CURSO : Hidrología

PROFESOR : Ing. Sebastián Santayana

FACULTAD : Ingeniería Agrícola

TEMA : Delimitación y caracterización de una cuenca hidrográfica.

CICLO : 2010-I

NOMBRE Y APELLIDO : Jaime Chuchon Remón

LA MOLINA 15 de abril del 2010

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo encargado se realizara la delimitación de una microcuenca donde podremos apreciar el cauce principal, el punto de evacuación, los causes de primer orden, la línea divisora, la confluencia, etc. Todo esto con respecto a la forma y parámetro del dibujo de la cuenca. También se obtendrán los parámetros que definen un micro cuenca hidrográfica como es el caso del perímetro, longitud del cauce principal, área, cota máxima y mínima, etc.

La ubicación de la micro cuenca es la siguiente: QUEROBAMBA, DEPARTAMENTO DE AYACUCHO y si lo buscamos en la carta nacional lo encontraremos en la carta Nº 29-o.

Esta micro cuenca ha sido extraída de la una imagen satelital donde se ha escogido la microcuenca y se ha podido delimitar para obtener sus parámetros.

Es importante indicar que la cuenca hidrográfica no es un simple plano de dos dimensiones, sino un espacio tridimensional limitado hacia arriba por la interface del horizonte superior de sus suelos, sus superficies libres de agua y la parte aérea de su vegetación con la atmosfera.

Antes de realizar la descripción de la delimitación de la cuenca se explicaran los

conceptos básicos que se requieren conocer para el buen desarrollo del trabajo,

después de ello se procederá a describir paso a paso la delimitación de la cuenca y

como se hallo las sub áreas, procedimiento que será necesario para hallar los

parámetros que están vinculados a la cuenca.

MARCO TEÓRICO

CUENCA HIDROGRÁFICA:

En su acepción más simple, se conoce como cuenca hidrográfica a1 área drenada por un rio. La cuenca es una unidad natural hidrológica y geofísica, con límites definidos que facilitan la planificaci6n y el aprovechamiento de sus recursos. Los límites de la cuenca dependen de su topografía y están determinados por la línea divisoria de aguas. En la cuenca es posible efectuar un balance del ciclo hidrológico, cuantificando con mayor precisión el agua disponible. Asimismo, las cuencas hidrográficas facilitan la percepción del efecto negativo de las acciones del hombre sobre su entorno, evidenciándolas en la contaminación y en la calidad del agua evacuada por la cuenca, quedando claro, por cierto, que el agua es el recurso integrador y el producto resultante de la cuenca.El movimiento del agua en la cuenca conecta e integra sus partes, presentando a esta unidad natural como un arquetipo de sistema. Es decir, como una entidad en la cual sus componentes están dispuestos en una agrupación de elementos ligados y mutuamente dependientes, de manera que conforman una unidad y actúan como tal. Esta figura se da muy claramente en las cuencas hidrográficas, en su arreglo jerárquico como cuencas, subcuencas y microcuencas, y en la respuesta de conjunto de los procesos biofísicos, naturales o alterados por la actividad humana, que tienen lugar dentro de sus límites.

DIVISORIA DE AGUAS:

La divisoria de aguas o divortium aquarum es una línea imaginaria que delimita la cuenca hidrográfica. Una divisoria de aguas marca el límite entre una cuenca hidrográfica y las cuencas vecinas. El agua precipitada a cada lado de la divisoria desemboca generalmente en ríos distintos. También llamado Divortium aquarum. Otro término utilizado para esta línea se denomina parteaguas.

El divortium aquarum o línea divisoria de vertientes, es la línea que separa a dos o más cuencas vecinas. Es la divisoria de aguas, utilizada como límite entre dos espacios geográficos o cuencas hidrográficas.

EL RÍO PRINCIPAL

El río principal suele ser definido como el curso con mayor caudal de agua (medio o máximo) o bien con mayor longitud o mayor área de drenaje, aunque hay notables excepciones como el río Misisipi. Tanto el concepto de río principal como el de nacimiento del río son arbitrarios, como también lo es la distinción entre río principal y afluente. Sin embargo, la mayoría de cuencas de drenaje presentan un río principal bien definido desde la desembocadura hasta cerca de la divisoria de aguas. El río principal tiene un curso, que es la distancia entre su naciente y su desembocadura.

En el curso de un río se distinguen tres partes:

curso superior, ubicado en lo más elevado del relieve, en donde la erosión de las aguas del río es vertical. Su resultado: la profundización del cauce;

curso medio, en donde el río empieza a zigzaguear, ensanchando el valle;

curso inferior, situado en las partes más bajas de la cuenca. Allí, el caudal del río pierde fuerza y los materiales sólidos que lleva sesedimentan, formando las llanuras aluviales o valles.

Otros términos importantes a distinguir en un río son:

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.

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.

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 castellano se utiliza también el término «ayuso» para referirse a aguas abajo).

Aguas arriba. Es el contrario de la definición anterior (en castellano se utiliza también el término «asuso» con el mismo significado).

Los afluentes .

Son los ríos secundarios que desaguan en el río principal. Cada afluente tiene su respectiva cuenca, denominada sub-cuenca.

El relieve de la cuenca

El relieve de una cuenca consta de los valles principales y secundarios, con las formas de relieve mayores y menores y la red fluvial que conforma una cuenca. Está formado por las montañas y sus flancos; por las quebradas o torrentes, valles y mesetas.

Las obras humanas

La obras construidas por el ser humano, también denominadas intervenciones antropogénicas, que se observan en la cuenca suelen ser viviendas, ciudades, campos de cultivo, obras para riego y energía y vías de comunicación. El factor humano es siempre el causante de muchos desastres dentro de la cuenca, ya que se sobreexplota

la cuenca quitándole recursos o «desnudándola» de vegetación y trayendo inundaciones en las partes bajas.

Partes de una cuenca:

Una cuenca tiene tras partes:

Cuenca alta, que corresponde a la zona donde nace el río, el cual se desplaza por una

gran pendiente

Cuenca media, la parte de la cuenca en la cual hay un equilibrio entre el material sólido

que llega traído por la corriente y el material que sale. Visiblemente no hay erosión.

Cuenca baja, la parte de la cuenca en la cual el material extraído de la parte alta se

deposita en lo que se llama cono de deyección.

Tipos de cuenca:

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 salida

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.

Esquematización de una cuenca:

PROCEDIMIENTO DE LA DELIMITACIÓN:

1. Para este trabajo de delimitar y obtener sus parámetros se utilizara el software arc view. Presentamos a continuación la imagen satelital mostrando el borde de la microcuenca.

2. Para ello seguimos el criterio básico de encontrar primero el punto de evacuación de las aguas:

3. Debemos tomar en cuenta también que para delimitar nos basamos en delinear por los puntos más altos de la cuenca y seguiendo los conceptos de la línea divisoria que siempre debemos cortar las curvas de nivel en form perpendicular.

4. Y por ultimo cuando las curvas de nivel crecen y decrecen:

Punto de salida

CARACTERIZACIÓN DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA:

a) A continuación presentamos los parámetros obtenidos con la ayuda del software, los cuales nos servirán como base para encontrar los otros parámetros.

b) Como siguiente paso generamos nuestras aéreas parciales y dividiremos el área total en 6 polígonos donde las curvas de nivel estarán separadas cada 100m.

CARACTERISTICA Microcuenca

Area de la cuenca (km2) 8.366614

Perímetro de la cuenca 16.58Longitud del Cauce Principal (km) 5.14272

Longitud total del Cauce (km) 9.17743

Cota máxima (msnm) 5078

Cota mínima (msnm) 4501

Desnivel máximo (m) 577

Zonas hidromorficas y lagunas (km2) 0.36

Longitud mas larga cuenca (km) 2.80188

Area de nevados (km2) 0

PARAMETRO  

Coeficiente de compacidad 1.62

Factor de forma 1.03

Elevación mediana de la cuenca 4760

Elevación media de la cuenca 4769.977072Pendiente media de la cuenca (%) 20.59

Pendiente media del cauce principal (%) 11.22

densidad de drenaje 1.10

c) Cálculos realizados en Excel para determinar los porcentajes de las aéreas y los porcentajes acumulados de las aéreas tanto por encima como por debajo.

áreas parciales

%área acumulada por debajo

% área acumulada por encima

Cotas en msnm

Área en Km2.

% Área

4501 0 0 0 1004501-4600 0.620724 7.41905865 7.419058654 92.580941354600-4700 1.52189 18.1900348 25.60909348 74.390906524700-4800 1.80065 21.5218486 47.1309421 52.86905794800-4900 2.83365 33.8685399 80.99948199 19.000518014900-5000 1.46447 17.5037357 98.50321767 1.496782335000-5078 0.12523 1.49678233 100 0

8.366614 100

d) Curvas hipsométricas:

0 20 40 60 80 100 1204200

4400

4600

4800

5000

5200

Curva hipsometrica

Area acmulada (%)

cota

(msn

m)

0 20 40 60 80100

120420044004600480050005200

f(x) = − 4.91158129655267 x + 5035.79982394957R² = 0.969613814515963f(x) = 4.61081027550352 x + 4550.62478876503R² = 0.96960473355802

Curva hipsometricaarea acumulada % (-)Linear (area acumu-lada % (-))Area acum%(+)Linear (Area acum%(+))

Area acumulda(%)

Cota

s (m

snm

)

e) Poligono de frecuencias:

Gráfico de barras de áreas parciales (%) con respecto a altitudes (msnm) que las encierran.

4501-4600

4600-4700

4700-4800

4800-4900

4900-5000

5000-5078

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Poligono de Frecuencias

Series1

Superficie dominada

Cota

(m)

f) Altitud media (aritmética):

Hmed = (cota mayor + cota menor)/2

Hmed = 4789.5

g) Altitud media ponderada (H):

Se obtiene empleando ecuación:

Donde:

Si = Área parcial de terreno entre curvas de nivel seleccionadas.

hi =Altitud media de cada área parcial comprendida entre curvas de nivel

seleccionadas.

A = Área total de cuenca. Se obtiene mediante la siguiente fórmula:

Donde: =40077.8435

8.366614

cotas (m)hi (m) si (km2) hi*si

4501-4600 4550.5 0.620724 2824.604564600-4700 4650 1.52189 7076.78854700-4800 4750 1.80065 8553.08754800-4900 4850 2.83365 13743.20254900-5000 4950 1.46447 7249.12655000-5078 5039 0.12523 631.03397

40077.8435

H= 5009.7304

h) Índice de compacidad o coeficiente de Gravelious (Kc):Indica regularidad de forma de cuenca y su influencia en máximas crecidas.Kc = Perímetro de cuenca/Perímetro del círculo equivalenteKc = Coeficiente de Compacidad P = Perímetro de cuenca, en km.

A = Área de cuenca, en km2

H=∑ hiSi

A

K c =0.28*16.58*8.366614^ (-0.5)

Kc=1.6

i) Rectángulo equivalente:Rectángulo de igual área, perímetro, coeficiente de compacidad e hipsometría; relaciona perímetro y área de una cuenca, tratando de reducirla a dimensiones de un rectángulo.Curvas de nivel son rectas paralelas al lado menor, y desagüe de cuenca, que es un punto, queda convertido en lado menor del rectángulo.

Kc = Coeficiente de Compacidad A = Area de la cuenca L = Lado mayor del rectángulo =7.083

áreas parciales

altura del rectángulo

bases parciales de cada rectángulo

0.620724 1.18 0.526037291.52189 1.18 1.289737291.80065 1.18 1.525974582.83365 1.18 2.401398311.46447 1.18 1.241076270.12523 1.18 0.10612712

7.09035085

l = Lado menor del rectángulo =1.18L = Lado mayor del rectángulo =7.083

L=Kc√A1 ,12

{1+√1−(1 ,12Kc

)2}l=Kc√A1 ,12

{1−√1−(1,12Kc

)2}

j) Perfil longitudinal del curso de agua:Se obtiene graficando la longitud del cauce principal en metros versus la altura

(cotas). Para ello se tomo la distancia del cauce principal entre curva y curva,

se hallo la longitud acumulada y se procedió a graficar.

Los datos obtenidos fueron los siguientes;

01000

20003000

40005000

6000420044004600480050005200

f(x) = 0.104043668370678 x + 4521.62842351357R² = 0.975226449349181

perfil longitudinal del cauce principal

cotas (m)Linear (cotas (m))

longitud (Km)

altit

ud (m

snm

)

Entonces, la pendiente del cauce principal será la relación entre la altura total del

cauce principal (cota máxima menos cota mínima) y la longitud del mismo.

La ecuación de la recta fue la siguiente: y = 0.104x + 4521.

longitud de cuenca

altitud(m)

0 4501805.6 4600

1490.41 47002341.38 48004143.26 4900

5148.4 5078

k) Densidad de drenaje

Es la relación existente entre la longitud total de los cursos de agua de la cuenca en

Km. y su área total expresada en km2.

Dd=∑ Li

Ac

Dd = Lt / A

En nuestro caso, se calculo la longitud total de la cuenca utilizando arcview, y el área

total ya se tenía de datos. Se obtuvo el siguiente valor:

Dd = 1.1

OTROS PARAMETROS DE CUENCA

Factor de forma (Rf):

Es la relación entre el ancho medio y la longitud del cauce principal de la cuenca.

El ancho medio se obtiene dividiendo el área de la cuenca por la longitud del cauce principal.

Rf=8.366614/5.1427^2

Rf=0.316

Extensión media del escurrimiento superficial (Es)

Es=A/4Lt

Es=0.23

Densidad de cuencas (Dr)

Dr = R/A

Donde:

R= numero de ríos

R f = A

Lm2

R=4

Dr = 0.48

Grado de bifurcación, orden de cauce y orden de cuenca

Se define como:

Rb=Nu

Nu+1

En donde Nu es el número de segmentos de orden u

Es la razón entre el número de ramales entre dos ríos de órdenes consecutivo.

Orden Nº de Cauces

Orden 1 15Orden 2 4Orden 3 1

Rb1 = 3.75

Rb2 = 4

CONCLUSIONES

1.- Por el área de la cuenca podemos concluir de que se trata de una

microcuenca (8.36666km2), ya que las cuencas hidrográficas muchas

veces superan los 40km2.pero el concepto de delimitar la cuenca o una

Rb1,2=

N1

N2

Rb2,3=

N2

N3

micro cuenca es la misma ya que son regiones en la cual el agua de las

precipitaciones se dirigen a un cauce llamado el cauce principal y que

además tiene un punto de desembocadura. También podemos decir que

el área de la cuenca no depende de la longitud del rio principal sino más

bien de sus ramales que lo alimentan ya que son ellos los que se

extienden.

2.- Debido a la obtención de los parámetros podemos concluir que estos

son los que nos ayudan a poder entender el comportamiento del rio de

acuerdo a sus características físicas. Además podremos tomar

decisiones que puedan contribuir con el desarrollo de la población que

es beneficiada por este rio en el sentido de poder realizar infraestructura

para riego, como una bocatoma.

3.- de acuerdo a la pendiente obtenida esta posee una pendiente alta

esto debido a que la microcuenca ha sido tomada de la zona sierra del

Perú por ende podemos decir que genera gran erosión en el suelo y que

en épocas de venida hay que tomar ciertas decisiones para evitar

accidentes naturales como son los huaycos.

4.- La importancia de la pendiente media radica en que generalmente es

utilizado como uno de los parámetros que intervienen en el cálculo de

crecidas, ya que la pendiente influye en la velocidad de escurrimiento.ya

que en si el cauce principal posee según los tramos que se desee

estudiar diferentes pendientes ,pero para elanlisis y obtension de daots

se utilizara el valor de la pendiente media.