2015-1 hidrol semana 02 cuencas

HIDROLOGA

Sesin03

https://www.youtube.com/watch?v=bhbJmvxckmg Como instalar arcgis 10.3 okey seguir los mismos pasos del disco y video

https://www.youtube.com/watch?v=qmldnqtV_Do Parametros morfometricos 38 min

https://www.youtube.com/watch?v=r1Mj0EpfvGY Parametros morfometricos 20 min

Tutorial arcgis 10.3 son 7 master sig https://www.youtube.com/watch?v=FamS4r3dt2M https://www.youtube.com/watch?v=HSyqH0z2zyI https://www.youtube.com/watch?v=6yN9QTW1ZhY https://www.youtube.com/watch?v=yM0z0ho6d04 https://www.youtube.com/watch?v=2BrB1L9TVYI https://www.youtube.com/watch?v=n6_1Ad2XHnc https://www.youtube.com/watch?v=NgDI8UwECHM

TEMAS A TRATAR Cuencas Hidrolgicas. Definicin. Delimitacin. Superficie y permetro de la cuenca.

Curvas Caractersticas de una cuenca.

ndices representativos.

Rectngulo Equivalente.

ndice de Pendiente. Pendiente de la cuenca.

Perfil longitudinal del curso de agua.

Pendiente del cauce.

Red de drenaje.

CUENCAS HIDROLOGICAS

https://www.youtube.com/watch?v=XUir7DNG0_g Delimitacin de una cuenca con arcgis10 38 min

https://www.youtube.com/watch?v=ln7p8hONV9o 18 min delimitacin cuencas con arc gis

https://www.youtube.com/watch?v=FXdJuOXo044 12 min delimitar cuencas

https://www.youtube.com/watch?v=LFZ2NahiWD8 Delimitacin de una cuenca teora

https://www.youtube.com/watch?v=5AeuMFvyErQ Delimitacin de una cuenca teora 11 min

CUENCA

Delimitacin de cuencas

Computarizada o automtica

Se hace a partir de las curvas a nivel y la red hidrogrfica digitalizadas

Puede presentar algunos problemas para su delimitacin principalmente en el rea cercana al punto de aforo.

Depende de un insumo llamado Modelo de Elevacin Digital (MED) o Modelo de Elevacin de Terreno (MET).

Orientacin de la cuenca

El nmero de horas que est soleada la cuenca. Este es un elemento bastante importante en la medida que aumenta la latitud de la cuenca.

Puede ser el factor principal en el clculo de la evaporacin y la evapotranspiracin. Las horas en las que incide el sol sobre la ladera de

la cuenca. La direccin de los vientos dominantes La direccin del movimiento de los frentes de lluvia Los flujos de humedad

Superficie o rea

Mtodo gravimtrico (balanza analtica)

Superficie o rea

Planmetro

Trazado en el sentido de las agujas del reloj

Promediar tres mediciones con sus lecturas

Planimetrar un rea conocida y aplicar regla de tres

Superficie o rea

Automatizada o computarizada

Por medio de un SIG.

El proceso se hace de manera automtica y el rea se agrega a la tabla de atributos de la cuenca.

https://www.youtube.com/watch?v=kKIstt7aQCc https://www.youtube.com/watch?v=xeM_8Hc0f98

Permetro

Cuerda o mecate

Escala 1:50,000 o sea 1 cm=500 m.

4.3 cm

P= 4.3 cm x 500 m = 2,150 m

Permetro

Curvmetro

Permetro

Automatizado o Computarizado

Por medio de un SIG.

El proceso se hace de manera automtica y el permetro se agrega a la tabla de atributos de la cuenca.

CURVAS CARACTERISTICAS DE UNA CUIENCA

Curva hipsomtrica

Es la curva que puesta en coordenadas rectangulares, representa la relacin entre la altitud, y la superficie de la cuenca que queda sobre esa altitud.

https://www.youtube.com/watch?v=Ph-e-lMnjjk https://www.youtube.com/watch?v=0sd42gqCuFU

Curva hipsomtrica

Se debe calcular las reas entre curvas a nivel

Se calcula por medio del planmetro o por medios gravimtricos

calcular por medios computarizados

Curva hipsomtrica

Rh: Relacin hipsomtrica

Ss: rea por encima de la curva

Si: rea por debajo de la curva

La importancia de esta relacin reside en que es un indicador del estado de equilibrio dinmico de la cuenca. As, cuando Rh = 1, se trata de una cuenca en equilibrio morfolgico.

RELACIN HIPSOMTRICA

La Figura muestra tres curvas hipsomtricas correspondientes a otras tantas cuencas que tienen potenciales evolutivos distintos. La curva superior (curva A) refleja una cuenca con un gran potencial erosivo; la curva intermedia (curva B) es caracterstica de una cuenca en equilibrio; y la curva inferior (curva C) es tpica de una cuenca sedimentaria.

ACTIVIDAD GRUPAL GRUPO DE 02 ALUMNOS

OTRO EJEMPLO

ALTITUD MEDIA Es la ordenada medida de la curva hipsomtrica, donde el 50 % del rea de la cuenca, est situado por encima de esa altitud y el 50 % est situado por debajo de ella.

ALTITUD O ELEVACIN MEDIA

=

a: rea entre dos contornos

e: elevacin media entre dos contornos A: rea total de la cuenca.

Grficamente la elevacin media de la cuenca se obtiene entrando con el 50% del rea en el je X ,trazando una perpendicular por este punto hasta interceptar a la curva hipsomtrica. Luego por ste punto trazar una horizontal hasta cortar el eje Y

La altura o elevacin media tiene importancia principalmente en zonas montaosas donde influye en el escurrimiento y en otros elementos que tambin afectan el rgimen hidrolgico, como el tipo de precipitacin, la temperatura, etc.

Con los datos mostrados calcule la elevacin media de la cuenca

Area CN media

A*e

700-800 6.13 750 4597.5

800-900 45.62 850 38777

900-1000 215.00 950 204250

1000-1100 281.25 1050 295312.5

1100-1200 89.38 1150 102787

1200-1300 20.62 1250 25775

Suma 658 671499.00

=671499/658=1020.5 msnm

=

Curva de frecuencia de Altitudes

Curva de frecuencia de Altitudes

Altitud mas frecuente: es el mximo valor en porcentaje de la curva de frecuencia de altitudes.

Altitud de frecuencia 1/2: es la altitud correspondiente al punto de abscisa de la curva de frecuencia de altitudes.

NDICES REPRESENTATIVOS

ndice o Factor de Forma de una cuenca (F)

Expresa la relacin, entre el ancho promedio de la cuenca y su longitud

Indice o Factor de Forma (F)

Si una cuenca tiene un F mayor que otra cuenca, existe mayor posibilidad de tener una tormenta intensa simultnea sobre toda la extensin de la cuenca.

Si una cuenca tiene un F menor que otra cuenca, tiene menos tendencia a concentrar las intensidades de lluvia, que una cuenca de igual rea pero con un F mayor.

ndice de Compacidad o Gravelious

El ndice de compacidad de una cuenca, definida por Gravelious, expresa la relacin entre el permetro de la cuenca, y el permetro equivalente de una circunferencia que tiene la misma rea de la cuenca


El ndice de compacidad de una cuenca, trata de expresar la influencia del permetro y el rea de la cuenca en la escorrenta (caractersticas del hidrograma).


Cuando K=1 entonces la cuenca es circular.

Para K>1 la cuenca tiende a ser alargada reducen las probabilidades de que sean cubiertas en su totalidad por una tormenta,lo que afecta el tipo de respuesta que se presenta en el ro.

Rectngulo equivalente Transformacin geomtrica, que

permite representar a la cuenca, de su forma heterognea, con la forma de un rectngulo que tiene: a) la misma rea y permetro (y por lo tanto el mismo ndice de compacidad ndice de Gravelious) b) igual distribucin de alturas (y por lo tanto igual curva hipsomtrica) c) igual distribucin de terreno, en cuanto a sus condiciones de cobertura.

Las curvas de nivel se convierten en rectas paralelas al lado menor, siendo estos lados, la primera y ltima curvas de nivel.

Determine los lados del rectngulo equivalente en funcin del rea y el ndice de compacidad de la cuenca

Rectngulo equivalente

Con los datos mostrados obtener las dimensiones del rectngulo equivalente.

Dato: p=142.5 Km

Rectngulo equivalente

Calculo de K, L y l: Se toma el signo + para L Se toma el signo para l

Con los datos mostrados grafique el rectngulo equivalente de la cuenca

Rectngulo equivalente Calculo de los segmentos del lado mayor Li

A1=6.13/10.9034=0.56

A1=6.13/10.9034=0.56

Calcule el rectngulo equivalente


Perimetro = 50.42 km.

Pendiente media de la Cuenca

Pendiente de la Cuenca

Tiene una relacin importante y compleja con la infiltracin, la escorrenta superficial, la humedad del suelo, y la contribucin del agua subterrnea a la escorrenta.

Controla el tiempo de escurrimiento y concentracin de la lluvia en los canales de drenaje y tiene importancia directa en relacin a la magnitud de las crecidas.

https://www.youtube.com/watch?v=hLmM--k6oDI https://www.youtube.com/watch?v=VZmUt7WG4qw

Pendiente de la Cuenca

Criterios para evaluar la pendiente

Criterio de Alvord

Criterio de Horton

Criterio de Nash

Criterio del rectngulo equivalente

Criterio de Alvord Este criterio est basado,

en la obtencin previa de las pendientes existentes entre las curvas de nivel.

Criterio de Alvord

CRITERIO DE HORTON

Criterio del rectngulo equivalente

Con este criterio, para hallar la pendiente de la cuenca, se toma la pendiente media del rectngulo equivalente, es decir:

Criterio de las cuadriculas asociadas a un vector

ndice de Pendiente de M. Rouche

Es una ponderacin que se establece entre las pendientes y el tramo recorrido por el ro

Lado mayor del Rectngulo equivalente L=20.60 km.

Dato ya calculado L=20.60 km.


Lado mayor del rectngulo equivalente

Calcule el ndice de pendiente de los datos mostrados

Perfil longitudinal de un cauce

Si se plotea la proyeccin horizontal de la longitud de un cauce versus su altitud, se obtiene el perfil longitudinal del curso de agua.

https://www.youtube.com/watch?v=1Fi95WVQbvo https://www.youtube.com/watch?v=vafRQDSfL3I https://www.youtube.com/watch?v=qGdyjP56TJA

Perfil longitudinal de un cauce

Importancia:

Proporciona una idea de las pendientes que tiene el cauce, en diferentes tramos de su recorrido,

Factor de importancia para

Control de las aguas (torrentes)

Determinar puntos de captacin

Ubicacin de posibles centrales hidroelctricas.

https://www.youtube.com/watch?v=1Fi95WVQbvo Perfil longitudinal arcgis

Pendiente del cauce

Importante para Determinacin de las caractersticas ptimas de su

Aprovechamiento hidroelctrico

Solucin de problemas de inundaciones.

La pendiente del cauce se puede considerar como el cociente, que resulta de dividir, el desnivel de los extremos del tramo, entre la longitud horizontal de dicho tramo.

Existen varios mtodos para obtener la pendiente de un cauce

Metodos para obtener pendiente del cauce

Pendiente uniforme

Compensacin de reas

Ecuacin de Taylor y Schwarz

Pendiente Uniforme

Considera la pendiente del cauce, como la relacin entre el desnivel que hay entre los extremos del cauce y la proyeccin horizontal de su longitud

El mtodo puede utilizarse en tramos cortos del ro.

Compensacin de reas

Elegir la pendiente de una lnea que se apoya en el extremo final del tramo por estudiar, y que tiene la propiedad de contener la misma rea (abajo y arriba), respecto al perfil del cauce.

Compensacin de reas

Ecuacin de Taylor y Schwarz Considera que un ro est formado por n tramos de igual longitud, cada

uno de ellos con pendiente uniforme.

Tiene una mejor aproximacin, cuanto ms grande sea el nmero de tramos, en los cuales se subdivide el perfil longitudinal del ro a analizar.

Ecuacin de Taylor y Schwarz

Tramos de diferente longitud

Red de Drenaje Trayectorias o arreglo que guardan entre s,

los cauces de las corrientes naturales dentro de ella

Manifiesta la eficiencia del sistema de drenaje en el escurrimiento (rapidez con que desaloja la cantidad de agua que recibe).

Proporciona indicios de las condiciones del suelo y de la superficie de la cuenca.

https://www.youtube.com/watch?v=R3in21wFnIA https://www.youtube.com/watch?v=0r0NG9VRgFE https://www.youtube.com/watch?v=uFz3ssq6Hlg

Red de Drenaje

Las caractersticas de una red de drenaje, pueden describirse principalmente de acuerdo con: El tipo de corrientes

El orden de las corrientes

Longitud de los tributarios

Densidad de corriente

Densidad de drenaje

Tipo de Corrientes

Corriente efmera, es aquella que solo lleva agua cuando llueve .

Corriente intermitente, lleva agua la mayor parte del tiempo, pero

principalmente en poca de lluvias; su aporte cesa cuando el nivel

fretico desciende por debajo del fondo del cauce.

Corriente perenne, contiene agua todo el tiempo, ya que an en

poca de sequa es abastecida continuamente, pues el nivel

fretico siempre permanece por arriba del fondo del cauce.

Orden de las corrientes

Proporciona el grado de bifurcacin dentro de la cuenca.

Se requiere de un plano de la cuenca que incluya tanto corrientes perennes como intermitentes.

Existen dos mtodos para determinarlas: Strahler

Shreve

Pueden trazarse mediante el uso de los SIG.

4

Strahler

Shreve

Longitud de los tributarios

Es un Indicador de la magnitud de la pendiente de la cuenca, as como del grado de drenaje.

reas escarpadas y bien drenadas ---> numerosos tributarios pequeos y cortos

reas planas (suelos son profundos y permeables) ---> tributarios largos, que generalmente son corrientes perennes

Longitud de los tributarios se incrementa como una funcin de su orden. La medicin de las corrientes, se realiza dividiendo la corriente en una

serie de segmentos lineales, trazados lo ms prximo posible a las trayectorias de los cauces de las corrientes.

Tambin puede realizarse desde un SIG.

Densidad de las corrientes

Es la relacin entre el nmero de corrientes y el rea drenada

Solamente se consideran corrientes perennes e intermitentes

El cauce principal cuenta como una corriente y luego los tributarios a este cauce desde su nacimiento hasta su unin con el cauce principal

Densidad de drenaje

Densidad de drenaje Se expresa como la longitud de las corrientes, por unidad de rea

indica: La posible naturaleza de los suelos, que se encuentran en la cuenca.

El grado de cobertura que existe en la cuenca. Valores altos, representan zonas con poca cobertura vegetal, suelos fcilmente

erosionables o impermeables

Valores bajos, indican suelos duros, poco erosionables o muy permeables y cobertura vegetal densa.

Se puede calcular mediante un SIG

Densidad de drenaje

La densidad de drenaje es un indicador de la respuesta de la cuenca ante un aguacero, y, por tanto, condiciona la forma del hidrograma resultante en el desage de la cuenca. A mayor densidad de drenaje, ms dominante es el flujo en el cauce frente al flujo en ladera, lo que se traduce en un menor tiempo de respuesta de la cuenca y, por tanto, un menor tiempo al pico del hidrograma.

Contraste entre Densidad de las corrientes (Dc) y Densidad de drenaje (Dd)

Cuencas hipotticas a y b: Igual Dd pero diferente Dc Cuencas hipotticas c y d: Igual Dc pero diferente Dd

Constante de estabilidad del ro

Representa, fsicamente, la superficie de cuenca necesaria para mantener condiciones hidrolgicas estables en una unidad de longitud de canal. Puede considerarse, por tanto, como una medida de la erodabilidad de la cuenca. As, regiones con suelo rocoso muy resistente, o con suelos altamente permeables que implican una elevada capacidad de infiltracin, o regiones con densa cobertura vegetal, tienen valores altos de la constante de estabilidad y bajos de densidad de drenaje. Por el contrario, una baja constante de estabilidad, o una elevada densidad de drenaje, es caracterstica de cuencas con rocas dbiles, escasa o nula vegetacin y baja capacidad de infiltracin del suelo.

Es el inverso de la Densidad de Drenaje A: rea de la cuenca Lt: Longitud total de las corrientes perennes

SI Rb= 3=Un/Un+1 =3/1=9/3=27/9=81/27

U5 U4 U3 U2

PREGUNTAS PARA CONFIRMAR LO APRENDIDO

Delimitacin automatizada de cuencas

Generacin del MED

Quemado o Marcado de los ros

MED sin depresiones locales (Fill sinks)

Grid de Direccin de Flujo

Grid de Acumulacin de Flujo

Trazado automtico

Caractersticas fsicas de la cuenca

Orientacin

Superficie o rea

Permetro

Topografa (curva hipsomtrica y curva de frecuencia de altitudes)

Altitudes caractersticas

ndices representativos

TIN y Modelo de Elevacin Digital

Convertir a GRID

Delimitacin de cuencas Quemado o Marcado de Ros

Conversin de Ros a Grid

Atributo de rios=100 No data


Reclasificacin de ros

Atributo de rios=100 Atributo fuera de ros=0


Resta con el Map Calculator

Ros 100 m ms profundos

Delimitacin de cuencas Llenado de depresiones locales

Mnimos locales

Fill Sinks

Parteaguas

Delimitacin de cuencas Direccin de Flujo

64

16 X 1

8 4 2

32 128

La direccin de flujo de una celda est definida por la direccin del mayor gradiente de elevacin

Delimitacin de cuencas Direccin de Flujo

Delimitacin de cuencas Acumulacin de Flujo

Delimitacin de cuencas Direccin y Acumulacin de Flujo

Delimitacin de cuencas Trazado automtico

2015-1 hidrol semana 02 cuencas

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