HIDROLOGIA Forma Cuenca

5/25/2018 HIDROLOGIA Forma Cuenca

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Universidad Nacional de Cuyo

Facultad de Ingeniera

Ingeniera Civi l

HIDROLOGIA I

UNIDAD 4: LAS CUENCAS DE APORTE

Ing. Carlos D. SEGERER

Ing. Esp. Rubn VILLODAS

2006


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NDICE DE TEMAS

UNIDAD 4: LAS CUENCAS DE APORTE ............................................................................................................. 4-1TEMA 4.a: DEFINICION Y CONCEPTOS CLASICOS..................................................................................... 4-1

4.a.1. DEFINICIN.................................................................................................................................... 4-14.a.2. DIVISORIAS.................................................................................................................................... 4-1

4.a.2.i. Trazado...................................................................................................................................... 4-14.a.3. TIEMPO DE CONCENTRACIN.................................................................................................... 4-24.a.4. CARACTERISTICA DE LAS CUENCAS ........................................................................................ 4-2

4.a.4.i. Generalidades............................................................................................................................ 4-24.a.4.ii. Planos de las Cuencas .............................................................................................................. 4-24.a.4.iii. Condiciones Climticas.............................................................................................................. 4-2

TEMA 4.b: CARACTERSTICA CONSTANTES DE LAS CUENCAS............................................................... 4-34.b.1. DATOS BSICOS........................................................................................................................... 4-34.b.2. FORMA. .......................................................................................................................................... 4-4

4.b.2.i. ndice de Compacidad ............................................................................................................... 4-44.b.2.ii. Alejamiento Medio...................................................................................................................... 4-44.b.2.iii. Factor de Forma......................................................................................................................... 4-54.b.2.iv. Otros Parmetros....................................................................................................................... 4-5

4.b.3. RELACIONES REA-ELEVACIN ................................................................................................ 4-54.b.3.i. Curva Hipsomtrica.................................................................................................................... 4-64.b.3.ii. Diagrama de Frecuencias Altimtricas...................................................................................... 4-74.b.3.iii. Rectngulo Equivalente............................................................................................................. 4-74.b.3.iv. Altitudes caractersticas ............................................................................................................. 4-84.b.3.v. Orientacin de la Cuenca........................................................................................................... 4-94.b.3.vi. Pendiente de la Cuenca............................................................................................................. 4-94.b.3.vii. Cauce Principal........................................................................................................................ 4-124.b.3.viii.Red de Drenaje........................................................................................................................ 4-134.b.3.ix. Relaciones Tiempo - rea........................................................................................................ 4-204.b.3.x. Geologa................................................................................................................................... 4-21

4.b.4. CARACTERSTICAS VARIABLES DE LAS CUENCAS............................................................... 4-214.b.4.i. Generalidades.......................................................................................................................... 4-214.b.4.ii. Cubierta.................................................................................................................................... 4-224.b.4.iii. Condiciones del Suelo ............................................................................................................. 4-224.b.4.iv. Vasos de Almacenamiento ...................................................................................................... 4-22

NDICE DE FIGURAS

Figura 18. Curva Hipsomtrica de una Cuenca .................................................................................................... 4-6Figura 19. Curvas Hipsomtricas Caractersticas del Ciclo de Erosin de una Cuenca ...................................... 4-7Figura 20. Diagrama de Frecuencias Altimtricas de una cuenca........................................................................ 4-7Figura 21. Rectngulo Equivalente de una Cuenca.............................................................................................. 4-8Figura 22. Pendiente Media de una Cuenca....................................................................................................... 4-10Figura 23. Pendientes Medias del Cauce Principal............................................................................................. 4-13Figura 24. Nmero de Orden de Cauces de Horton ........................................................................................... 4-14Figura 25. Leyes Geomorfolgicas de Horton..................................................................................................... 4-15Figura 26. Ley de las reas de Subcuencas....................................................................................................... 4-18Figura 27. Lneas Iscronas................................................................................................................................ 4-20Figura 28. Diagrama de reas entre Iscronas................................................................................................... 4-21

NDICE DE CUADROS

Cuadro 7: Escala de Planos segn Superficie de la Cuenca ............................................................................... 4-3Cuadro 8: Clasificacin de Terrenos segn Pendiente Media............................................................................ 4-11


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Unidad 4 4-1

Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ingeniera Ctedra: Hidrologa I

UNIDAD 4: LAS CUENCAS DE APORTE

TEMA 4.a: DEFINICION Y CONCEPTOS CLASICOS

4.a.1. DEFINICIN

Los problemas prcticos de hidrologa conciernen, muy a menudo, a extensiones de terreno limitadas ala porcin del mismo que vierte a un curso de agua determinado. Las caractersticas topogrficas,geolgicas y geomorfolgicas de tales superficies tienen una incidencia muy marcada en sucomportamiento hidrolgico, resultando de sumo inters prctico, precisarlas numricamente tantocomo sea posible.

Se define como cuenca vertiente, cuenca de aporte, cuenca de drenaje o simplemente cuenca de un ro(permanente o temporario), considerado en un punto dado de su curso, al rea limitada por el contornoen el interior del cual el agua precipitada escurre por su superficie, se concentra y pasa por el puntodeterminado del cauce.

Surge de esta definicin que el concepto de cuenca se halla ligado no slo al rea encerrada y al cauce

principal, sino tambin a un punto o seccin concreta del mismo, a la que se denomina seccin decontrol o punto de concentracin. Si se desea referir toda la cuenca de un ro, la seccin de control serala desembocadura, o bien la confluencia con otro ro.

Una cuenca vertiente funciona como un sistema colector encargado de recoger las aguas precipitadassobre aqulla y conducirlas hacia la seccin de control. Este transporte va acompaado de prdidas deagua y retardos en el escurrimiento, que dependen fundamentalmente de las caractersticas fsicas dela cuenca.

Desde este punto de vista, la cuenca vertiente se caracteriza por su morfologa (forma, relieve, red dedrenaje), la naturaleza del suelo y la cubierta vegetal. La dificultad radica en expresar esta influencia enparmetros vlidos que sean representativos de aquel modo de accin; el problema no est anresuelto en general y es probable que tal solucin no exista, al menos de una manera matemtica

utilizable.Sin embargo, se puede establecer un cierto nmero de ndices susceptibles de servir, al menos comopunto de partida, en la clasificacin de las cuencas y para facilitar, por analoga, los estudios de larespuesta de las mismas ante la ocurrencia de precipitaciones, sobre todo las de mayor intensidad.

4.a.2. DIVISORIAS

4.a.2.i. Trazado

Cada cuenca est separada de las que la rodean por una lnea divisoria de las aguas, entendiendo portal a la lnea de contorno de la cuenca vertiente relativa a un punto del cauce principal. La lnea divisoriade las aguas se traza en un plano con curvas de nivel, segn las lneas de mximas alturas quebordean la cuenca y las caractersticas locales de las superficies vertientes.

El concepto as definido corresponde al de una cuenca vertiente topogrfica, es decir aquella cuyadivisoria est dada por los puntos de mximas alturas que dividen las aguas hacia uno u otro lado.

Si el terreno fuera permeable, aguas ya infiltradas podran pasar de una a otra vertiente topogrfica,dando lugar a una lnea divisoria real desplazada de la anterior, a la que se denomina divisoriahidrogrfica.

Por lo general, y a los efectos prcticos de la determinacin de los parmetros que requieren losproyectos hidrulicos, la eventual diferencia carece de importancia, sobre todo para cuencas ubicadasen zonas de relieve accidentado, por lo que en la casi totalidad de tales casos, se considera la cuencavertiente coincidente con la topogrfica.

Las reglas prcticas para el trazado de la divisoria topogrfica son las siguientes:

a) La lnea divisoria corta ortogonalmente a las curvas de nivel.


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Unidad 4 4-2


b) Cuando la divisoria va aumentando su altitud, corta a las curvas de nivel por su parteconvexa.

c) Cuando la altitud de las divisorias va disminuyendo, corta a las curvas de nivel por su partecncava.

d) Si se corta el terreno con un plano vertical normal a la divisoria, el punto de interseccin consta ha de ser el punto de mayor altitud de la curva de interseccin del terreno con el plano.

e) Como comprobacin, la lnea divisoria nunca debe cortar a un ro, arroyo o vaguada, exceptoen el punto de concentracin relativo a la divisoria trazada.

4.a.3. TIEMPO DE CONCENTRACIN

Se define como tiempo de concentracin de una cuenca en una seccin de control determinada, altiempo que tarda en llegar hasta dicha seccin, una gota de agua que iniciase su recorrido en el puntoms lejano de la cuenca.

Su determinacin puede efectuarse, ya sea mediante la aplicacin de los criterios de la hidrulica deros, estimando los caudales y la rugosidad, y midiendo adems las pendientes y seccionestransversales ms representativas de los cauces; o bien, por el empleo directo de frmulas propuestas

al efecto por diversos autores, en cuyo caso deber tenerse muy en cuenta si las mismas son deaplicacin para la cuenca bajo estudio, en funcin de las caractersticas propias de sta frente a lostrminos que intervienen en la configuracin de la expresin a aplicar.

4.a.4. CARACTERISTICA DE LAS CUENCAS

4.a.4.i. Generalidades

Eventos meteorolgicos similares pueden traducirse en escurrimientos y crecidas de caractersticasdiferentes en cuencas distintas, aunque las mismas sean contiguas. Por otra parte, en muchos casos sehace necesario extrapolar los registros obtenidos para ciertas cuencas, a otras que ubican en la mismaregin, y de las que se carece de datos propios. La confiabilidad de estas transposiciones depender

fundamentalmente de los parmetros que se utilicen, seleccionados entre todos los que caracterizan lascuencas que se comparan.

Un adecuado conocimiento de la influencia de las caractersticas de la cuenca en el proceso deformacin de los escurrimientos y de las crecidas, constituye tambin la base para estimar los efectosque tendrn las modificaciones reales o potenciales que pueden producirse dentro de la misma porcambios en el uso del suelo, regulacin de cauces, construccin de reservorios, etc.

4.a.4.ii. Planos de las Cuencas

A fin de estudiar las condiciones de escurrimiento y de definir modelos matemticos o fsicos de unacuenca, resulta requisito imprescindible la confeccin de diversos planos de la misma, conteniendofundamentalmente los siguientes aspectos: topografa, red de drenaje, tipos de suelos, vegetacin,

estructura geolgica superficial, prcticas de uso del suelo y obras de atenuacin de crecidas.La escala ms adecuada para estos planos depende de la extensin propia de la cuenca o conjunto decuencas bajo estudio, de la variabilidad de los elementos representados y del tipo de problema aestudiar. En trminos generales, escalas de 1:25.000; 1:50.000 1:100.000 suelen ser enteramenteaceptables, salvo el caso de cuencas relativamente pequeas o de estudios especiales, o por elcontrario, de cuencas muy extensas en que puede llegarse a escalas de 1:500.000.

Las fotografas areas resultan un complemento sumamente til, y en muchos casos puedenreemplazar a los planos y reducir la densidad de determinadas investigaciones de campaa.

4.a.4.iii. Condiciones Climticas

El rgimen de escurrimiento puede ser considerado como parte de las condiciones climticas,determinado a su vez por otros elementos de esa naturaleza (regmenes trmico y de precipitaciones) ypor las caractersticas de la cuenca.


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Con respecto al tipo de informacin requerida para la consideracin de las condiciones climticas engrandes cuencas de ros de llanura, pueden distinguirse dos niveles:

a) Para cualquier tipo de estudios de escurrimiento, debe contarse con planos que indiquen losvalores promedio (de un largo perodo de aos) de la precipitacin anual y de la acumulacinde nieve, cuando corresponda.

b) En caso de estudios particulares y de detalle, se requerirn datos adicionales, tales como:

distribucin de la precipitacin a lo largo del ao, valores de las precipitaciones mximasabsolutas registradas y su distribucin temporal, promedios y extremos de la temperatura delaire durante el perodo de fusin de las nieves, etc.

Para el anlisis de los aspectos meteorolgicos correspondientes a pequeas cuencas de tipotorrencial, la informacin fundamental deber centrarse en las caractersticas de cada tormenta demagnitud, individualmente considerada, definiendo su intensidad y distribucin areal, evolucin en eltiempo, y velocidad y direccin de desplazamiento. En este tipo de estudios carecen de utilidad losvalores anuales de precipitacin o sus promedios.

Las escalas de los planos donde se indiquen los parmetros meteorolgicos, se debern seleccionar deacuerdo a la variacin areal del elemento considerado, pudiendo ser por lo general, menor que lasindicadas en el apartado anterior para los restantes factores. En regiones montaosas podrn sernecesarios diagramas caracterizando la variacin del parmetro respectivo con la altura.

TEMA 4.b: CARACTERSTICA CONSTANTES DE LAS CUENCAS

4.b.1. DATOS BSICOS.

Con el fin de estudiar la afinidad hidrolgica entre cuencas comparables, se han introducido diversosconceptos grficos e ndices que ponen en evidencia sus caractersticas ms salientes desde distintospuntos de vista. Para su determinacin es necesario conocer, como parmetros bsicos de partida, lossiguientes datos fsicos de la cuenca:

Superficie total de la cuenca (A), en km

Permetro del contorno de la cuenca (P), en km Longitud del cauce principal de la cuenca ( CL ), en km

Cota del punto ms alto del cauce principal

Cota del punto ms alto de la cuenca (Hmx).

Cota de la seccin de control (o menor de la cuenca) (Hmin).

Como orden de magnitud de la escala de los planos a utilizar para tales determinaciones, puedeconsiderarse la siguiente distribucin tentativa:

Cuadro 7: Escala de Planos segn Superficie de la Cuenca

Superficie de la cuenca (km) Escala

A < 100 1: 25.000

100 < A < 1.000 1: 50.000

1.000 < A < 5.000 1:100.000

5.000 < A < 10.000 1:250.000

A > 10.000 1:500.000

El rea de la cuenca se obtiene directamente planimetrando el plano, una vez efectuada la demarcacinde la divisoria de las aguas que la encierra, o por integracin grfica sobre un plano digitalizado.

En caso de cuencas muy llanas debe prestarse especial atencin a la correcta identificacin del

contorno de la cuenca, dado que modificaciones en el uso del suelo o en el sistema de drenajes,pueden tener efectos apreciables sobre los lmites y la parte activa de la cuenca. En regiones de estascaractersticas, con divisorias de difcil definicin, suele ser de utilidad el efectuar reconocimientos


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areos durante la formacin de las crecidas, en cuyo caso las fotografas resultantes pueden mostrarclaramente la direccin del flujo superficial.

Desde el punto de vista de la formacin del escurrimiento, la divisoria superficial (topogrfica) es designificacin primordial; sin embargo, para problemas de separacin del flujo de base, el conocimientode la divisoria subsuperficial (hidrogrfica) puede ser eventualmente necesaria. En cuencas demontaa, la consideracin de esta ltima (en el eventual caso de existir), es irrelevante.

4.b.2. FORMA.

Toda cuenca tiene siempre un rea y un permetro perfectamente definidos, pero dos cuencas de igualrea, no necesariamente deben tener igual comportamiento hidrolgico, dada la diversidad de formasque pueden adoptar.

Para clarificar el concepto, basta considerar dos cuencas de reas iguales, una muy alargada y la otracon tendencia a una configuracin circular. Resulta evidete que el tiempo de concentracin variarnotoriamente de un caso a otro, dada la diferente magnitud de la distancia a recorrer, lo que influirsobre la escorrenta, y en especial, la configuracin del hidrograma resultante de una precipitacindada.

Se han efectuado numerosos esfuerzos para tratar de descubrir el efecto de la forma, por medio de unslo valor numrico. La mayora de las cuencas tienden a tener la forma de una pera; sin embargo, loscondicionantes geomorfolgicos conducen a numerosas desviaciones de esta configuracin.

La forma de una cuenca puede ser caracterizada por medio de diversos ndices y parmetros,pasndose a considerar los ms usuales.

4.b.2.i. ndice de Compacidad

De las consideraciones anteriores se desprende que la relacin entre el rea (A) y el permetro (P),tiene notoria influencia en la respuesta hidrogrfica de una cuenca.

El ndice ms usualmente admitido para representar esta caracterstica es el coeficiente de compacidadde Gravelius o simplemente ndice de Compacidad, que queda definido por la relacin entre el

permetro de la cuenca y el permetro de un crculo de igual rea ( oP ):

/59/ oo

C AA;P

PI ==

Teniendo en cuenta que:

/60/ A**2r**2P;r*A o2

o ===

y reemplazando en /59/:

/61/A

P282.0

A**2

PPP

Io

C =

==

A igualdad de rea, el crculo es la figura de menor permetro; por lo tanto, en cualquier caso estecoeficiente ser mayor que la unidad y tanto ms prximo al valor uno cuanto la cuenca se aproximems a la forma circular. y ms alejado de l cuando la cuenca tenga una forma ms irregular en relacincon el crculo.

4.b.2.ii. Alejamiento Medio

Queda definido por la relacin:

/62/A

LA CJ =

Para una cuenca de planta cuadrada, si el cauce principal tuviese la longitud de una arista, resultara1AJ = ; en cambio, si se desarrollase segn la diagonal el coeficiente sera 41,1AJ = , con lo que este

ndice relaciona el recorrido de los cauces colectores del drenaje en el interior de la cuenca.


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4.b.2.iii. Factor de Forma

Horton sugiri un factor adimensional de forma (F), como ndice de la forma de una cuenca,determinado por la expresin

/63/2L

AF=

Donde:A es el rea de la cuenca

L la longitud de la cuenca, que se define como la distancia entre la salida y el punto msalejado, cercano a la cabecera del cauce principal, medida en lnea recta.

Este ndice, o su recproco, han sido ampliamente utilizados como indicadores de la configuracin delhidrograma unitario.

La relacin que surge de la expresin /63/ no implica una suposicin especial de la forma de la cuenca.Para un crculo 79.0F= ; para un cuadrado, con la salida en el punto medio de uno de sus lados,

00.1F= ; y para el cuadrado con le salida en un vrtice, 50.0F= . Los valores correspondientes a otrasformas geomtricas pueden ser deducidos fcilmente.

4.b.2.iv. Otros Parmetros.

Aunque menos frecuentemente empleados, otros parmetros o dimensiones caractersticas de unacuenca citados en la bibliografa especializada son:

Ancho Mximo

El ancho mximo de la cuenca (E), que generalmente pasa prximo al centro de gravedad de la misma.

Ancho Medio

El ancho medio de la cuenca, est definido por la relacin:

/64/C

m LAB =

Longitud de la Cuenca

La longitud de la cuenca (L), ya definida en 4.b.2.iii.

Longitud al Centro de Gravedad

La longitud al centro de gravedad de la cuenca (La), que corresponde a la distancia medida en lnearecta desde el punto de concentracin, al baricentro de la figura geomtrica que corresponde a lacuenca, o hasta la proyeccin de este punto sobre el cauce principal.

4.b.3. RELACIONES REA-ELEVACIN

El relieve de una cuenca queda perfectamente representado por las curvas de nivel, pero en ocasiones,su trazado es sumamente complejo, conteniendo demasiados datos para cuantificar la caracterizacinaltimtrica de la cuenca.

Por ende resulta de inters introducir diversos procedimientos que permitan poner de manifiesto, enforma ms sintetizada y adecuada a los fines que surgen de las necesidades prcticas de clculo, ladistribucin de la cuenca vertiente (en km y en % de la superficie total) por intervalos de altura.

Las reas parciales entre curvas de nivel se obtienen por iguales procedimientos a los indicados en4.b.1 para la medicin del rea total de la cuenca. A los fines de determinar la equidistancia a

considerar entre curvas de nivel (N), para medir las reas parciales, se determina el siguiente valorconvencional:


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/65/6

HHN mnmx

=

Si N est comprendido entre 100 y 200 se consideran las reas parciales encerradas entre curvas denivel con equidistancia igual a 100 metros, si N est comprendido entre 200 y 300, se consideran lascurvas de nivel con una equidistancia de 200 metros y as sucesivamente.

4.b.3.i. Curva HipsomtricaConsiste en la curva que resulta de representar, en abscisas, la superficie de la cuenca que se halla porencima de las cotas de altura indicadas en ordenadas, representando las superficies dominadas porsobre cada cota (Figura 18).

Se puede considerar esta curva como una especie de perfil de la cuenca, y su pendiente media,expresada en m/km, resulta un parmetro sinttico de comparacin del relieve de diversas cuencas.

Figura 18. Curva Hipsomtrica de una Cuenca

910

935

960

985

1 010

1 035

1 060

0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 1 750 2 000 2 250 2 500 2 750 3 000 3 250 3 500

rea Sobre la Cota [ ha ]

Cota[msnm]

Hmin

Hmx

A0

De esta curva se puede extraer una importante relacin, y es la Relacin Hipsomtrica :

/66/I

SH A

AR =

donde:

SA rea sobre la curva hipsomtrica

IA rea bajo la curva hipsomtrica.

Segn Strahler, la importancia de esta relacin reside en que es un indicador del estado de equilibriodinmico de la cuenca. As, cuando 1RH = , se trata de una cuenca en equilibrio morfolgico.

La Figura 19 muestra tres curvas hipsomtricas correspondientes a otras tantas cuencas que tienenpotenciales evolutivos distintos. La curva superior (curva A) refleja una cuenca con un gran potencialerosivo; la curva intermedia (curva B) es caracterstica de una cuenca en equilibrio; y la curva inferior(curva C) es tpica de una cuenca sedimentaria. Quedaran, as, representadas distintas fases de la vidade los ros:

curva A: fase de juventud

curva B: fase de madurez

curva C: fase de vejez


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Figura 19. Curvas Hipsomtricas Caractersticas del Ciclo de Erosin de una Cuenca

4.b.3.ii. Diagrama de Frecuencias Altimtricas

Puede ser trazado para reemplazar a la curva hipsomtrica, e indica, en un diagrama de formaescalonada, las superficies (en km y en %) comprendidas en intervalos constantes de altura (Figura20).

Figura 20. Diagrama de Frecuencias Altimtricas de una cuenca

0% 3% 6% 9% 12% 15% 18% 21% 24% 27%

650

725

800

875

950

1025

1100

Cota[msnm]

rea [ % , km ]

4.b.3.iii. Rectngulo Equivalente

Se suele admitir que una cuenca se comporta, hidrolgicamente, de modo anlogo a un rectngulo quetuviera la misma rea y permetro y, por tanto, igual ndice de Compacidad e igual distribucin de alturas(o sea igual Curva Hipsomtrica).

Se trata en consecuencia de una transformacin puramente geomtrica de la cuenca en un rectngulode igual rea y permetro, con lo que las curvas de nivel se convierten en rectas paralelas a los lados

menores, siendo stos la primera y ltima curva de nivel, quedando asimismo las pendientes de lacuenca sustituidas por las pendientes del rectngulo; el desage de la cuenca real, que es un punto,queda convertido en el lado menor que corresponde a la cota mnima.


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Figura 21. Rectngulo Equivalente de una Cuenca

Para calcular el lado mayor (Lr) y el lado menor (lr) del rectngulo equivalente, se parte del rea y delpermetro de la cuenca. Dado que:

/67/ ( )Lr

AlrAlr*Lr;PlrLr*2 ===+

puede despejarse y reemplazarse:

/68/

( )

=+=

=+

+=

+==+

22

2

2

PA*1611

4P

4A*16PP

lrLr

0A*2Lr*PLr*2

Lr

A*2Lr*2

Lr

ALr*2PlrLr*2

Es usual expresar los valores de Lr y lr en funcin del rea A y del ndice de Compacidad. Teniendopresente que, segn la /61/:

/69/2

C2

C

C

13.1

I

A*16

P

13.1

A*I

4

P

A

P282.0I

=

=

=

Reemplazando en /68/ resulta:

/70/

=

2

C

C

I

13.111

13.1

A*I

lr

Lr

4.b.3.iv. Altitudes caractersticas

La mayor parte de los factores meteorolgicos e hidrolgicos (precipitaciones, temperaturas, caudalesespecficos, etc.), se hallan ntimamente relacionados con la altitud. Sin embargo, a los efectos prcticosdel presente estudio es necesario destacar que la altitud de una cuenca tiene mayor importanciarespecto a la escorrenta (efecto de evaporacin y precipitacin, efecto de nieve), incidiendo por lo tantoms en lo atinente al tipo de crecidas, que en lo relativo a su magnitud.

Altitud Media


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Unidad 4 4-9


La altitud media de la cuenca (HO) puede ser determinada mediante la expresin

/71/A

h*aH

n

1iii

O

==

donde:

ai son las reas parciales comprendidas entre las curvas de nivel del plano topogrfico

hi son las alturas medias entre las dos curvas de nivel consecutivas que encierran el rea ai

En forma expeditiva, la altitud media de una cuenca puede determinarse en correspondencia con laordenada media de la curva hipsomtrica.

Altitud Ms Frecuente

Corresponde al intervalo de abscisa mxima del diagrama de frecuencias altimtricas.

Altitud de Frecuencia Media

Es la altura correspondiente al punto de abscisa media de la curva hipsomtrica.

4.b.3.v. Orientacin de la Cuenca

En ocasiones puede resultar importante incluir entre los parmetros destinados a definir lacaracterizacin integral de una cuenca, los referentes a su orientacin, que puede tener incidencia enrelacin a:

los efectos de la direccin del movimiento de los frentes de precipitacin

la direccin de los vientos dominantes en la regin

4.b.3.vi. Pendiente de la Cuenca

El gradiente de pendiente de una cuenca tiene importancia dado que, indirectamente, a travs de lavelocidad del escurrimiento, influye en el tiempo de concentracin. Por ello, puede resultar de inters,en lugar de representar todo el relieve mediante una curva o un rectngulo, definirlo por un valordeterminado o un ndice que sintetice la pendiente de la cuenca.

Pendiente Media de la Cuenca

Es la meda ponderada de todas las pendientes correspondientes a reas elementales en las que sepudiese considerar constante la mxima pendiente. Puede determinarse mediante los siguientesprocedimientos:

Longitud de Curvas de Nivel

Un primer procedimiento para determinar la pendiente media de una cuenca en funcin de laslongitudes de las curvas de nivel y de la equidistancia entre ellas (h), parte de considerar tres curvasde nivel consecutivas, de cotas i+h, i y i-h a cada una de las cuales se atribuye una faja de rea de lacuenca (Figura 22). A esta fraccin de rea se la denominar a i, y a la longitud de la curva de nivel quele corresponde Li.

En estas condiciones, el rea total de la cuenca y la longitud total de las curvas de nivel sern,respectivamente:

/72/ ==

==n

1ii

n

1ii LL;aA

y, si se designa por di al ancho medio de la banda de rea considerada, su valor resultar de

/73/i

ii L

ad =


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Unidad 4 4-10


Figura 22. Pendiente Media de una Cuenca

i+ h

di

i- h

i

h

h

di

i- h

h

i

i+ h

La pendiente media de la cuenca puede as obtenerse calculando la pendiente media de cada una deestas bandas y efectuando luego la ponderacin entre todas ellas. A tales fines, pueden dibujarse las

curvas de nivel correspondientes a las cotas intermedias 2hi + y 2hi . La pendiente media si dela faja considerada ser as el cociente entre el desnivel entre los extremos y el ancho medio, o sea

/74/i

i

ii a

h*L

d

hs

=

=

Efectuando la ponderacin, la pendiente media de la cuenca resultar:

/75/A

L*h

a

L*h

a

h*L

a

a*a

h*L

a

a*ss

n

1ii

n

1ii

n

1ii

n

1ii

n

1ii

n

1ii

i

i

n

1ii

n

1iii

m

=

=

=

==

=

=

=

=

=

=

=

=

Si se tiene en cuenta que a las curvas de nivel extremas (la ms alta y la ms baja) le corresponde slola mitad de una faja, la pendiente media de la cuenca, expresada en porcentaje resultar

/76/

( )100*

A

LLL21

*h

s

1n

2iin1

m

++

=

=

Si existiesen variaciones considerables en las pendientes interiores de la cuenca a lo largo de unamisma curva de nivel, la expresin anterior debera ser aplicada a las diferentes partes de la cuenca enforma separada. Este mtodo exige una medicin cuidadosa de las longitudes de las curvas de nivel,sin rectificar sus sinuosidades.

Mtodo Simplificado

Las dificultades que resultan de las mediciones referidas en el mtodo anterior, llevaron a la formulacinde un procedimiento simplificado, en el cual se parte de la misma expresin /76/, pero aplicada a ladeterminacin de la pendiente media del rectngulo equivalente:

/77/

( ) ( )

[ ] [ ]Lr

HHLr

1n*hlr*Lr

1nlr*hlr*Lr

11lr*h

s

lr*Lr

lrlrlr21

*h

A

LLL21

*h

s

mnmx

1n

2im

1n

2i

1n

2iin1

m

===

+

=

=

++

=

++

=

=

=

=


13/24

Unidad 4 4-11


Resulta as una expresin para la pendiente que resulta de dividir la diferencia entre la cota de lospuntos ms alto y ms bajo de la cuenca por la longitud del lado mayor del rectngulo equivalente.

Si bien aparece as la pendiente en forma muy sencilla, su valor puede resultar ser poco significativo, yaque para cualquier perfil hipsomtrico que se tenga, se obtendr, mediante la aplicacin de la /77/, elmismo valor. En virtud de ello su empleo est limitado a estudios comparativos entre cuencas, y no parahallar un valor representativo de una cuenca determinada.

Mtodo de las Cuadrculas

La pendiente media de una cuenca puede ser tambin determinada, con mayor aproximacin a larealidad, por medio del mtodo de las cuadrculas, para lo cual se superpone sobre el plano topogrficouna cuadrcula que contenga una cantidad adecuada de intersecciones (un par de decenas en cuencaspequeas a aproximadamente un centenar en las mayores).

En cada punto de interseccin se calcula la distancia mnima entre curvas de nivel adyacentes,calculando luego y promediando, los valores de las pendientes en cada uno de ellos.

Curva Hipsomtrica

Aplicando a la curva hipsomtrica el procedimiento indicado en el ltimo prrafo del apartado queexplica la pendiente media del cauce principal (Figura 23), se obtiene un parmetro representativo de lapendiente de la cuenca, expresado en m/km.

Diagrama de Frecuencia de Pendientes

El Mtodo de las Cuadrculas, indicado anteriormente, permite, si se desea, establecer la distribucin defrecuencias de las pendientes, en lugar de representar toda la cuenca por un valor de pendientepromedio nico. Para ello se representa una curva de distribucin de frecuencias, llevando en un ejependientes y en el otro frecuencias (individuales o acumuladas). La curva o diagrama as obtenidopermite poner de manifiesto el rango de pendientes predominantes.

Clasificacin de los Terrenos segn su Pendiente

Las distintas denominaciones de los terrenos, segn la magnitud de sus pendientes medias, usualmenteadoptadas, son las siguientes:

Cuadro 8: Clasificacin de Terrenos segn Pendiente Media

Pendientes Medias Terrenos

0 % a 3 % Llano

3 % a 7% Suave

7 % a 12 % Medianamente accidentado

12 % a 20 % Accidentado

20 % a 35 % Fuertemente accidentado

35 % a 50 % Muy fuertemente accidentado

50 % a 75 % Escarpado

> 75 % Muy escarpado

ndice de Pendiente.

Otro criterio, propuesto por diversos autores, es el de calcular el ndice de pendiente (I P), que permiteobtener un nmero caracterstico para definir la pendiente real, sirviendo slo a fines comparativos conotras cuencas.

Se deduce del rectngulo equivalente, y viene dado por la expresin:

/78/( )

Lr

hh*aI

n

2I1iii

P

=

=


14/24

Unidad 4 4-12


Siendo hilas cotas de las n curvas de nivel consideradas.

4.b.3.vii. Cauce Principal

En diversos clculos de la respuesta de la cuenca frente a la ocurrencia de precipitaciones sobre lamisma, resulta necesaria la individualizacin de su cauce principal, y la posterior determinacin de sulongitud y su pendiente.

El primer problema que se plantea para ello, es distinguir el ro o cauce principal, de sus afluentes, loque si bien no suele ofrecer inconvenientes en el tramo inferior, en que la diferencia es por lo generalclara por sus dimensiones y la proximidad de la seccin de control; es a veces difcil en el curso medio ysobre todo en el superior, en que las caractersticas propias de todos los cauces (tanto principal comoafluentes), tienden a asemejarse.

Desde ya, no resulta aplicable en hidrologa el criterio de definir la importancia relativa de los cursos deagua de acuerdo a su toponimia o relevancia regional, en que reciben nombre los ros generalmente sise hallan cerca de accidentes caractersticos (manantiales o vertientes, asentamientos humanos, etc.) oen zonas de ms fcil acceso, y no por su integracin ordenada y clasificada dentro de la red de drenajede la cuenca.

El criterio de clasificar los ros de acuerdo a sus caudales de aporte, si bien resultara lgico, no esprctico por la gran cantidad de aforos individuales que deberan efectuarse en cada caso y lavariabilidad propia de los caudales, adems de ser impracticable en la mayora de los cauces de tipotorrencial, con rgimen de escurrimiento espordico.

Resulta en consecuencia como criterio ms prctico, y es el seguido en hidrologa, el de considerarcomo ro o cauce principal al de mayor longitud, desde la seccin de control hasta su nacimiento sobrela divisoria de la cuenca.

Este criterio de consideracin (adems de su aplicacin en frmulas prcticas), tiene como ventaja elhecho que al dibujar los perfiles longitudinales de los cauces, principal y sus afluentes, ninguno de stossobrepasar el origen de aqul.

Pendiente del Cauce PrincipalEn la gran mayora de los casos la pendiente de un ro disminuye gradualmente desde sus fuenteshasta su desembocadura.

Para los clculos prcticos de la hidrologa se requiere un valor nico por medio del cual puedacaracterizarse la pendiente de un cauce, ya sea considerado en toda su longitud o en un tramo delmismo.

Por lo general, tal valor es necesario para ser utilizado como uno de los parmetros que intervienen enlos clculos de crecidas. La pendiente influye sobre la velocidad del escurrimiento y con ello sobre laconfiguracin del hidrograma.

La definicin ms sencilla:

/79/CC

mnmx0 L

HL

HHs ==

no suele resultar de aplicacin vlida, al acentuar en demasa el efecto de las elevadas pendientes delos tramos iniciales.

A los efectos de lograr una primera mejora se ha propuesto la expresin

/80/C

%10%85

L*75.0

HHs

=

donde:

H85%, H10% alturas que corresponden a un recorrido del 85% y del 10% respectivamente,medido sobre el cauce principal desde la seccin de control.


15/24

Unidad 4 4-13


Mayor aproximacin se obtiene empleando el concepto de la Pendiente Media Ponderada sP, que esla pendiente que corresponde a una recta trazada sobre el perfil longitudinal del cauce, de manera talque la superficie A2 encerrada por debajo de la misma sea igual a la A1 de la parte superior de la Figura23, o sea:

/81/C

PP L

Hs =

Figura 23. Pendientes Medias del Cauce Principal

650

725

800

875

950

1025

1100

1175

1250

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000Longitud [ km ]

Cotas[msnm

]

s0

sp

Hmx

HmnLc

Hp

A1

A2

4.b.3.viii. Red de DrenajeEl esqueleto hidrogeornorfolgico determinante de una cuenca vertiente lo constituye la configuracinque en ella presenta el sistema de cauces, en todos sus niveles (quebradas, arroyos, ros), los que ensu conjunto constituyen la denominada red de drenaje de la cuenca, cuyo anlisis adquiere especialrelevancia cuando se plantean relaciones de semejanza entre cuencas.

Para efectuar una descripcin cuantitativa de las redes de drenaje, deben introducirse los conceptos delorden de los cauces y los de las relaciones existentes entre los cauces de distinto orden.

Nmero de Orden de los Cauces

A los fines de definir su importancia prctica, en diversos pases se clasifica a las vas navegables comocauces de 1er orden, a los ros importantes como de 2do orden y a los de menor significacin lescorresponde el 3erorden.

Este concepto de clasificacin no presenta ninguna utilidad en hidrologa, dado que no brinda laoportunidad de comprender las leyes de formacin de los cauces, ni de establecer relaciones entre losdiversos rdenes y las dems caractersticas de la cuenca. Para alcanzar estos objetivos, Horton (1945)introdujo el estudio cuantitativo de las redes de drenaje.

Horton desarroll un sistema de ordenamiento de los cauces, en funcin de su ubicacin relativa dentrode la cuenca y deriv algunas leyes relacionando el nmero y la longitud de los cauces de distintoorden.

El criterio de ordenamiento de los cauces propuesto por Horton y levemente modificado por Strahler(1964), es el siguiente (Figura 24):

Los cauces reconocibles ms pequeos se designan como deorden 1; normalmente los mismos fluyen slo en pocas de lluvias


16/24

Unidad 4 4-14


Figura 24. Nmero de Orden de Cauces de Horton

1

1

1

1

11

1

1

1

1

11

1 1

1

1

22

2 2 2

2

2

22 2

2

2

22

3 33

33

Cuenca de Orden 3 (U=3)

1

1

1

1

Cuando dos cauces de orden .1 se unen, resulta un cauce deorden 2 hacia aguas abajo; en general, de la unin de dos caucesde orden u, resulta uno de orden u+1

Cuando un cauce de orden bajo afluye a uno de orden mayor, elcauce resultante hacia aguas abajo retiene el mayor de los dosrdenes

El orden de la cuenca principal es el mismo del cauce principal asu salida, U, que corresponde al mayor orden de la cuenca.

De acuerdo a las investigaciones de Horton, en cuencas que no presentan acentuadas irregularidadesgeomorfolgicas, se pueden observar diversas relaciones caractersticas entre los nmeros de ordencrecientes de los cauces, que se comportan segn una progresin geomtrica.

Se han podido comprobar as determinadas leyes geomorfolgicas para la cantidad de cauces, para suslongitudes, para las reas de las subcuencas que los alimentan y para las pendientes.

El significado prctico del concepto de los rdenes de los cauces se fundamenta en la hiptesis de que,en trminos generales medios, en cuencas con redes de drenaje suficientemente desarrolladas, elnmero de orden es directamente proporcional al tamao de la cuenca (A), a la seccin del cauce y alcaudal que por el mismo escurre.

En el anlisis de las redes de drenaje toma gran importancia la determinacin exacta y consistente delos cauces, en todos sus rdenes, incluidos los de las nacientes, la que debe obtenerse a partir demapas regionales y/o fotografas areas, en escala adecuada a la representacin que en ellos tomanloe distintos rdenes de cauces y sus longitudes.

Numero de Cauces

Si se designa por uN a la cantidad de tramos de cauces de orden u que presenta una red de drenaje.Se ha observado que los nmeros N1, N2, , Nu, se ajustan, en trminos generales, a una progresingeomtrica de la forma:

/82/ 1Uu1paraRN

N

N*RN b1uu

1ubu


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Unidad 4 4-15


Al factor bR se lo conoce como relacin de bifurcacin, y su valor es sensiblemente constante en unacuenca dada, hallndose el mismo comprendido, en redes de drenaje naturales, entre 3 y 4.

Figura 25. Leyes Geomorfolgicas de Horton

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

U

log Un

log Lu

log Au

Teniendo en cuenta las relaciones sucesivas que surgen de la /82/, y considerando por ejemplo (parasimplificar el razonamiento) U=5, se tendr:

/83/

( )( ) ( )

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) 15b

4b

3bb2b1

25b

3b

2bb3b2

35

b

2

bbb4b3

45bbb5b4

5

RRR*RN*RN

RRR*RN*RN

RRR*RN*RN

RR1*RN*RN

1N

====

====

====

====

=

O sea que en general, si U es el orden del cauce principal en la seccin de control, la cantidad decauces de un orden determinado u, puede calcularse mediante

/84/ ( ) uUbu RN =

Adems:

/85/

( )

( )

( ) ( )

( ) u1b1u

u1b

1UuUb1U

b

uUb

1

u

R*NN

RRR

R

N

N

+

=

===

Expresin que se conoce como Ley del Nmero de Cauces.

La relacin de bifurcacin de una red de drenaje puede ser obtenida en forma:

Numricamente

Calculando la media geomtrica de una serie de i valores de bR consecutivos, mediante:

/86/ i i,b3,b2,b1,bb R**R*R*RR K=

Grficamente


18/24

Unidad 4 4-16


Obteniendo la pendiente de la recta trazada en el grfico ( )uNlog versus u (Figura 25), por medio de laecuacin de dicha recta:

/87/( )

( )b111u

Rlogb

u*baNlog

=

+=

Longitudes de los CaucesLas longitudes de los cauces que conforman la red de drenaje de una cuenca, se obtienen con lamedicin mediante curvmetro sobre los planos o fotografas areas de la misma, o bien a partir deplanos digitalizados. Tambin aqu es fundamental prestar especial atencin a la consistencia de losdatos.

Si se designa por uN a la cantidad de cauces de orden u y i,uL a la longitud del cauce i-simo (1


19/24

Unidad 4 4-17


/94/ ( )[ ] ( )[ ]

( ) ( )

=

=

=

=

=

=

U

1u

uUb

1uL1T

U

1u

uUb

1uL1T

U

1uuuT

R*R*LL

R*R*LL

N*LL

Obsrvese que, suponiendo nuevamente por U = 5, los productos de la sumatoria sern:

/95/

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )0b4L

1b

3L

2b

2L

3b

1L

4b

0L

R*R1uPara

R*R1uPara

R*R3uPara

R*R2uPara

R*R1uPara

=

=

=

=

=

o sea que:

/96/

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ]4Lb3Lb2Lb1Lb4b1T

b

LLb

4b

4L

3b

3L

2b

2L

1b

1L4

b1T

4L

1b

3L

2b

2L

3b

1L

4b1T

RRRR1R*LL

RR

Rsi

R

R

R

R

R

R

R

R1R*LL

RR*RR*RR*RR*LL

++++=

=

++++=

++++=

Generalizando:

/97/ ( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ]K+++++= 4Lb3Lb2Lb1Lb1Ub1T RRRR1R*LLo bien, por Algebra:

/98/ ( ) ( )

1R

1R*R*LL

Lb

uULb1U

b1T

=

reas de las Subcuencas

El rea uA , vertiente a un cauce de orden u, se define como la proyeccin horizontal de la superficietotal que corresponde a las subcuencas que aportan a dicho cauce hasta su propia seccin de control,incluyendo las de todos los cauces de orden menor (Figura 26), es decir:

/99/ ====

++++=uuuu N

1ii,u

N

1ii,3

N

1ii,2

N

1ii,1u AAAAA K

Esta superficie total se compone de la suma de todas las reas elementales (las subcuencas de loscauces de orden 1 y las de aporte propio a los cauces de orden mayor).

Estas reas individuales pueden asimilarse a unidades hidrogeomorfolgicas, en las cuales seconsidera que a cada uno de sus puntos son aplicables las propiedades medias del rea, conprescindencia de las propias.

Si se designa por uA la superficie promedio de afluencia a los tramos de cauces de un orden dado u:


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Unidad 4 4-18


/100/ =

=uN

1ii,u

uu A*N

1A

Figura 26. Ley de las reas de Subcuencas

1

1

1

1

11

1

1

1

1

1

1

1

1

11

1 1

1

1

22

2 2 2

2

2

22 2

2

2

22

3 33

33

Se ha comprobado que en general:

/101/ uA1uAu

1u A*RARA

A== +

+

donde:

AR relacin de reas, propuesta por Schumrn en 1956, y cuyo valor medio es de 4.

Aplicando el mismo desarrollo efectuado en el apartado anterior, se verifica que:

/102/ ( ) 1uA1u R*AA =

que constituye la denominada Ley de las reas.

Tambin el valor de AR puede determinarse grficamente, en forma anloga a la indicada para bR y

LR (Figura 25), mediante:

/103/( )

( )A333u

Rlogb

u*baAlog

=

+=

Relacionando las expresiones /91/ y /102/ se ha podido establecer que longitudes y reas se hallanligadas por una funcin exponencial de la forma:

/104/ ( )buu A*aL =

que responde a una recta si se la representa en papel doble logartmico.

Una relacin de este tipo se verifica tambin entre la longitud total de cauces TL y el rea de lacuenca:

=

Nu

1ii,1A

=

Nu

1ii,2A

=

Nu

1ii,3A


21/24

Unidad 4 4-19


/105/ bT A*aL =

con 0,55 b 0,70 (valor medio b = 0,60) y a 3.

Densidad de Drenaje

La densidad de la red de drenaje (Dd) de una cuenca fluvial queda determinada principalmente por su

topografa, condiciones del suelo y rgimen de precipitaciones.Su valor puede ser cuantificado por la longitud total de los cauces ( L ) dividida por el rea de lacuenca, o sea que, indica la longitud de cauces por unidad de rea de la cuenca:

/106/A

LDd

=

El valor de L depende en forma fundamental de la escala de los planos disponibles y del detalle de losrelevamientos de campaa. En consecuencia slo podrn obtenerse resultados comparables pararegiones que abarquen varias cuencas, cuando se trabaje con material de base homogneo.

En el caso de cuencas extensas, las variaciones internas del valor de Dd pueden tambin resultar deinters. Para ello deber subdividirse el rea total de la cuenca en cuadrantes idnticos (o

eventualmente en subcuencas) y determinar los valores de iL en cada una de tales fracciones en formaseparada.

ndice de Asimetra

El ndice de asimetra de la red de drenaje de una cuenca est expresado por:

/107/A

AA

AA

AAIa id

id

id =+

=

donde:

dA , iA son las reas de drenaje ubicadas a la derecha e izquierda del cauce principal,

respectivamente.

Coeficiente de Torrencialidad

Se relaciona con la densidad de drenaje mediante la expresin

/108/A

N*DdCt i=

donde:

iN nmero de cursos de agua de primer orden, o sea la cantidad de afluentes directoscon que cuenta el cauce principal.

Cabe acotar que Dd indica la red de drenaje por unidad de superficie, parmetro que constituye uncomplemento de los ndices de pendiente y compacidad, a efectos de la evaluacin de la escorrentasuperficial.

El coeficiente de torrencialidad por su parte, se emplea principalmente para estudios de mximascrecidas, ya que representa un ndice de las caractersticas fsicas y morfolgicas de la cuenca.

Cuencas Cerradas

Un fenmeno particular en el estudio de las redes hidrogrficas es lo que se denomina endorresmo, elcual se presenta en una cuenca cuando sta es cerrada, es decir, que no existe desage superficial alexterior de la misma.

En estos casos pueden darse:


22/24

Unidad 4 4-20


a) el llamado endorresmo de escorrenta, en el que el cauce principal, en un determinadomomento desaparece, infiltrndose en el terreno, como consecuencia combinada de lapermeabilidad de ste y la escasez de caudal conducido

b) el llamado endorresmo directo, en el cual el caudal se concentra en un lago impermeable, apartir del cual se evapora

4.b.3.ix. Relaciones Tiempo - reaUn mtodo representativo para presentar la informacin relativa a la forma de las cuencas fluviales, sured de drenaje y la influencia de ambos en el escurrimiento, es la de conformar un diagramatiempo/rea que pone de manifiesto la distribucin de frecuencia de los incrementos de rea respecto altiempo de recorrido de los escurrimientos desde el punto considerado hasta la seccin de control.

Gran utilidad prctica en el estudio de la respuesta de la cuenca ante una precipitacin determinada, latiene el trazado, sobre el plano de la cuenca, de las lneas que unen puntos de igual tiempo de recorridohasta la salida, a las que se denomina lneas iscronas, para el cual se dispone de dos mtodos.

Clculos Hidrulicos

El primero de ellos consiste en el trazado de las lneas iscronas en base a pendientes medias,coeficientes de rugosidad y secciones transversales representativas de los diversos tramos de cadacauce, efectuando los clculos hidrulicos atinentes.

Velocidad Constante

El otro mtodo consiste en el trazado de las iscronas asumiendo velocidad de escurrimiento constantea lo largo de los cauces, para convertir la escala de distancias en una de tiempos.

Figura 27. Lneas Iscronas

123

45

67

8

Para ello se asimilan las distancias o fracciones de la longitud del cauce principal (o sea el de mayorlongitud) a las correspondientes fracciones de tiempo de concentracin de la cuenca (Figura 27).

O sea que la mencionada distancia mxima es reemplazada por el tiempo de concentracin de lacuenca, y los puntos intermedios se ubican con la suposicin de velocidad constante.


23/24

Unidad 4 4-21


Tal supuesto (que resulta de aplicacin muchsimo ms sencilla) puede justificarse considerando que enlas partes altas de la cuenca, si bien las pendientes son mayores, los caudales y las alturas de lminaescurrida son menores y las resistencias friccionantes mayores.

En cambio, en los tramos inferiores, de menor pendiente, los caudales (apreciablemente mayores)tienden a concentrarse en los cauces colectores finales de la red de drenaje, con lo que se observa quelos parmetros que definen hidrulicamente las condiciones del escurrimiento, tienden a cierta

compensacin que se traduce en uniformar las velocidades.Este supuesto se verifica con mayor aproximacin, mientras mayores sean las precipitaciones, y porende los escurrimientos resultantes, que son precisamente los de mayor inters prctico en la hidrologade crecidas.

Resulta de utilidad, a los efectos consignados, el trazado de un diagrama que represente las reasparciales comprendidas entre iscronas consecutivas, en ordenadas, en funcin de las unidades delongitud medidas desde el punto de concentracin hacia aguas arriba, en abscisas (Figura 28):

Figura 28. Diagrama de reas entre Iscronas

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Iscronas

rea[km

2]

4.b.3.x. Geologa

La extensin relativa y el rgimen del escurrimiento subsuperficial y de percolacin, se halla controladopor la estructura geolgica de la cuenca y muy particularmente por la ubicacin y propiedades de losmantos acuferos.

Si los mismos se hallan hidrulicamente conectados con el sistema de cauces de descarga, puedeproducirse entre ambos un significativo movimiento de agua, cuya direccin e intensidad pueden variarconsiderablemente en el tiempo y a lo largo de los cauces.

La separacin del escurrimiento total entre escurrimiento de base y escurrimiento superficial debebasarse en consecuencia en la identificacin de los acuferos y su relacin hidrulica con el sistema de

cauces.En el caso de valles anchos y cauces de lecho permeable, el almacenamiento temporal de la descargade los ros en el sublveo, puede tambin contribuir a la regulacin del rgimen de escurrimiento.

4.b.4. CARACTERSTICAS VARIABLES DE LAS CUENCAS

4.b.4.i. Generalidades

Debido al constante crecimiento de la poblacin y al desarrollo econmico, el rgimen natural del,escurrimiento de los ros se ve cada vez ms influenciado por la actividad humana.

Desde este punto de vista existen dos tipos de intervencin:

a) aquellas realizadas con la intencin directa de tratar de controlar el rgimen natural deescurrimiento (por ejemplo, construccin de vasos para atenuacin de crecidas; manejo decuencas; introduccin de nuevas prcticas de. usos de suelos y conservacin de las aguas, etc.)


24/24

Unidad 4 4-22


b) aquellas que sirviendo a otros propsitos, tienen efectos colaterales en el escurrimiento (porejemplo urbanizaciones, cambios de usos de suelos, etc.)

Pueden ocurrir tambin algunos casos en los cuales las caractersticas de la cuenca que inciden en elrgimen de escurrimiento son modificadas por procesos naturales (variaciones estacionales y cclicasde la vegetacin, movimientos tectnicos, etc.).

4.b.4.ii. CubiertaLos forestales y otros tipos de vegetacin pueden tener efectos muy diferentes sobre el rgimen deescurrimiento, dependiendo principalmente del tipo, densidad y edad de las especies. La distribucin enel interior de la cuenca (reas superiores e inferiores) es tambin importante. Los ndices que expresenla extensin relativa de la cubierta vegetal, referida al porcentaje del rea total, deben interpretarsecorrectamente en funcin de lo antedicho.

La extensin de reas cubiertas por edificacin y caminos tambin puede ser caracterizada por ndicessimilares.

4.b.4.iii. Condiciones del Suelo

La relacin entre infiltracin y retencin superficial depende fundamentalmente de la composicinmecnica y de las propiedades fsicas del suelo, como as tambin, cuando corresponda, de laprofundidad y mtodos de cultivo.

Los datos de los mapas de suelos deben ser completados en consecuencia, con repetidasverificaciones in situ, de los tipos de cultivos eventualmente existentes en la cuenca y condiciones delos suelos, para la evaluacin de su incidencia en los estudios de escurrimiento.

Por lo general resulta necesario evaluar separadamente las fracciones superior, media e inferior de lacuenca, para el anlisis de estas caractersticas.

4.b.4.iv. Vasos de Almacenamiento

A travs de las intervenciones y construcciones efectuadas por el hombre, los vasos de

almacenamiento tienen una particular significacin en controlar o influenciar el rgimen deescurrimiento.

La siguiente informacin bsica es requerida, si se desea investigar y evaluar desde este punto de vista,la incidencia de vasos de almacenamiento construidos o planificados:

Datos de la superficie de espejo de agua y de las capacidades de almacenamiento

Breve descripcin de los propsitos a ser servidos y las condiciones de operacin de la obra

Datos de las reas de drenaje concernientes a y controladas por los vasos de almacenamiento

Descripcin y datos de las instalaciones usadas para el control de las descargas

La capacidad de regulacin de los vasos de almacenamiento puede ser expresada mediante el

siguiente coeficiente adimensional:

/109/m

v

V

Va=

donde:

vV volumen del vaso (o la suma de capacidades en caso de haber varios), en hm

mV promedio anual del volumen de escorrenta expresado en la misma unidad y determinadocomo la capacidad del prisma de agua que atraviesa la seccin de control, limitado entreel nivel de agua normal y el mximo posible o nivel de avenida catastrfica, durante laduracin de la misma.

En el caso de ros secos estar dado directamente por el volumen total de la crecida considerada,obtenido del hidrograma correspondiente.

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HIDROLOGIA Forma Cuenca