esta constituido por sedimentos terciarios los

cuales presentan faces gravosas asia el oeste de transmision al medio y faces

medias en la parte este. Tambien existen depositos cuaternarios poco

consolidados que conforman los depositos fluviales y de deslisamientos

recientes.las principales obras de trabajo de control de erosion se puede

localizar en esta parte terciaria-cuaternaria inferior.

Los aspectos descritos, permiten inferir que la parte superior presenta menor dificultad

al escurrimiento superficial, debido a su estructura rocosa, pendientes altas y suelo

descubierto, factores que determinan una zona de baja permeabilidad; el suelo en

general no muestra signos de actividad erosiva acusada por el escurrimiento

superficial, debido a la presencia de rocas duras y resistentes.

En cambio, la parte inferior (al sur del rio palcoma) es sensible a los efectos erosivos

del escurrimiento superficial, constituyendose en la principal fuente productora de

material acarreo, debido a que el suelo esta semi cubierto, por lo que existe mayor

actividad humana, construccion de acequias, cultivo en laderas, etc. Factores que

determinan una zona de mayor permeabilidad.

Morfologia de la cuenca

Las caracteristicas litologicas desfavorables en la parte inferior de la cuenca y los

procesos geomorfologicos de apreciable intensidad a dado lugar a estados

7 HIDROLOGIA

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avanzados, medios y bajos de erosion, los cuales han sido identificados, clasificados y

algunos casos cuantificados.

Este conocimiento permite proponer mejores soluciones a los principales problemas

tipificados como:

Remocion en masa

Erosion pluvial, fluvial e interna

Transporte de sedimentos

Estos procesos geomorfologicos se han desarrolado entre si y con otros factores como

ser:

Las caracteristicas geomecanicas e hidraulicas de los terrenos

Las percipitaciones,la temperatura ambiente, el grado y tipo de cobertura

vegetal

Otros tipos de actividad humana

Estos factores influyen simultaneamente en la intensidad y extension de los procesos

geomorfologicos citados.

Los rasgos morfologicos mas importantes que se presentan en la cuenca son:

Los escarpes verticales de los deslizamientos de diferentes magnitudes.

Las paredes verticales en los sedimentos terciarios.

Los mantos de superficies removidas.

Los grandes depositos aluviales.

Existen aproximadamente mas de 200 deslizamientos distribuidos en todos los

niveles, alto, medio y bajo de las micro cuencas, con superficies de masa removida

que varian desde los 100m2 a 1.5Km2, cubriendo principalmente los sedimentos

terciarios y en algunos casos las terrazas y lo techos fluviales.

Los tipos de remocion en masa se diferencian segun su velocidad de desplazamiento

y su actividad actual.

1. Segun su velocidad

Deslizamientos

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Torrentes de barro o mazamorras

Caida de bloques y derrumbes

2. Segun su actividad

Activos generalmente de segundo y tercer grado

Inactivos (principalmente antiguos)

Los principales problemas relacionados a estos fenomenos de remocion en masa son:

Provision de grandes volumenes de materiales de arrastre a los rios

Obstruccion temporal de los causes fluviales.

Suelos compresibles es inestables

Cambio el la direccion y ancho de los causes

Incentivo a la captura de micro cuencas

Estan asociados a los flujos subterraneos de agua que los reactiva

Los procesos erosivos presentan estados mas avanzados en los sectores donde se

encuentran expuestos a los estratos terciarios de la formacion La Paz, la erosion en

las masas deslizadas presentan estados medios y bajos en general, esto tiene

relacion con la presencia de cubierta vegetal. Tipo de suelo y pendiente.

Las torrentes de barro adquieren cierta resistencia a la erosion debido al proceso de

mezcla que sufren durante su movimiento.

El 75% de la superficie de la cuenca inferior se encuentra con problemas de erosion

de diferentes grados.

La erosion superficial se desarrolla siguiendo varias etapas, cada una de ellas

proporciona al terreno una apariencia tipica. En este sentido se puede distinguir:

Erosion en canales como estado temprano

Erosion en carcavas como estado intermedio

Erosion en su estado mas avanzado cuando se desarrollan las tierras malas.

En las masas deslizadas y torrentes de barro actuales y principalmente en los

materiales de relleno se presentan los fenomenos de erosion interna.

9 HIDROLOGIA

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La erosion fluvial lateral de los lechos de rios principalmente se producen provocando

la inestabilidad de taludes laterales.

Área

Es el área plana (proyección horizontal), inscrita dentro la divisoria topográfica ,o línea

imaginaria cuya trayectoria va por los puntos de mayor nivel topográfico expresado en

Km².

Perímetro

Es la longitud de la línea divisoria de la cuenca medida Km.

2.2.3. Longitud del cauce principal

Es la longitud del rio principal del la cuenca en estudio

2.2.4. Índice de Gravelius

10 HIDROLOGIA

A = 18906156,2849 m2

A = 18,9061 Km2

P = 25901,6692 m

P = 25,901 Km

L = 10768,1594 m Km

L = 10,768 Km

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También llamado coeficiente de compacidad, es la relación entre el perímetro delmicro

cuenca y la longitud de la circunferencia de un círculo de área igualada la de lamicro

cuenca.

Donde:

P: perímetro de la cuenca, en Km.

A: área de drenaje de la cuenca, en km2.

2.2.5. Factor de forma.

Es la relación entre el ancho medio y la longitud axial de la cuenca. La longitud axial

de la cuenca se mide cuando se sigue el curso de agua más largo desde la

desembocadura hasta la cabecera más distante en la cuenca.

El ancho medio, B, se obtiene cuando se divide el área por la longitud axial de la

cuenca.

Donde:

B: ancho medio, en Km.

L : longitud axial de la cuenca, en Km.

A: área de drenaje, en km2.

11 HIDROLOGIA

Kc=0 ,28 P√ A

Kc=0 ,28 23 ,3495√ 16 ,3055

Kc = 0,200 Km

Kf= A

L2

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2.2.6. Densidad de drenaje.

Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua de la cuenca y su área total.

Donde:

L: longitud total de las corrientes de agua, en Km.

A: área total de la cuenca, en km2.

2.2.7. Extensión media de la corriente superficial

Se define como la distancia media en que el agua de lluvia tendría que escurrir sobre

los terrenos de una cuenca, en caso de que la escorrentía se diese en línea recta

desde donde la lluvia cayó hasta el punto más próximo al lecho de unacorriente

cualquiera de la cuenca. Considerando que una cuenca de área A puedaser

representada por un área de drenaje rectangular, y teniendo un curso de agua de

longitud L igual a la longitud total de las corrientes de agua dentro de ella, quepasa por

su centro.

12 HIDROLOGIA

D= LA

L= A4 L

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Donde:

l: extensión media de la escorrentía superficial, en km.

L: longitud total de las corrientes de agua en la cuenca hidrográfica, en

km.

A: área de drenaje total de la cuenca, en km2.

2.2.8. Sinuosidad de las corrientes de agua.

Es la relación entre la longitud del río principal medida a lo largo de su cauce, L, y la

longitud del valle del río principal medida en línea curva o recta, Lt.

Este parámetro da una medida de la velocidad de la escorrentía del agua a lo largo de

la corriente.

2.2.9. Pendiente de la cuenca

Esta característica controla en buena parte la velocidad con que se da la escorrentía

superficial y afecta, el tiempo que lleva el agua de la lluvia para concentrarse en los

lechos fluviales que constituyen la red de drenaje de las cuencas.

13 HIDROLOGIA

Sc= Laxiall de la curva

S=H max−HminLaxial

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2.2.10. Rectángulo equivalente

Este índice fue introducido por los hidrólogos franceses como un intento decomparar

la influencia de las características de la cuenca sobre la escorrentía.

La característica más importante del rectángulo equivalente es que tiene

igualdistribución de alturas que la curva hipsométrica original de la cuenca.

Se construye un rectángulo equivalente de área igual a la de la cuenca, tal que ellado

menor sea " l " y el lado mayor "L". Se sitúan las curvas de nivel paralelas a " l

respetando la hipsometría natural de la cuenca.

Perfil Longitudinal

Tiempo de concentración (kirpich)

Tc (tiempo de concentración), es el tiempo transcurriendo desde el comienzo de la

lluvia, hasta el momento en que la partícula de agua más alejada del punto de control,

llega a dicho punto. Este parámetro se mide a través de fórmulas empíricas, las

14 HIDROLOGIA

L= P±√P2−16∗A4

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cuales involucran entre otras variables a (L), desarrollo del cauce hasta el control y

(S), pendiente promedio entre los puntos extremos de la cuenca y la longitud (L).

2.3. Características climáticas e hidrológicas

La ciudad de La Paz se encuentra ubicada en la cuenca del río La Paz, el cual aporta

su caudal a través de otros cursos de agua al rio Beni, uno de los principales afluentes

del rio amazonas. El sistema de drenaje de la ciudad está conformado por una red

primaria y otra secundaria. La red principal está constituida por la cuenca del río

JachaWaquiwiña. La red secundaria está constituida por cursos superficiales que

descargan a los ríos principales de cada cuenca.

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17 HIDROLOGIA

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5. DESARROLLO PRÁCTICO

6. CONCLUSIONES

7. RECOMENDACIONES

Es necesario mejorar las condiciones de las estaciones pluviométricas de la

cuenca de La Paz para lograr un funcionamiento regular.

Se recomienda realizar un estudio para poder introducir nuevas especies en la

parte alta de la cuenca, ya que por el clima su terreno es un area con poca

vegetacion.

Garantizar el libre acceso a la información. Se a notado que en muchas

instituciones se tiene mucha limitación con el manejo de la información, que es

almacenada pero no se la tiene al alcance cuando es requerida.

18 HIDROLOGIA