hidrologia informe 3er parcial
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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
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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
6 HIDROLOGIA
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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
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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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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.
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