Instituto Tecnológico de Villahermosa

DEPARTAMENTO:

Ciencias de la tierra.

TEMA

Unidad 1: Cuencas Hidrológicas

AUTOR:

José del Carmen Mena Martínez

CATEDRÁTICO:

Ing. Carmen Diaz Ramirez

Villahermosa, Tabasco a de Mayo del 2013

Unidad 1: Cuenca hidrológica

1.1 Generalidades

La hidrología proviene de las raíces hidro y logía que pueden expresarse como el estudio del agua o de las aguas. Sin embargo una de las definiciones más completas ha sido la suministrada por el ingeniero Chino Ven Te Chow fundador y editor en jefe de Handbook of Applied Hidrology (1964), quien dijo que la hidrología es la ciencia que estudia el agua en cuanto a su origen, distribución y circulación sobre la superficie terrestre, teniendo en cuenta sus propiedades, físicas, químicas y su relación con el medio ambiente.

La hidrología como ciencia es relativamente antigua. Civilizaciones tan antiguas como la Griega, con su pensadores trataron de explicar el por que de la lluvia, por que los ríos fluían. Fue el filosofo griego Anaxágoras quien dio una explicación al proceso, donde intuyo que las lluvias provenían de la evaporación del agua de mar por parte del sol. Posteriormente Teofrasto y el romano Marco Vitruvio basados en las ideas de Anaxágoras, definieron lo que hoy conocemos como ciclo hidrológico.Las civilizaciones asiáticas, generaron una aproximación más de medición, para lo cual llevaron registros sistemáticos de precipitaciones, caída de nieve y viento, llegando a una teoría sobre el ciclo hidrológico tal como la conocemos hoy, alrededor del 900 – 400 A.C., sin embargo por su poca comunicación con occidente, sus teorías no impactaron significativamente el conocimiento del resto del mundo.

Durante la edad media y el renacimiento el concepto de hidrología no avanzó en gran medida, hasta que Leonardo da Vinci realizó mediciones sistemáticas de velocidades en diferentes cauces, con lo que llegó a la conclusión que el agua es más rápida en la superficie que en el fondo. En la era moderna varios científicos aportaron sus teorías para la consolidación de lo que hoy conocemos como hidrología. Entre ellos tenemos: Dalton en 1802 describió un principio para la evaporación; Hagen y Poiseuille en 1839, describieron una teoría para el flujo laminar; Darcy en 1856 presento su ecuación para el flujo en medios porosos; Manning (1891) presentó su ecuación para el flujo en canales abiertos; Hazen en 1914 introdujo el análisis de frecuencia para los máximos de una creciente; Horton en 1933 desarrollo una aproximación a la infiltración y en 1945 presentó su descripción de las cuencas de drenaje (índices de Horton) y finalmente en 1941 Gumbel propuso la ley de valor extremo para estudios hidrológicos. Todas estas teorías independientes ayudaron a consolidar la naciente ciencia de la hidrología hasta que a mediados del siglo XX (70s) alcanzó un reconocimiento definitivo como disciplina.

1.2 Balance hidrológico

El concepto de balance hídrico se deriva del concepto de balance de materia, es decir, que es el

equilibrio entre todos los recursos hídricos que ingresan al sistema y los que salen del mismo, en

un intervalo de tiempo determinado. Sintéticamente puede expresarse por la fórmula:

Para la determinación del balance hídrico se debe hacer referencia al sistema analizado. Estos

sistemas pueden ser, entre otros:

Una cuenca hidrográfica;

Un embalse;

Un lago natural;

Un país;

El cuerpo humano.

El estado inicial (en el instante t) de la cuenca o parte de esta, para efecto del balance hidrico,

puede definirse como, la disponibilidad actual de agua en las varias posiciones que esta puede

asumir, como por ejemplo: volumen de agua circulando en los ríos, arroyos y canales; volumen de

agua almacenado en lagos, naturales y artificiales; en pantanos; humedad del suelo; agua

contenida en los tejidos de los seres vivos; todo lo cual puede definirse también como

la disponibilidad hídrica de la cuenca.

Las entradas de agua a la cuenca hidrográfica puede darse de las siguientes formas:

Precipitaciones: lluvia; nieve; granizo; condensaciones;

Aporte de aguas subterráneas desde cuencas hidrográficas colindantes, en efecto, los límites

de los acuiferos subterráneos no siempre coinciden con los límites de los partidores de aguas

que separan las cuencas hidrográficas;

Transvase de agua desde otras cuencas, estas pueden estar asociadas a:

Descargas de centrales hidroeléctricas cuya captación se sitúa en otra cuenca, esta

situación es frecuente en zonas con varios valles paralelos, donde se

construyen presas en varios de ellos, y se interconectan por medio de canales o túneles,

para utilizar el agua en una única central hidroeléctrica;

Descarga de aguas servidas de ciudades situadas en la cuenca y cuya captación de agua

para uso humano e industrial se encientra fuera de la cuenca, esta situación es cada vez

más frecuente, al crecer las ciudades, el agua limpia debe irse a buscar cada vez más

lejos, con mucha frecuencia en otras cuencas. Un ejemplo muy significativo de esta

situación es la conurbación de San Pablo, en el Brasil;

Las salidas de agua pueden darse de las siguientes formas:

Evapotranspiración: de bosques y áreas cultivadas con o sin riego;

Evaporación desde superficies líquidas, como lagos, estanques, pantanos, etc.;

Infiltraciones profundas que van a alimentar aquíferos;

Derivaciones hacia otras cuencas hidrográficas;

Derivaciones para consumo humano y en la industria;

Salida de la cuenca, hacia un receptor o hacia el mar.

El establecimiento del balance hídrico completo de una cuenca hidrográfica es un problema muy

complejo, que involucra muchas mediciones de campo. Con frecuencia, para fines prácticos, se

suelen separar el balance de las aguas superficiales y el de las aguas subterráneas

1.3 Propiedades fisiográficas

Tamaño y forma del área drenada 

Índice de gravelius o coeficiente de compacidad kc

Cuando kc es cercano a 1.0 inidca que la forma es casi una circuferencia kc mayores que 1.0 indica menor circular la cuenca. Cuencas con kc cercano 1.0 tienen mas problemas de crecientes (gastos muy grandes, inundaciones).

Distribución de la red de corrientes Relación de bifurcación: es la relación entre el numero de corriente de cualquier onder u (Un) y el numero de corrientes en el siguiente orden superior u+1 

El valor minimo teóricamente posible para Rb es 2.0 aunque en la realidad el vcalor promedio es del orden de 3.5

Pendiente media de la cuenca

Es la relación entre la longitud entre la longitud del rio principal a lo largo de su cauce y la longitud del valle medido en línea curva o recta

Un valor de S menor o igual a 1.25 indica baja sinuosidad. Entre mas sinuosos las velocidades en el cauce son menores

Pendiente de cauce principal

H= desnivel en el cause principal

L=longitud total del cauce principal

So= pendiente del cauce

También se puediera eliminar el primer 15% (parte montañosa) y eliminar el ultimo 10% (parte plana) y en ese tramo calcular la pendiente del cauce para asi eliminar sesgo. 

Almacenamientos naturales o artificiales que amortiguan avenidas

1.4 Tipos de cuencas hidrológicas

Existen tres tipos de cuencas:

Exorreicas: drenan sus aguas al mar o al océano. Un ejemplo es la cuenca del Plata, en

Sudamérica.

Endorreicas: desembocan en lagos, lagunas o salares que no tienen comunicación fluvial al

mar. Por ejemplo, la cuenca del río Desaguadero, en Bolivia.

Arreicas: las aguas se evaporan o se filtran en el terreno antes de encauzarse en una red

de drenaje. Los arroyos, aguadas y cañadones de la meseta patagónica central pertenecen a

este tipo, ya que no desaguan en ningún río u otro cuerpo hidrográfico de importancia.

También son frecuentes en áreas del desierto del Sahara y en muchas otras partes.

Anexos:

Exorreicas

Endorreicas

Arreicas

Glosario

Aguas abajo. Con relación a una sección de un curso de agua, sea principal o afluente, se dice

que un punto esta aguas abajo, si se sitúa después de la sección considerada, avanzando en el

sentido de la corriente (en bable se utiliza también el término «ayuso» para referirse a aguas

abajo).

Aguas arriba. Es el contrario de la definición anterior (en bable se utiliza también el término

«asuso» con el mismo significado).

Cauce. Cauce o lecho (Del lat. calix, -icis, tubo de conducción.) m. Lecho de los ríos y arroyos.

Conducto descubierto o acequia por donde corren las aguas para riegos u otros usos.

Cuenca: Una cuenca hidrográfica es un territorio drenado por un único sistema de drenaje natural,

es decir, que drena sus aguas al mar a través de un único río, o que vierte sus aguas a un único

lago endorreico. Una cuenca hidrográfica es delimitada por la línea de las cumbres, también

llamada divisoria de aguas. El uso de los recursos naturales se regula administrativamente

separando el territorio por cuencas hidrográficas, y con miras al futuro las cuencas hidrográficas se

perfilan como las unidades de división funcionales con más coherencia, permitiendo una verdadera

integración social y territorial por medio del agua. También recibe los nombres de hoya

hidrográfica, cuenca de drenaje y cuenca imbrífera.

Margen derecha. Mirando río abajo, la margen que se encuentra a la derecha.

Margen izquierda. Mirando río abajo, la margen que se encuentra a la izquierda.

Thalweg. Línea que une los puntos de mayor profundidad a lo largo de un curso de agua.