HIDROLOGIA SUPERFICIAL
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DELIMITACIN DE UNA CUENCA HIDROGRFICA
RESUMEN
En el estudio de la hidrologa superficial es de vital importancia conocer algunos
parmetros, los cuales servirn para calcular otros parmetros, dichos parmetros son
necesarios ya que gracias a ellos podemos calcular la cantidad de agua mxima que
posiblemente puede ocurrir (caudal de diseo), predecir algunos desastres, hacer un uso
racional del agua, etc.
Nuestro trabajo empieza por la delimitacin de una cuenca (rio CHIRIMOLLO), para luego
hallar sus parmetros.
PALABRAS CLAVE
CUENCA: La cuenca hidrogrfica se compone bsicamente de un conjunto de superficies
vertientes a una red de drenaje formada por cursos de agua que confluyen hasta resultar
en un nico lecho colector.
CUENCA HIDROGRAFICA O TOPOGRAFICA: Definida por la topografa, se delimita
sobre un mapa.
CUENCA HIDROGEOLOGICA O HIDROLOGICA: Engloba a las aguas subterrneas.
LINEA DIVISORIA DE AGUAS: Es el lmite de la cuenca parte ms alta, donde el
agua se distribuye a dos cuencas.
OBJETIVOS
GENERALES:
Aprender a delimitar una cuenca, as como hallar sus parmetros geomorfolgicos.
ESPECIFICOS:
Aprender sobre la importancia de los parmetros de una cuenca. Ver que es de suma importancia tener conocimiento sobre una cuenca para cualquier
proyecto de ingeniera.
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DESARROLLO DE LA PRCTICA
I. DELIMITACION E CUENCA:
La cuenca en estudio est ubicada en la carta topogrfica de SAN MARCOS especficamente nuestro rio principal es el rio CHIRIMOLLO el cual desemboca la rio CAJAMRCA que es un rio principal.
La delimitacin de la cuenca se har en forma manual con la ayuda de un plano digitalizado, siguiendo paso a paso la explicacin y teora brindada por el profesor.
Mapa topogrfico y ros.
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CUENCA DELIMITADA:
Cuenca delimitada con la ayuda del autocad.
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PARAMETROS GEOMORFOLGICAS DE LA CUENCA
Como ya mencionamos antes los para metros geomorfolgicos de la cuenca son
muy importantes para el clculo del caudal mximo, posibles desastres, posibles
precipitaciones, etc. Los parmetros geomorfolgicos de la cuenca son los siguientes:
REA (A)
Es el rea de la cuenca. Para nuestro caso el rea se calculo atreves del autocad, para lo
cual primero tuvimos que delimitar la cuenca hacindolo con lnea continua luego por
medio de algunos comandos del autocad nos permiti calcular el rea. El rea calculada es
la siguiente:
rea e la cuenca(A): 32.8182982
De acuerdo con el rea se puede clasificara como cuenca pequea.
PERMETRO (P)
Es la longitud total de los lmites de la cuenca.
De igual manera el clculo del permetro se calculo atreves del autocad y es el siguiente:
Permetro (P): 34.5765508 Km
LONGITUD MAYOR DEL RO (L)
Se denomina as a la longitud del curso de agua ms largo. Se calculo con el autocad,
adems se tomo en cuenta que el rio debe llegar hasta la lnea divisoria, la longitud es la
siguiente:
Longitud mayor del ro (L): Longitud real del rio + longitud proyectada
hasta le lnea divisoria
Longitud mayor del ro (L): 9.1309541+3.7672459= 12.8977 Km
ANCHO PROMEDIO (AP)
Es la relacin entre el rea de la cuenca (A) y la longitud mayor del curso de agua (L).
=2.5445
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PENDIENTE DE LOS CAUCES (SC):
PENDIENTE DE UN TRAMO:
Calcularemos para el cauce principales datos son:
Donde:
h=2000m
L=12897.7m
=0.15506=15.506%
de altura
dist. Parc. Del rio
200 1519.5
200 1935.5
200 1411.47
200 1461.9
200 1106.2
200 1070.29
200 1219.48
200 1046
200 1111
200 1016.36
sumatoria 2000 12897.7
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MTODO DE LA REAS COMPENSADAS
=0.14195=14.1954%
NDICE DE COMPACIDAD O COEFICIENTE DE GRAVELIUS (KC)
Se define as, al cociente que existe entre el permetro de la cuenca respecto al permetro
de un crculo de la misma rea.
(Kc)= 1.642
Como (Kc) es mayor a uno la cuenca esta menos susceptible a inundaciones.
datos: Km
Perimetro: 34.5765508
rea: 32.82056698
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RECTNGULO EQUIVALENTE
Es el rectngulo que tiene la misma rea y el mismo permetro que la cuenca. Sus lados
estn definidos por:
Cuenca con la distintas reas.
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Los datos fueron sacados del autocad y son los siguientes:
con las curvas maestras tenemos las siguientes reas:
Areas(km2) Area(m2) A1: 0.35957334 359573.3398 A2: 1.76640522 1766405.22 A1: 2.929483305 2929483.305 A2: 3.288463326 3288463.326 A1: 4.807021821 4807021.821 A2: 6.518000979 6518000.979 A1: 5.173040619 5173040.619 A2: 3.225216528 3225216.528 A1: 2.685173964 2685173.964 A2: 1.987856207 1987856.207 A1: 0.078062859 78062.8594 TOTAL: 32.81829817 32818298.17
RECTANGULO EQUIVALENTE DE TODA LA CUENCA:
Le le CUENCA 14.39209961 2.280299543
ANCHO DE LOS RECTANGULOS(m)
157.69
774.64
1284.69
1442.12
2108.07
2858.40
2268.58
1414.38
1177.55
871.75
34.23
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DENSIDAD DE DRENAJE (DD):
La longitud total de los cauces dentro de una cuenca dividida por el rea total del drenaje
define la densidad de drenaje (Dd) o longitud de canales por unidad de rea.
Donde:
longitud total de los cauces
A area total de la cuenca
L:9130.9541+2809.085+3271.8856+3612.3666+2242.0732 (m) Longitud total de los
causes: 21.0663645 Km
AREA TOTAL: 32.81829817 Km2
Dd: 0.641909108 Km/Km2 De donde vemos que la densidad de drenaje es 0.641908Km/Km2.
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PENDIENTE DE LA CUENCA (SG)
Es un parmetro muy importante en el estudio de cuencas, pues influye entre otras cosas
en el tiempo de concentracin de las aguas en un determinado punto del cauce. Existen
diversos criterios para la estimacin de este parmetro.
Una manera de establecer estas curvas representativas es tomando la diferencias entre
las cotas mxima y mnima presentes en la cuenca y dividindola entre seis.
El valor resultante tendr que aproximarse a la equidistancia de las cotas del plano
empleado.
Donde:
Cota max=2200 m
Cota min=4000 m
De donde:
=3000m
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CRITERIO DE HORTON
Consiste en trazar una malla de cuadrados sobre la proyeccin planimetra de la cuenca
orientndola segn la direccin de la corriente principal. Si se trata de una cuenca
pequea, la malla llevar al menos cuatro (4) cuadros por lado, pero si se trata de una
superficie mayor, deber aumentarse el nmero de cuadros por lado, ya que la precisin
del clculo depende de ello.
Cuadricula para el anlisis por el mtodo HORTON
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Del grafico obtuvimos los siguientes datos:
Criterio de HORTON
Nmero de la lneas de la
malla
Intersecciones Longitudes(Km)
Nx Ny Lx Ly
0 0 0 0 0
1 0 0 0 0
2 10 4 6.8478697 1.4128175
3 18 3 9.7428269 2.1373799
4 8 6 9.748538 2.962403
5 5 7 3.519193 5.5813709
6 2 7 2.2828413 5.2278515
7 1 9 0.5815845 7.4747855
8 0 8 0 3.9728704
9 0 4 0 2.983837
10 0 2 0 1.9463553
11 0 2 0 1.7474491
12 0 0 0 1.154486
13 0 0 0 0
Suma parcial 44 52 32.7228534 36.6016061
Suma Total 96 69.3244595
Luego aplicando la formula tenemos:
pendiente media de la cuenca: S: 27.696 %
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NMERO DE ORDEN DE UN CAUCE
Existen diversos criterios para el ordenamiento de los cauces (o canales) en la red de
drenaje de una cuenca hidrogrfica; destacando Horton (1945) y Strahler (1957).
En esta caso utilizaremos el criterio de Strahler:
De donde observamos que la cuenca es de tercer orden.
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GRAFICAR LA CURVA HIPSOMTRICA DE LA CUENCA Y DETERMINAR EL
VALOR DE LA
ALTITUD MEDIA (M.S.N.M.), ANALTICA Y GRFICAMENTE
Se define como curva hipsomtrica a la representacin grfica del relieve medio de
la cuenca, construida llevando en el eje de las abscisas, longitudes proporcionales a las
superficies proyectadas en la cuenca, en km2 o en porcentaje, comprendidas entre curvas
de nivel consecutivas hasta alcanzar la superficie total, llevando al eje de las ordenadas la
cota de las curvas de nivel consideradas.
La altura o elevacin media tiene importancia principalmente en zonas
montaosas donde influye en el escurrimiento y en otros elementos que tambin afectan
el rgimen hidrolgico, como el tipo de precipitacin, la temperatura, etc. Para obtener la
elevacin media se aplica un mtodo basado en la siguiente frmula:
cota media(m)
rea(Km2) cota*area
1900 0.35957334 683.189346
2100 1.76640522 3709.45096
2300 2.929483305 6737.8116
2500 3.288463326 8221.15832
2700 4.807021821 12978.9589
2900 6.518000979 18902.2028
3100 5.173040619 16036.4259
3300 3.225216528 10643.2145
3500 2.685173964 9398.10887
3700 1.987856207 7355.06797
3900 0.078062859 304.445152
sumatroria 94970.0344
AREA: 32.8182982Km2
De donde: H=94970.0344/32.8182982 =2893.8135m
Altura media de la cuenca es H=2893.8135.
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GRAFICAMENTE
rea total= 32.8182982 intervalo entre curvas de
nivel(m)
cota media(m)
rea(Km2) rea/rea
total % porcentaje de area
acumulado%
2000 1900 0.35957334 1.096 1.10
2000-2200 2100 1.76640522 5.382 6.48
2200-2400 2300 2.929483305 8.926 15.40
2400-2600 2500 3.288463326 10.020 25.42
2600-2800 2700 4.807021821 14.647 40.07
2800-3000 2900 6.518000979 19.861 59.93
3000-3200 3100 5.173040619 15.763 75.70
3200-3400 3300 3.225216528 9.827 85.52
3400-3600 3500 2.685173964 8.182 93.70
3600-3800 3700 1.987856207 6.057 99.76
4000 3900 0.078062859 0.238 100.00
32.8182982 100.00
Grficamente Obtenemos: H=3099.6m
Se puede ver que la diferencia entre el met. Grafico (3099.6m) y numrico (2893.8135.)
es: 205.78m
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POLGONO DE FRECUENCIAS.
Se denomina as a la representacin grfica de la relacin existente entre altitud y
la relacin porcentual del rea a esa altitud con respecto al rea total.
En el polgono de frecuencias existen valores representativos como: la altitud ms
frecuente, que es el polgono de mayor porcentaje o frecuencia.
El polgono y las grafica se harn con la siente tabla:
Polgono de frecuencias
cota(msnm) rea
parciales(Km2) % del total
reas referidas a la cota ms alta
menor mayor por debajo por encima
Km2 % Km2 %
2000 2200 0.35957334 1.096 0 0 32.818 100
2200 2400 1.76640522 5.382 0.3596 1.096 32.459 98.904
2400 2600 2.929483305 8.926 2.1260 6.478 30.692 93.522
2600 2800 3.288463326 10.020 5.0555 15.404 27.763 84.596
2800 3000 4.807021821 14.647 8.3439 25.425 24.474 74.575
3000 3200 6.518000979 19.861 13.1509 40.072 19.667 59.928
3200 3400 5.173040619 15.763 19.6689 59.933 13.149 40.067
3400 3600 3.225216528 9.827 24.8420 75.696 7.976 24.304
3600 3800 2.685173964 8.182 28.0672 85.523 4.751 14.477
3800 4000 1.987856207 6.057 30.7524 93.705 2.066 6.295
4000 4200 0.078062859 0.238 32.7402 99.762 0.078 0.238
4200 ms 0 0.000 32.8183 100.000 0.000 0.000
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GRAFICAR LA CURVA HIPSOMTRICA POR DEBAJO
GRAFICAR LA CURVA HIPSOMTRICA POR DEBAJO
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POLGONO DE FRECUENCIAS DE ALTITUDES
CALCULO DE LA PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL:
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TRAMOS COTAS Pi-Pi-1 li Si (li^2/Si) (li^2/Si)^1/2
T1 2200 200 1519.5 0.13 17541717.7 4188.283383
T2 2400 200 1935.5 0.10 36253465.8 6021.085103
T3 2600 200 1411.47 0.14 14059988.3 3749.665095
T4 2800 200 1461.9 0.14 15621509.7 3952.405558
T5 3000 200 1106.2 0.18 6768165.45 2601.569805
T6 3200 200 1070.29 0.19 6130196.66 2475.923396
T7 3400 200 1219.48 0.16 9067635.43 3011.251472
T8 3600 200 1046 0.19 5722226.68 2392.117614
T9 3800 200 1111 0.18 6856653.16 2618.521177
T10 4000 100 1016.36 0.10 10498873.3 3240.196487
4100
SUMA 12897.7 34251.01909
Scp= 14.18%
TIEMPO DE CONCENTRACION
Parmetro utilizado para saber mas o menos en que tiempo el agua tardara en llegar de
un punto del cauce a otro:
Tc=0.0195*( /H
Donde:
Tc=Tiempo de concentracin (mim)
L=mxima longitud del recorrido
H=diferencia de los puntos max y min de la cuenca.
L=12897.7m
H=2000m
Tc=0.0195*( /2000 =58.44min
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CONCLUSIONES
Se puede ver la pendiente media de la cuenta es casi parecida para los mtodos:
Pendiente por tramos con reas compensadas y por el mtodo de la formula
,
La frmula del tiempo de concentracin no es muy exacta, lo ideal seria medir el
tiempo nsito.
Es de suma importancia el clculo de los parmetros geomorfolgicos de la
cuenca.
BIBLIOGRAFIA
Cuaderno de apuntes.
Separata y diapositivas brindadas por el docente.
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