3 Caracterización de Cuenca Hidrológica A 2015.pdf

7/21/2019 3 Caracterizacin de Cuenca Hidrolgica A 2015.pdf

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Caracterizacin de una Cuenca Hidrolgica

INGENIERA CIVIL

Hidrologa Superficial

Ing Jos Len Aburto

Docente


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Caractersticas geomorfolgicaso Fisiogrficas

Se clasifican segn la manera en que condicionan: El Volumen de escurrimiento: rea, Tipo de Suelo,

Uso de Suelo, Tipo de vegetacin, etc. La velocidad de respuesta o de Concentracin: Orden

de Corrientes, Pendiente, Causes, etc.


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reaRazones de su importancia

a)Es un valor que se utilizar para muchos clculos en

varios modelos hidrolgicos b) Para una misma regin hidrolgica o regiones similares,

se puede decir que a mayor rea mayor caudal medio

c) El rea de las cuencas se relaciona en forma inversa con

la relacin entre caudales extremos: mnimos/mximos


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reaTamao de la cuenca

(km2)Descripcin

< 25 Muy pequea25 a 250 Pequea

250 a 500 Intermedia-pequea

500 a 2,500 Intermedia-grande

2,500 a 5,000 Grande

>5,000 Muy grande


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Longitud de la corriente principal ypermetro

La Longitud, de la cuenca puede estar definida como ladistancia horizontal del ro principal entre un punto aguas abajo

(estacin de aforo) y otro punto aguas arriba donde la tendenciageneral del ro principal corte la lnea de contorno de la cuenca.

El Permetrode la cuenca o la longitud de la lnea de divisoriade la hoya es un parmetro importante, pues en conexin con elrea nos puede decir algo sobre la forma de la cuenca.


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Ancho

El ancho se define como la relacin entre el rea (A) y lalongitud de la cuenca(L) y se designa por la letra W.

De forma que:

W=A / L


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Pendiente del cauce principal

Valor representativo del cambio de elevacin en el espaciode una cuenca de su cauce principal

La Pendiente es uno de los indicadores ms importantesdel grado de respuesta de una cuenca a una tormenta, pero

varia a lo largo del cauce, por ello es necesario considerardefinir una Pendiente Media.


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Mtodos para definir la PendienteMedia (Pm) del cauce principal

1. La Pm es igual al desnivel entre los extremos de lacorriente dividido entre su longitud medida en planta

De forma que:

Pm(%) = (Desnivel (H) / L)100

Elevacin (H)

Longitud o distancia (L)


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Determinar la Pendiente

Datos:

Elevaciones: Punto A = 145.75 m

Punto B = 217.32 m

Longitud medida en planta L = 872.65 m

A= 145.75m

B= 217.32m

L = 872.65m


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Determinar la Pendiente

A= 145.75m

B= 217.32m

L = 872.65m

Respuesta:

S(%) = (217.32 145.75)/ 872.65)100

S = 8.20 %


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Mtodos para definir la PendienteMedia (Pm) del cauce principal

2. La Pm es la de una lnea recta que, apoyndose en los

extremos de aguas debajo de la corriente, hace que setengan reas iguales entre el perfil del cauce y arriba ydebajo de dicha lnea

De forma que:

Pm(%) = (Desnivel (H) / L)100

Elevacin (H)


rea 1

rea 2

A1 = A2


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Mtodos para definir la PendienteMedia (Sm) del cauce principal

3. La Pm segn Taylor y Schwarz es considerando unaseccin transversal uniforme similar a la de un canal, conigual longitud y tiempo de recorrido que la pendiente encuestin

Elevacin (H)


Perfil del cauce

V1V2

V3

Vn

12

3

i

X


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Elevacin (H)


Perfil del cauce

V1V2

V3

Vn

12

3

i

X


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Y considerando que la velocidad por definicin es:

Vi = x/ti = k Si

Elevacin (H)


Perfil del cauce

V1V2

V3

Vn

12

3

i

X

x = Longitud del tramo iti = Tiempo de recorrido de ese tramo iVi = velocidad en ese tramo i

Vi

d d f l d


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Y si de esta igualdad despejamos el ti nos queda:

x = k Si ti = xti k Si

Elevacin (H)


Perfil del cauce

V1V2

V3

Vm

12

3

i

X

Vi

d d fi i l di


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Y considerando que la velocidad por definicin es:

V = L/T = k S

Elevacin (H)


Perfil del cauce

V1V2

V3

Vm

12

3

i

X

L = Longitud total del cauceT = Tiempo total de recorridoS = pendiente media

M d d fi i l P di


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Finalmente despejando Sm, nos queda, para tramos

iguales:m

Sm = 1/S1+ 1/S2+ 1/S3+..+ 1/Sn

Elevacin (H)


Perfil del cauce

V1V2

V3

Vm

12

3

i

X

m = L = 1 + 2 + 3 +.+ n

M d d fi i l P di


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Y Sm, para tramos diferentes:

LSm = l1/S1+ l2/S2+ l3/S3+..+ ln/Sn

Elevacin (H)


Perfil del cauce

V1V2

V3

Vn

12

3

i

X


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Caracterizacin de una Cuenca segn

Heras por su PendientePendiente(%)

Tipo de terreno

2 Llano

5 Suave

10 Accidentado medio

15 Accidentado

25 Fuerte Accidentado

50 Escarpado

> 50 Muy escapado


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Sistema de DrenajeEsta constituido por el ro principal y sus tributarios o elarreglo geomtrico de los cauces de las corrientes

naturales de la cuenca

1.- Orden de las Corrientes de Agua2.- Densidad de drenaje (Dd)

3.- Extensin media de la escorrenta superficial

4.- Sinuosidad de las corrientes de agua


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Refleja el grado de ramificacin o bifurcacin

dentro de la cuenca

1 1

21

1

1

1

2

1

3

Corrientes de:

Primer orden:

Pequeos canales que no tienentributarios

Segundo orden:

Cuando 2 corrientes de primerorden se unen

Tercer orden:

Cuando 2 corrientes de segundoorden se unen

De orden n+1:

Cuando 2 corrientes de orden n se

unen


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Es el No. De corrientes (C) por unidad de rea (A)

1 1

21

1

1

1

2

1

3

Dd = No. C / A


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2.- Densidad de drenaje (Dd)

Es la relacin entre la longitud total de los cursos deagua de la cuenca y su rea total

Dd = L/A , en km/km

En donde:

L = longitud total de las corrientes de agua, en km.

A = rea total de la cuenca, en km

(Dd) usualmente toma valores entre 0.5 km/km paracuencas con drenaje pobre hasta 3.5 km/km para cuencasexcepcionalmente bien drenadas


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3.- Extensin media de la escorrentasuperficial

Es la distancia media en que el agua de lluviatendra que escurrir sobre los terrenos de lacuenca

A = 4lL l = A/4L

En donde:

l = extensin media de la escorrenta superficial,en km.

L = longitud total de las corrientes de agua, en km.

A = rea de drenaje total de la cuenca, en km


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4.- Sinuosidad de las corrientes de agua

Es la relacin entre la longitud del rio principalmedida a lo largo de su cause, L y la longitud del

valle del rio principal medida en lnea curva orecta, LT

S = L/LTValor adimensional esteparmetro da una medida de la

velocidad de la escorrenta del

agua a lo largo de la corriente.Un valor de S menor o igual a 1.25indica una baja sinuosidad. Sedefine, entonces, como un rio conalineamiento recto


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Este factor indica como se regula la concentracin delescurrimiento superficial.

Caracterstica Importante debido a que determina eltiempo que toma el agua desde los lmites extremos de la

cuenca hasta llegar a la salida de la misma o punto deconcentracin


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A).- ndice de Gravelius o Coeficiente de Compacidad (Kc)

Es la relacin entre el permetro de la cuenca y el permetro de lacircunferencia de un crculo de rea igual a la de la cuenca

A= r r = (A/) Kc= P/(2r)

Sustituyendo en la formula de Kc el radio

Kc= P/(2(A/))

En donde:

P= permetro de la cuenca, en km

A= rea de drenaje de la cuenca, en km


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Forma de la Cuenca


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Forma Oblonga de la Cuenca


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A).- ndice de Gravelius o Coeficiente de Compacidad (Kc)

Su valor ser mayor que la unidad y crecer con la

irregularidad de la forma de la cuenca.

A medida que su Kc tiende a 1, es decir cuando tiende a serredonda, la peligrosidad de la cuenca a las crecidas es mayor,

porque las distancias relativas de los puntos de la divisoria con

respecto a uno central, no presenta diferencias mayores y el

tiempo de concentracin se hace menor, por lo tanto mayorser la posibilidad de que las ondas de crecidas sean

continuas.


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B).- Factor de Forma (Kf) de Horton

Es la relacin entre el ancho medio y la longitud axial de lacuenca. La longitud axial se mide cuando se sigue el curso del

agua ms largo desde la desembocadura hasta la cabecera msdistante de la cuenca

Kf= W/L W = A/L Kf= A/L

En donde:

W = ancho medio, en km

A = rea de drenaje de la cuenca, en km

L = longitud axial de la cuenca, en km.


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B).- Factor de Forma (Kf) de Horton

Cuando IF es similar a 1, representa una cuenca de forma

redondeada. La cuenca con IF bajo, se caracteriza por ser unacuenca alargada, que con un colector de mayor longitud que latotalidad de los tributarios, estar sujeta a crecientes de menormagnitud. Una cuenca de forma triangular, con dos vrtices en lascabeceras, afluentes de similar longitud y sincronismo en lallegada, provocar crecidas ms significativas.

Una cuenca, con factor de forma bajo est menos sujeta acrecientes que otra del mismo tamao pero con mayor factor de

forma


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Factores de forma de Horton

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