el agua como recurso hidrico
DESCRIPTION
HidrologíaTRANSCRIPT
Ing. Giovene Pérez Campomanes
E
L
A
G
U
A
C
O
M
O
R
E
C
U
R
S
O
H
I
D
R
I
C
O
HIDROLOGIA
Email: [email protected]
1.1 INTRODUCCION
El agua en sus diferentes manifestaciones cae sobre la
superficie terrestre. Parte del volumen total se infiltra en el
suelo, otra se evapora sobre la superficie del terreno y una
tercera escurre por los drenes naturales conformados por
las quebradas y los ríos.
Una quebrada es el dren natural de toda una cierta zona
de terreno; esta quebrada, la salida, entrega a otro dren
natural mayor el agua por ella recogida. Este dren mayor,
que puede recoger el agua de varias quebradas, entrega a
su vez toda el agua en otro dren aun mayor y así
sucesivamente hasta que el agua llega al mar para
continuar el ciclo hidrológico.
1.2 HIDROLOGIA
1.2.1 Definición: Es la ciencia natural que estudia el
agua en la tierra, su distribución, propiedades físicas y
químicas, sus movimientos y transformaciones; así
como su relación con el medio ambiente y con los
seres vivos.
1.2.3 Ciencias relacionadas con la Hidrología:
Geografía, Física, Química, Biología, Geología,
Hidráulica, Glaciología, Oceanografía, Meteorología,
Climatología, Agronomía y la Estadística.
1.2.4 Aplicaciones de la hidrología:
Escoger las fuentes de abastecimiento de agua para
uso domestico e industrial.
Estudio y construcción de obras hidráulicas:
irrigación.
Drenaje.
Regulación de los cursos de agua y control de
inundaciones.
Control de erosión.
Navegación.
Aprovechamiento hidroeléctrico.
Recreación y preservación del medio ambiente.
Estudio y la planificación de los recursos hídricos.
1.2.5: Importancia:
La hidrología proporciona al ingeniero, los métodos para resolver los problemas prácticos que se presentan en el diseño, la planeación y la operación de estructuras hidráulicas.
Como por ejemplo:
Determinar si el volumen aportado por una cierta corriente es suficiente para cubrir la demanda existente.
Definir la capacidad de diseño de obras de infraestructura mayor.
Estos diseños requieren del análisis hidrológico cuantitativos para la selección del evento de diseño necesario.
7
o Circulación del agua en cualquiera de sus estados físicos
(líquido, sólido o gaseoso).
o Conjunto de procesos que ocurren en forma continua, no
tiene principio ni fin.
o El sol es fuente de energía.
1.3 Ciclo hidrológico
Ecuación del ciclo hidrológico:
Precipitación = escurrimiento + infiltración + evaporación + transpiración + almacenaje
8
Precipitación
Infiltración
Flujo superficial
Flujo subterráneo
Divisoria de aguas
Intercepción
Ciclo hidrológico en cuenca
Evapotranspiración
Interflujo
Nivel freático
Divisoria de aguas
Río
Agua subterránea Agua subterránea
Nivel freático
Interflujo
Ciclo hidrológico
Superficie oceánica
Precipitación
Escurrimiento y almacenamiento
Infiltración Evapotranspiración
Evaporación Precipitación
Precipitación
10
Hombre intenta adaptar o modificar ciclo hidrológico para hacerlo más útil a
sus necesidades.
Ejemplos: Lluvia artificial, desalinización del agua de mar o construcción
de embalses para controlar flujo de ríos.
¿Ciclo del agua puede ser modificado por
hombre?
Kravèík describe el ciclo
hidrológico de una gota de
agua. Se evapora de una planta,
de la superficie terrestre, de un
pantano, de un río, de un lago o
del mar para acabar volviendo a
la tierra en forma de precipitación.
Si la gota de agua vuelve a caer
en un bosque, lago, hierba, prado
o campo, puede cooperar con la
naturaleza, para iniciar un nuevo
ciclo hidrológico. "El derecho de
domicilio de una gota forma
parte de los derechos
fundamentales, y es un
derecho infinitamente más
importante que los derechos
humanos", afirma Kravèík.
Se puede considerar, que el ciclo se inicia con la
evaporación del agua de los océanos, lo cual
proporciona una fuente de humedad para la atmósfera.
Bajo condiciones adecuadas, la humedad
atmosférica se condensa y forma nubes, las cuales
pueden precipitar, dando origen a las lluvias o a la
nieve en la zonas de bajas temperaturas.
La lluvia que llega a la superficie de la tierra puede
escurrir superficialmente, o bien, infiltrarse en el suelo,
pasando a formar parte de la humedad del suelo o del
agua subterránea que existe en él.
El escurrimiento forma los ríos, quebradas y arroyos,
iniciando su viaje hacia el mar y cerrando de esta manera
el ciclo hidrológico.
Podríamos mencionar la existencia de 02 CH bien
marcados; un CH rápido y de un CH lento. El
ciclo rápido sería: precipitación - escorrentía
superficial - río - mar - evaporación -
precipitación.
El ciclo lento sería: precipitación - infiltración -
circulación en el manto acuífero (muy lenta) -
manantial - río – mar - evaporación - precipitación.
Mientras que el rápido puede durar pocos días, o
algunos meses a lo sumo, el ciclo lento puede durar
varios años, e incluso milenios, como consecuencia
de la baja velocidad de circulación de las aguas en el
interior de los acuíferos.
1.4 Distribución del agua en la tierra
1.5 BALANCE HÍDRICO DE LA TIERRA.
Según Lvovic.
AREAS SUPERFICIE Componentes del Balance
Hídrico.
VOLÚMEN
(MILLONES
Km3).
EN MM.
TIERRAS
EMERGIDAS 149 millones
(Km2.).
29,5%
Flujo hacia los océanos. 36,3 243
EVAPORACIÓN. 70,7 474
PRECIPITACIÓN. 107,0 717
OCÉANOS 361 millones
(Km2.).
70,5%
PRECIPITACIÓN. 411,6 1140
Flujo desde tierras. 36,3 100
EVAPORACIÓN. 447,9 1240
AREA TOTAL DE LA
TIERRA 510 millones
(Km2).
100%.
Evaporación/Océanos. 447,9 875
Evaporación/Tierra. 70,7 140
PRECIPITACIONES. 518,6 1015
El 28 de julio de 2010, la Asamblea General de Naciones Unidas ha aprobado la propuesta del Gobierno del Estado Plurinacional de Bolivia declarando EL DERECHO AL AGUA Y AL SANEAMIENTO COMO DERECHO HUMANO.
El texto de la resolución declara que:
“El derecho a agua potable limpia y de calidad y a instalaciones sanitarias primarias es propio del ser humano e indispensable para el pleno disfrute al derecho a la vida”
A continuación, va el texto completo de la resolución de NNUU.
http://bloglemu.blogspot.com/2010/07/la-onu-declaro-que-tenemos-derecho.html
AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA DIRECCIÓN DE CONSERVACIÓN Y PLANEAMIENTO DE RECURSOS HÍDRICOS – DCPRH
Disponibilidad de agua en el Perú
17% PBI
1.8%
97.7%
0.5%
65%
80% PBI
30%
5%
3% PBI
VERTIENT
E
DISPONIBILID
AD
POBLACI
ON PBI
PACIFICO 1.8% 65% 80%
ATLANTICO 97.7% 30% 17%
TITICACA 0.5% 5% 3%
Caracterización de las Disponibilidades por habitante/Año
UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO FACULTAD DE INGENIERIA
Disponibilidad Hídrica Per Cápita m3/hab/año
UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO FACULTAD DE INGENIERIA
Disponibilidad Hídrica Per Cápita m3/hab/año
DISPONIBILIDAD HÍDRICA PER CÁPITA
(m3/hab/año)
DISPONIBILIDAD HÍDRICA PER CÁPITA (m3/hab/año)
UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO FACULTAD DE INGENIERIA
39
.17
18
36
.14
15
27
.02
15
6.5
7
31
.97
89
.92
49
8.3
7
12
6.6
8
11
4.9
9 42
0.8
4
26
6.8
9
11
6.6
4
19
.82
0.4
6
30
00
.42
20
.90
46
.43
23
.12
45
.37
95
3.8
1
58
6.1
1
32
8.2
8
13
8.2
4
64
7.2
3
75
.83
27
9.9
5
10
43
.80
16
2.2
8
42
2.5
1
12
5.6
4
13
4.0
4
82
.15
16
41
.78
13
28
.67
45
8.9
6
3.8
1
14
.88
20
.03
62
.94
24
.40
17
.45
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500 Za
rum
illa
Tum
be
s
Ch
ira
Piu
ra
Ch
ipill
ico
La L
ech
e
Ch
anca
y-La
mb
aye
qu
e
Ch
ota
no
Zañ
a
Jeq
ue
tep
eq
ue
Ch
icam
a
Mo
che
Vir
ú
Ch
ao
San
ta
Ne
pe
ña
Cas
ma
Hu
arm
ey
Fort
ale
za
Pat
ivilc
a
Hu
aura
Ch
anca
y-H
uar
al
Ch
illó
n
Rím
ac
Lurí
n
Mal
a
Cañ
ete
San
Ju
an
Pis
co
Ica
Aca
rí
Yau
ca
Oco
ña
Cam
aná
Tam
bo
Hu
arac
ane
Tora
ta
Tum
ilaca
Locu
mb
a
Sam
a
Cap
lina
Vo
lum
en
de
agu
a (h
m3
)
Río
Disponibilidades al 75% de persistencia por cuencas
UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO FACULTAD DE INGENIERIA
Demandas atendidas por cuencas
43
.4
31
1.7
4
11
32
.4
54
4.3
2
59
4.6
92
72
.73
83
2.5
17
9.8
5
59
8.4
42
56
1.2
10
5.9
5
12
7.3
5
63
.09
51
8.5
4
20
9.7
8
65
.52
16
.96
33
.84
72
2.4
90
2.8
1
31
5.1
88
13
4.6
87
69
2.3
71
73
.55
98
.16
42
6.3
6
15
4.3
08
25
2.7
4
84
4.0
62
14
9.7
8
24
6.5
9
18
7.5
5
63
5.6
09
27
6.2
5
98
.24
55
82
17
26
.33
79
.11
54
.35
99
.52
0
500
1000
1500
Zaru
mill
a
Tum
be
s
Ch
ira
Piu
ra
Ch
ipill
ico
La L
ech
e
Ch
anca
y-La
mb
aye
qu
e
Zañ
a
Jeq
ue
tep
eq
ue
Ch
icam
a
Mo
che
Vir
ú
Ch
ao
San
ta
Ne
pe
ña
Cas
ma
Hu
arm
ey
Fort
ale
za
Pat
ivilc
a
Hu
aura
Ch
anca
y-H
uar
al
Ch
illó
n
Rím
ac
Lurí
n
Mal
a
Cañ
ete
San
Ju
an
Pis
co
Ica
Aca
rí
Yau
ca
Oco
ña
Cam
aná
Tam
bo
Mo
qu
egu
a
Tora
ta
Locu
mb
a
Sam
a
Cap
lina
Vo
lum
en
de
agu
a (h
m3
)
Cuenca
UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO FACULTAD DE INGENIERIA
1.6 Cambio climático:
Se llama cambio climático a la variación global
del clima de la Tierra. Tales cambios se producen
a muy diversas escalas de tiempo y sobre todos
los parámetros climáticos:
Temperatura, precipitaciones, nubosidad, etc.
La convencion marco de las naciones unidas, sobre
el cambio climatico; usa el término «cambio climático»
solo para referirse al cambio por causas humanas:
Por "cambio climático" se entiende un cambio de clima
atribuido directa o indirectamente a la actividad
humana que altera la composición de la atmósfera
mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima
observada durante períodos comparables.
Artículo 1, párrafo 2
a) Efecto Invernadero
Se denomina efecto invernadero al fenómeno
por el cual determinados gases, que son
componentes de la atmosfera planetaria,
retienen parte de la energía que la superficie
planetaria emite por haber sido calentada por la
radiación estelar.
QUE ES LO QUE
OBSERVAN AQUÍ?
b) Calentamiento Global
El calentamiento global es un término utilizado
para referirse al fenómeno del aumento de
la temperatura media global, de la atmosfera y
de los océanos.
EFECTOS DEL CALENTAMIENTO GLOBAL
1.7 Fenómeno del niño:
El fenómeno de El Niño - Oscilación Sur (ENOS) es un
patrón climático recurrente que implica cambios en
la temperatura de las aguas en la parte central y
oriental del Pacífico tropical. En períodos que van de
tres a siete años, las aguas superficiales de una gran
franja del Océano Pacífico tropical, se calientan o enfrían
entre 1 ° C y 3 ° C, en comparación a la normal. Este
calentamiento oscilante y el patrón de enfriamiento, es
conocido como el ciclo ENOS (o ENSO por sus siglas en
Ingles), afectando directamente a la distribución de las
precipitaciones en las zonas tropicales y puede tener
una fuerte influencia sobre el clima en los otras partes
del mundo.
Este Niño será el más intenso después del fenómeno del 97‘ Este contenido ha sido publicado originalmente por Diario EL COMERCIO en la siguiente dirección:
http://www.elcomercio.com/actualidad/nino-intenso-fenomeno-ecuador.html. Si está pensando en hacer uso del mismo,
por favor, cite la fuente y haga un enlace hacia la nota original de donde usted ha tomado este contenido. ElComercio.com
Entrevista a Rodney Martínez, director Internacional del Ciifen, sobre la situación del
fenómeno El Niño. ¿Cuál es la situación actual del fenómeno El Niño en el
Ecuador? El Niño está presente en el Pacífico Tropical desde hace aproximadamente
tres meses y su intensidad sigue en aumento. El fenómeno está ya influyendo en el
clima regional en distintas formas y con diversa magnitud. El Niño podría alcanzar
intensidad fuerte a finales del 2015 y extender su permanencia en los primeros meses
del 2016. No se descarta que pueda escalar su intensidad a una magnitud como la del
97-98.
¿Se podría hablar de una situación preocupante? El mensaje en este momento ya
es preocupante. Tenemos un Niño fuerte, muy distinto a lo vivido estos 18 años con
eventos débiles, moderados, que en el caso de Ecuador fueron prácticamente
imperceptibles. Estamos hablando de un Niño fuerte que se proyectará hasta el
próximo año.
¿Cuáles son las condiciones para determinar que El Niño no es una posibilidad
sino una realidad? Desde hace tres meses el Pacífico Tropical se mantiene con un
calentamiento de 2 a 3 grados centígrados, y en el Pacífico Central ya ha
comprometido también a la atmósfera lo cual se manifiesta en la reducción de los
vientos. Al debilitarse el viento, el mar se calienta más. En el consenso científico
internacional, hace meses ya no se discute si tenemos o no El Niño, sino la intensidad
que va a llegar a tener y hasta cuándo va a durar. Tenemos un evento de magnitud
fuerte.
Gobierno peruano declara emergencia en 14 regiones por fenómeno de El Niño
El Gobierno peruano declaró hoy el estado de emergencia en algunos distritos y
provincias de 14 regiones del país por el peligro inminente de lluvias y la posible
ocurrencia del fenómeno climático El Niño en los próximos meses e inicios de 2016.
EFE domingo 5 de julio de 2015 01:01 PM
Lima.- El Gobierno peruano declaró hoy el estado de emergencia en algunos distritos y
provincias de 14 regiones del país por el peligro inminente de lluvias y la posible ocurrencia
del fenómeno climático El Niño en los próximos meses e inicios de 2016.
Un decreto supremo de la Presidencia del Consejo de Ministros, publicado en el diario oficial
El Peruano, indicó que el estado de emergencia tendrá una vigencia de 60 días y permitirá a
las autoridades "ejecutar las acciones inmediatas y necesarias de reducción del muy alto
riesgo existente y de rehabilitación" que correspondan, explicó Efe.
Las regiones comprendidas son las norteñas de Tumbes, Piura, Lambayeque, La Libertad,
Cajamarca y Amazonas, las centrales de San Martín, Áncash, Lima y Junín, y las
sureñas de Ica, Arequipa, Cuzco y Puno.
Las coordinaciones técnicas estarán a cargo del Instituto Nacional de Defensa Civil (Indeci),
el Ministerio de Agricultura y Riego, la Autoridad Nacional del Agua (ANA) y demás
instituciones públicas y privadas involucradas, en cuanto les corresponda dentro de sus
competencias.
El fenómeno climático del Niño provoca un alza de la temperatura superficial del mar,
causando lluvias torrenciales, inundaciones en zonas costeras y ribereñas, y sequías en
otras regiones.
Actualmente, el mar en el norte y centro de la costa peruana tiene un incremento de la
temperatura que ha llevado a las autoridades locales a estimar un fenómeno entre moderado
y fuerte.
Fenómeno 'El Niño': gobierno destina S/.155 millones para medidas de
prevención .
El Gobierno central tiene previsto invertir este año un total de 155 millones
de nuevos soles para la ejecución de obras de prevención en la costa
norte ante la posible presencia del Fenómeno El Niño, anunció hoy el
ministro de Agricultura y Riego, Juan Manuel Benites.
“En la costa norte no se ha producido hasta el momento desbordes de ríos
porque el Ministerio hizo trabajos de descolmatación y limpieza de
drenes, lo que no se había hecho desde más de 30 años, y estamos mejor
preparados para enfrentar El Niño”, refirió.
Luego de iniciar un recorrido por diversas obras de prevención de obras en
esta región, el titular del Ministerio de Agricultura y Riego (Minagri) afirmó
que este año se ha destinado 85 millones de nuevos soles para implementar
acciones de reforzamiento para enfrentar un Fenómeno de El Niño en la
costa norte.
“Tenemos un presupuesto inicial de 55 millones de nuevos soles para hacer
frente al Fenómeno El Niño (que se presentaría en mayo, según Senamhi),
pero existe una demanda adicional al Ministerio de Economía y Finanzas (de
otros 30 millones de nuevos soles) para atender otras necesidades, si
amerita el caso”, expresó el ministro ante la prensa.
TRABAJO DOMICILIARIO
Visitar el rio lacramarca a la altura de las
panamericana norte y elaborar un trabajo a nivel de
diagnostico, incluyendo la presencia de los
fenómenos del niño 1997.1998.
Fecha de presentación: digital e impreso
Próxima clase.
LA CUENCA
HIDROGRAFICA
2.1 INTRODUCCION
El agua en sus diferentes manifestaciones cae sobre la
superficie terrestre. Parte del volumen total se infiltra en el
suelo, otra se evapora sobre la superficie del terreno y
una tercera escurre por los drenes naturales conformados
por las quebradas y los ríos.
Una quebrada es el dren natural de toda una cierta zona
de terreno; esta quebrada, la salida, entrega a otro dren
natural mayor el agua por ella recogida. Este dren mayor,
que puede recoger el agua de varias quebradas, entrega
a su vez toda el agua en otro dren aun mayor y así
sucesivamente hasta que el agua llega al mar para
continuar el ciclo hidrológico.
2.2 Cuenca
Es una zona de la
superficie en donde las
gotas de lluvia que caen
sobre ella tienden a ser
drenadas hacia un mismo
punto de salida.
La cuenca hidrográfica se
compone básicamente de un
conjunto de superficies
vertientes a una red de
drenaje formada por cursos
de agua que confluyen
hasta resultar en un único
lecho colector.
Desde el punto de vista de la salida: existen tres tipos de
cuencas:
Endorreicas: el punto de salida esta dentro de los limites
de la cuenca ejemplo: lago, la cuenca del río Ilave.
Exorreicas: El punto de salida se encuentra en los
limites de la cuenca y esta en otra corriente o en el mar.
Un ejemplo es la del Rímac.
Arreicas: Las aguas se evaporan o se filtran en el
terreno ejemplo: el desierto de sahara.
2.3 Características geomorfológicas de la cuenca:
Si deseamos estudiar una cuenca, es necesario tener
el conocimiento de muchas características de la
cuenca, algunas de las cuales son difíciles de
expresar mediante parámetros o índices que son
muy útiles en el estudio de una cuenca y permitir una
comparación con otras cuencas mediante el
establecimiento de condiciones de analogía.
A continuación, se exponen diversas características
de una cuenca así como parámetros para definirla:
Aplicación del
software Hec -
Hms
2.3.1 PROCEDIMIENTO PARA LA DELIMITACIÓN DE LAS UNIDADES HIDROGRÁFICAS
Criterios cartográficos para delimitar unidades hidrográficas, se tendrá en cuenta con los conceptos básicos de cuencas, así como sus tipos y características.
El proceso de delimitación, es válido si se utiliza tanto en el método tradicional – delimitación sobre cartas topográficas-, así como en el método digital con ingreso directo sobre la pantalla de un ordenador, utilizando algún software SIG como herramienta de digitalización.
Para la delimitación de las unidades hidrográficas, se consideran las siguientes reglas prácticas:
Primera: Se identifica la red de drenaje o corrientes superficiales, y se realiza un esbozo muy general de la posible delimitación. (Ver figura 1y2).
Figura 1. Se identifica la red de drenaje o corrientes superficiales
Figura 2. Se realiza un esbozo muy general de la posible delimitación
Figura 3. La divisoria corta perpendicularmente a las curvas de nivel
Segunda: Invariablemente, la divisoria corta perpendicularmente a las curvas de nivel y pasa, estrictamente posible, por los puntos de mayor nivel topográfico
Figura 4. La divisoria corta a las curvas de nivel por su parte convexa, tal como muestra las flechas negras.
Tercera: Cuando la divisoria va aumentando su altitud, corta a las curvas de nivel por su parte convexa.
Figura 5. La divisoria corta a las curvas de nivel por su parte cóncava, tal como muestra las flechas negras.
Cuarta: Cuando la altitud de la divisoria va decreciendo, corta a las curvas de nivel por la parte cóncava.
Figura 6. La divisoria no debe cortar ningún flujo de agua natural, excepto en el punto de salida de la cuenca.
Quinta: Como comprobación, la divisoria nunca corta una quebrada o río, sea que éste haya sido graficado o no en el mapa, excepto en el punto de interés de la cuenca (salida).
VISTA DE LA CUENCA-ESTACIONES
S 1
S 3
S 2
S 4
S 5
P6
P5
P3
P4
P3
P. HIDRO1
P2 P1
58
2.3.2 Área de la cuenca (A): El área (A) se estima a
través de la sumatoria de las áreas
comprendidas entre las curvas de nivel y los
límites de la cuenca. Esta suma será igual al
área de la cuenca en proyección horizontal.
.
Área de la Cuenca
El área de la Cuenca puede ser generada en forma automática por el
W.M.S. ó mediante el uso de AutoCad.
La sub-cuencas las definen puntos de control
EST. 1
S1
S2
S3 S4
S5
S1 9.0
S2 16.9
S3 22.1
S4 107.2
S5 125.8
TOTAL 281.0
Area
(Km2)Cuenca
EST. 2
RESERVORIO
EST. 4
EST. 5
TUNEL BY PASS
60
2.3.3 Perímetro de la cuenca (P): Es la longitud
total de los límites de la cuenca; El perímetro (P)
es la longitud del límite exterior de la cuenca y
depende de la superficie y la forma de la cuenca.
.
2.3.4 Longitud de la cuenca: Es la longitud de una
línea recta con dirección “paralela” al cauce principal.
2.3.5 Longitud del cauce principal: Es la distancia
entre la desembocadura y el nacimiento.
2.3.6 Longitud máxima (Lm) o recorrido principal de
la cuenca: Es la distancia entre el punto de
desagüe y el punto más alejado de la cuenca
siguiendo la dirección de drenaje. El recorrido
principal, es la máxima distancia recorrida por el
flujo de agua dentro de la cuenca.
Longitud del cauce principal
L1
S1
S2
S3
L2
L3
S4
S5
L4
L5
S5 10.82 10.82
S4 12.07 22.89
S3 5.20 28.09
S2 7.72 35.81
S1 4.45 40.26
Sub-cuenca Longitud
(Km)
Longitud
Acumulada
(Km)
Figura: Se muestra longitud de la cuenca, cauce
principal y recorrido principal de la cuenca.
2.3.7 Longitud mayor
del río (L): Se
denomina así a la
longitud del curso de
agua más largo.
2.3.8 Ancho promedio
(Ap): Es la relación
entre el área de la
cuenca (A) y la longitud
mayor del curso de
agua (L).
LA CUENCA DEL RIO CAÑETE
2.4 Pendiente media de una cuenca: Es la media
ponderada de todas las pendientes correspondientes
a áreas elementales en las que pudiéramos
considerar constante la máxima pendiente.
El método más antiguo para obtener la pendiente
media consiste en ponderar las pendientes medias
de superficies o bandas de terreno en las que queda
dividida la cuenca por las curvas de nivel.
Cálculo de la pendiente media de una cuenca
2. 5 Métodos de cálculo
2.5.1- Pendiente de un tramo: Se toma la diferencia
cotas extremas existentes en el cauce (∆h) y se
dividirá entre su longitud horizontal (l). La pendiente
así calculada será más real en cuanto el cauce
analizado sea lo más uniforme posible, es decir, que no
existan rupturas.
2.5.2 Método de las áreas compensadas:
Es la forma más usada de medir la pendiente de un
cauce, que consiste en obtener la pendiente de una
línea, (AB en la Figura adjunta), dibujada de modo
que el área bajo ella sea igual al área bajo el
perfil del cauce principal.
PENDIENTE EQUIVALENTE CONSTANTE
(1) Cotas intervalos de clase(msnm)
(2) Diferencia de cotas (m)
(3) Distancia horizontal entre cotas
li* (m)
(4) Distancia inclinada entre cotas li**(m)
(5) Distancia inclinada acumulada (m)
(6) Pendiente por segmento Si (2/3)
(7) Si(^1/2) (8) li**/Si^(1/2)
660-680 20 7100 7100.03 7100.03 0.0028 0.0531 133774.82 680-700 20 500 500.4 7600.43 0.0400 0.2000 2502.00 700-720 20 3375 3375.06 10975.49 0.0059 0.0770 43843.32 720-740 20 5375 5375.04 16350.53 0.0037 0.0610 88116.24 740-760 20 850 850.24 17200.77 0.0235 0.1534 5542.89 760-780 20 1330 1330.15 18530.92 0.0150 0.1226 10847.04 780-800 20 350 350.57 18881.49 0.0571 0.2390 1466.54 800-820 20 350 350.57 19232.06 0.0571 0.2390 1466.54 820-840 20 880 880.23 20112.29 0.0227 0.1508 5838.79 840-860 20 950 950.21 21062.5 0.0211 0.1451 6548.87 860-880 20 400 400.5 21463 0.0500 0.2236 1791.09
880-900 20 540 540.37 22003.37 0.0370 0.1925 2807.84
22000 22003.37 304545.97
S3 0.00522
2.5.3 Índice de compacidad o coeficiente de Gravelius
(Kc): Es el cociente que existe entre el perímetro de la
cuenca respecto al perímetro de un círculo de la misma
área.
Kc es un coeficiente adimensional. Este coeficiente nos
dará luces sobre la escorrentía y la forma del hidrograma
resultante de una determina lluvia caída sobre la cuenca.
Si Kc ≈ 1 cuenca regular
Kc≠ 1 cuenca irregular Kc es menos susceptible a
inundaciones.
2.5.4 Rectángulo equivalente: Es el rectángulo que
tiene igual superficie, perímetro, coeficiente
compactividad, y distribución hipsométrica que la
cuenca en mención.
Sus lados están definidos por:
RECTANGULO EQUIVALENTE
(1) Cotas intervalo de clase (msnm) (2) Área acumulada de hoya
hidrográfica (km2) (3) Longitudes acumuladas del rectangulo
equivalente (km2)
940-920 1.92 0.313
920-900 4.82 0.785
900-880 8.5 1.384
880-860 12.57 2.047
860-840 17.17 2.796
840-820 20.09 3.271
820-800 39.94 6.503
800-780 63.69 10.370
780-760 93.96 15.299
760-740 126.05 20.524
740-720 153.91 25.060
720-700 169.36 27.575
700-680 177.25 28.86
Sinuosidad de las corrientes de agua: Es la relación entre
la longitud del rio principal medida a lo largo de su cauce
, L, y la longitud del valle del rio 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.
Un valor de S menor o igual a 1.25 indica una baja
sinuosidad , es decir un rio con alineamiento recto.
2.6 Métodos de cálculo:
2.6.1 - Critério de Alvord:
Donde:
D: Desnivel entre las curvas de nivel.
A: Área de la cuenca.
li: longitud de la curva de nivel “i” .
2.6.2 Criterio de mocornita: Criterio similar al
anterior, pero que añade un factor de ponderación
(f) a las longitudes de las curvas de nivel. Siendo f =
0,5 para la menor y mayor curva de nivel y f =1 para
las demás. Resultado la siguiente ecuación:
2.7.3 Criterio del Rectángulo Equivalente:
Donde,
H: El desnivel total;
L: Lado mayor del rectángulo equivalente.
2.7 Número de orden de un cauce:
Existen diversos criterios para el ordenamiento de los
cauces (o canales) en la red de drenaje de una cuenca
hidrográfica; destacando Horton y Strahler.
2.7.1 En el sistema de Horton: Horton propuso un
esquema de ordenamiento para la red de drenaje, con
base en este ordenamiento, encontró algunas
regularidades existentes en la red de drenaje,
relacionadas con la estructura de bifurcación, y su
distribución espacial. Los primeros resultados empíricos
sobre estas regularidades se conocen como las leyes de
Horton: la llamada ley de los números de corriente y ley
de las longitudes de corriente.
Los cauces de primer orden son aquellos que no
poseen tributarios, los cauces de segundo orden
tienen afluentes de primer orden, los cauces de tercer
orden reciben influencia de cauces de segundo orden,
pudiendo recibir directamente cauces de primer
orden. Entonces, un canal de orden u puede recibir
tributarios de orden u-1 hasta 1.
Esto implica atribuir mayor orden al río principal,
considerando esta designación en toda su longitud,
desde la salida de la cuenca hasta sus nacientes.
Esquema de
definición para el
número de orden de
un río según
diferentes sistemas.
2.7.2 El sistema de Strahler: Strahler revisó y
perfeccionó el esquema de Horton dando lugar al
esquema de ordenación o de clasificación de Horton-
Strahler, hoy en día el más utilizado en hidrología. Las
redes de drenaje pueden ser modeladas o
representadas como árboles, los cuales están
conformados por un conjunto de nodos conectados
unos a otros por segmentos de recta de manera que
cada nodo tiene solo una ruta hacia la salida. Los nodos
que se conectan a un solo segmento son llamados
fuentes y los que conectan a más de uno son llamados
uniones. Además los segmentos que se conectan a una
fuente y a una unión se los denomina tramos exteriores
o externos y a aquellos que se conectan a dos uniones
se les denomina tramos interiores o internos.
Para evitar la subjetividad de la designación en las
nacientes determina que todos los cauces serán
tributarios de aún cuando las nacientes sean ríos
principales. El río en este sistema no mantiene el
mismo orden en toda su extensión.
El orden de una cuenca hidrográfica está dado por el
número de orden del cauce principal.
El número de orden es extremadamente sensitivo a
la escala del mapa empleado.
Esquema de
definición para el
número de orden de
un río según
diferentes sistemas.
Según Strahler una corriente puede tener uno o más
segmentos. Un canal es una unión arbitraria de
segmentos.
Strahler ordena las corrientes de acuerdo los siguientes
criterio:
a. Los segmentos que se originan en un nudo externo
son definidos como tramos de primer orden.
b. Cuando dos segmentos del mismo orden, i, se unen
en un nudo interior dan lugar a un segmento de
orden superior, i+1, aguas abajo.
c. Cuando se unen dos tramos de distinto orden en
un nudo interior dan lugar a un tramo que
conserva el mayor de los órdenes.
d. El orden de la cuenca, es el de la corriente de
mayor orden.
En la ilustración siguiente, se muestra un sencillo
ejemplo de ordenación de una red hidrográfica
según el criterio de Strahler.
Sistema Strahler
2.7.3 Densidad de drenaje (Dd) : La longitud total de los
cauces dentro de una cuenca dividida por el área
total del drenaje define la densidad de drenaje (Dd) o
longitud de canales por unidad de área.
Una densidad alta refleja una cuenca muy bien
drenada que debería responder relativamente rápido
al influjo de la precipitación; una cuenca con baja
densidad refleja un área pobremente drenada con
respuesta hidrológica muy lenta.
Se puede establecer una relación entre la densidad
de drenaje y las características del suelo de la
cuenca analizada; tal como se detalla en la Tabla a
continuación.
Características Densidad alta Densidad baja Observaciones
Resistencia a la erosión
Fácilmente erosionable Resistente
Asociado a la formación de los cauces
Permeabilidad Poco permeable Muy permeable
Nivel de infiltración y escorrentía
Topografía Pendientes fuertes Llanura
Tendencia al encharcamiento y tiempos de concentración
2.7.4 Longitud del flujo de superficie (Lo): La
longitud promedio del flujo de superficie, puede
obtenerse de manera aproximada por medio de la
ecuación: [m]; [Km]
Donde, Dd es la densidad de drenaje. Esta ecuación
ignora los efectos de las pendientes del terreno y de
los cauces, que tienden a alargar la trayectoria real del
flujo de superficie. Horton, sugirió que el denominador
de la ecuación fuera multiplicado por
Donde:
Sc y Sg son las pendientes promedio de los canales y
de la superficie de terreno, respectivamente.
Esta modificación reduce el error de la aproximación
inherente en la ecuación.
2.7.5 Relación área-elevación: Es una medida
indirecta de cuantificar la pendiente del curso de agua
principal de la cuenca representando separadamente las
mediciones de longitud y desnivel. Este mapeo permitirá
analizar y comprobar tendencias a mayor o menor saturación
superficial de diversas partes de la cuenca. La relación área-
elevación puede expresarse a través de curvas,
denominadas curvas área-elevación o curvas
hipsométrica, o de manera porcentual a través de los
polígonos de frecuencia.
Representación esquemática de las relaciones área -
elevación de una cuenca.
2.7.6 Curva Hipsométrica: Es la relación entre altitud y
la superficie comprendida por encima o por debajo
de dicha altitud. Nos da una idea del perfil longitudinal
promedio de la cuenca. Una curva hipsométrica se puede
construir midiendo con un planímetro el área entre curvas de
nivel representativas de un mapa topográfico y
representando en una gráfica el área acumulada por
encima o por debajo de una cierta elevación (z( ) ).
Un buen criterio para elegir las curvas de nivel más
representativas es tomar la diferencia de cotas presente
en la cuenca y dividirla por seis. Este deberá ser
redondeado a un valor múltiplo de la equidistancia usada
en la cartografía base (por ejemplo en la carta nacional la
equidistancia es 50 m).
CURVA HIPSOMÉTRICA
(1) Cotas intervalo de clase(msnm)
(2) cotas media del intervalo (msnm)
(3) Area (km2) (4) Area
acumulada(km2) (5) Porcentaje del
area (%)
(6) Porcentaje acumulado de
area (%)
(7) Columna (2) xcolumna (3)
940-920 930 1.92 1.92 1.08 1.08 1785.6
920-900 910 2.9 4.82 1.64 2.72 2639
900-880 890 3.68 8.5 2.08 4.80 3275.2
880-860 870 4.07 12.57 2.30 7.09 3540.9
860-840 850 4.6 17.17 2.60 9.69 3910
840-820 830 2.92 20.09 1.65 11.33 2423.6
820-800 810 19.85 39.94 11.20 22.53 16078.5
800-780 790 23.75 63.69 13.40 35.93 18762.5
780-760 770 30.27 93.96 17.08 53.01 23307.9
760-740 750 32.09 126.05 18.10 71.11 24067.5
740-720 730 27.86 153.91 15.72 86.83 20337.8
720-700 710 15.45 169.36 8.72 95.55 10969.5
700-680 690 7.89 177.25 4.45 100.00 5444.1
TOTAL 177.25 136542.1
Existen algunos valores representativos en la curva
hipsométrica como: La altitud media, que es aquella para
la cual el 50% del área de la cuenca está situado por
encima de esa altitud y el 50% por debajo de ella. Nótese
que si se grafican juntas la hipsométrica “por debajo” y
“por encima”, ambas se cruzan en el valor de la altitud
media.
2.7.7 Polígono de frecuencias
Se denomina así a la representación gráfica de la relación
existente entre altitud y la relación porcentual del área a
esa altitud con respecto al área total.
En el polígono de frecuencias existen valores representativos
como: la altitud más frecuente, que es el polígono de mayor
porcentaje o frecuencia.
Curva A: refleja una cuenca con gran potencial erosivo (fase de juventud).
Curva B: es una cuenca en equilibrio (fase de madurez).
Curva C: es una cuenca sedimentaria (fase de vejez).
2.7.8 Coeficiente de torrencialidad
Este coeficiente se emplea para estudios de
máximas crecidas; y se determina por la
ecuación:
Donde:
N1 : es el número de cursos de primer orden
A : Es el área de la cuenca.
Trabajo grupal ( 03 personas)
•Escoger una cuenca con la cual van a trabajar
durante todo el semestre y calcular sus
características geomorfológicas: área, perímetro,
altura media, coeficiente de masividad,
coeficiente orográfico, densidad de drenaje,
pendiente media, longitud del rio principal, curva
hipsométrica.
• Fecha de entrega: Próxima clase( digital)