2-cuencas

HidrologíaHidrología

La cuenca La cuenca hidrográficahidrográfica

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE

UNIDAD DE POST GRADOMaestría: Gestión sostenible de cuencas hidrográficas

Sebastián Santayana V.Sebastián Santayana V.

Hidrología. Cuenca hidrográfica. S. Santayana V. 2

Territorio delimitado por una divisoria, por donde agua de lluvia discurre y es drenada a través de una red de cauces que fluyen hacia una corriente principal y por éste, hacia un único punto de salida.

divisoria

Área de cuenca

Corriente principal

Punto de salida al mar

Corrientes tributarias

Mar

Cuenca hidrográfica

Área drenada por una corriente o sistema interconectado de cauces; escurrimiento originado en ella es descargado a través de una única salida.

Divisoria

Salida de cuenca

Divisoria

Corriente principal

Tributarios

Salida de cuenca

Cuenca hidrográficaCuenca hidrográfica


Esquema de cuenca Esquema de cuenca hidrográficahidrográfica



Cauces y ríos forman una

red de canales

conectando cuenca

desde parte más alta

hasta punto de

evacuación.Divisoria

Cauces de primer orden

Punto de salida

FlujoConfluencia/bifurcación



Ámbito territorial formado por un río con sus afluentes y por un área colectora de agua;Área drenada por un único sistema fluvial, que cuenta con un solo punto de evacuación.Todo curso de agua tiene una cuenca tributaria cuenca tributaria bien definida y única en cualquier punto de su recorrido.


Cuenca Cuenca hidrográficahidrográfica

Subcuenca: unidad de drenaje de menor superficie que una cuenca y que forma parte de ésta.

Microcuenca: mínima unidad territorial de drenaje dentro de una cuenca, y tributaria de una subcuenca.


Microcuenca alta Microcuenca

alta Subcuenca alta

Entorno de cuenca

Subcuenca alta

Subcuenca media

Quebradas

Subcuenca Baja

Límite de cuenca adyacente

Zona de intercuencas

Desembocadura

División de cuenca División de cuenca hidrográficahidrográfica


Cuenca y ciclo Cuenca y ciclo hidrológicohidrológico


A: Divisoria hidrográficaB: Divisoria hidrológica

Cuenca hidrográfica y Cuenca hidrográfica y cuenca hidrológicacuenca hidrológica

Manto rocoso

Precipitación

Escorre

ntía

Escorrentía

Flujo

subterráneo

A

B


Cuenca hidrográfica y Cuenca hidrográfica y cuenca hidrogeológicacuenca hidrogeológica

Cuenca hidrográfica: (cuenca topográfica).

Cuenca hidrogeológica: se refiere a cuenca de aguas subterráneas, que puede no coincidir con cuenca topográfica. Queda definida por divisoria de sistemas de flujo subterráneo.

Esco

rren

tía

Flujo subterráneo


Caracterización de cuenca Caracterización de cuenca hidrográficahidrográfica

Unidad hidrológica delimitada por divisoria

de agua, con único punto de salida;

oProcesos hidrológicos deben estudiarse dentro

de una cuenca;oPor ello es tan importante delimitación de cuenca de

interés y su caracterización.


Divisoria de aguasDivisoria de aguas

Divisoria: línea que delimita área de cuenca.Permite dividir flujo de agua hacia diferentes cauces.


Delimitación de cuencasDelimitación de cuencas

Lo primero es Lo primero es definir red definir red hidrográfica del río hidrográfica del río al cual se desea al cual se desea delimitar su delimitar su cuenca cuenca


Delimitación de cuencaDelimitación de cuenca



Definida red Definida red de drenaje de drenaje (cuenca de (cuenca de interés interés -- y y vecinas vecinas --), ), se localiza se localiza puntos más puntos más altos (altos (XX); se ); se traza límite traza límite de cuenca de cuenca ((--) )


Delimitación de cuencas Delimitación de cuencas

Se sigue línea que une puntos más elevados (divisoria divisoria de aguas)de aguas), teniendo en cuenta que líneas de flujo son perpendiculares a curvas de nivel y hasta punto emisor de aguas del río (punto de punto de evacuaciónevacuación).



Límite de cuenca


Delimitación de subcuencaDelimitación de subcuenca

Límite de subcuenca


A partir de A partir de cualquier punto cualquier punto definido, puede definido, puede establecerse establecerse la delimitación la delimitación de de microcuenca. microcuenca.

Delimitación de Delimitación de microcuencasmicrocuencas


Delimitación de cuencas Delimitación de cuencas


Imagen de Imagen de satélite que satélite que

permite permite visualizar limites visualizar limites

de cuencasde cuencas

Delimitación de

cuencas

Microcuenca Microcuenca de Qda. de Qda. HuaycoloroHuaycoloro



Imagen de Imagen de satélite que satélite que

permite permite visualizar visualizar limites de limites de cuenca o cuenca o

divisoria de divisoria de aguasaguas


Características físicas de Características físicas de cuencacuenca

Delimitación de cuenca define: área y perímetro.

Otras características: curvas hipsométricas, altitud media y mediana, perfil del cauce, etc.


Area (A): área de drenaje, limitada por divisoria de aguas;

Perímetro (P): longitud de la divisoria de aguas

Longitud de cuenca (L): longitud a lo largo del cauce principal;

Ancho (W): relación entre área y longitud de cuenca:

W = A/L

A

L

PP

A

P

L

Características físicas de Características físicas de cuenca cuenca


Curvas hipsométricasCurvas hipsométricas

Cuenca se divide en áreas parciales.

Se determina cada área parcial.


Cota Areas % Area Acum. % Area Acum. %

(msnm) Parciales Debajo (km2) Encima (km2)

0 0 0 0 0 210 1000-800 800 0.8 0.38 0.8 0.38 209.20

800-1200 1200 11.6 5.52 12.40 5.90 197.60 99.81200-1600 1600 18 8.57 30.40 14.48 179.60 93.951600-2000 2000 25.8 12.29 56.20 26.76 153.80 85.172000-2400 2400 24.1 11.48 80.30 38.24 129.70 72.592400-2800 2800 28.4 13.52 108.70 51.76 101.30 60.832800-3200 3200 34.2 16.29 142.90 68.05 67.10 46.983200-3600 3600 28.8 13.71 171.70 81.76 38.30 30.293600-4000 4000 28.3 13.48 200.00 95.24 10.00 16.244000-4400 4400 3.9 1.86 203.90 97.09 6.10 2.444400-4800 4800 5.0 2.38 208.90 99.48 1.10 0.544800-4900 4900 1.1 0.52 210.00 100.00 0.00 0


Se elabora cuadro de datos obtenidos de áreas parciales Se elabora cuadro de datos obtenidos de áreas parciales de cuenca, para elaborar curvas hipsométricasde cuenca, para elaborar curvas hipsométricas



Representan relación entre altitud y área acumulada por debajo o por encima de dicha altitud

Altitud mediana

Se elaboran curvas hipsométricas.


Curva hipsométricaCurva hipsométrica


Curvas hipsométricas Curvas hipsométricas característicascaracterísticas

Curvas hipsométricas características del ciclo de erosión:

Curva A: fase de juventud;

Curva B: fase de madurez;

Curva C: fase de vejez.


Altitud media de cuenca Altitud media de cuenca

Altitud media (aritmética):Hmed = (cota mayor + cota menor)/2

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.

A

hiSiH


Polígono de frecuenciasPolígono de frecuencias

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


Índice de compacidad o Índice de compacidad o coeficiente de Gravelious (Kcoeficiente de Gravelious (Kcc))

Relación entre perímetro de cuenca y perímetro de un círculo equivalente, cuya área es igual a cuenca en estudio.

Indica regularidad de forma de cuenca y su influencia en máximas crecidas.

Kc = Perímetro de cuenca/Perímetro del círculo equivalente

Kc = Coeficiente de Compacidad

P = Perímetro de cuenca, en km.A = Área de cuenca, en km2

A

PKC 28,0


Cuencas circulares y Cuencas circulares y

alargadasalargadas

Si Kc = 1, cuenca será de forma circular; con mayores crecientes (Tc de diferentes puntos de cuenca serían iguales).

Por lo general, para cuencas alargadas, se espera Kc > 1.


Rectángulo equivalenteRectángulo 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.



})Kc12,1(11{

12,1

AKcl 2

})Kc12,1(11{

12,1

AKcL 2

KcKc = Coeficiente de = Coeficiente de CompacidadCompacidad

AA = Area de la = Area de la cuencacuenca

L L = Lado mayor del = Lado mayor del rectángulorectángulo

l l = Lado menor del = Lado menor del rectángulorectángulo

Para construcción del rectángulo, se parte del perímetro, P, y área de cuenca, A. Si lados menor y mayor del rectángulo son, respectivamente, L1 y L2, entonces:

0.28A K = )L+L( 2 = P c

21A = L L 21

Solución de este sistema de ecuaciones es:



LL = 26.02 km; ll = 6.61 km. ee = ai/l; ee55 = a5/l = 72.4/6.61 = 10.95

km.


Perfil longitudinal del curso Perfil longitudinal del curso de aguade agua

Punto Dist. de L (km)

Cota (m)

LABCDEF

0,012.430.241.063.774.083.2

372 (*)400450500550600

621 (*)


Pendiente media del cauce Pendiente media del cauce principalprincipal


Pendiente media del cauce Pendiente media del cauce principalprincipal

Pendiente media


Densidad de drenajeDensidad de drenaje

Densidad de drenaje (Dd): cociente entre longitud total de cauces de red de drenaje y superficie de cuenca:

DDdd = L = LTT/A/A


Otros parámetros de Otros parámetros de cuencacuenca

Factor de forma (Rf): definido por Horton, como cociente entre superficie de cuenca y cuadrado de su longitud:

Extensión media del escurrimiento superficial (Es):

EEss = A/4L = A/4LTT

2L

A = R f


Densidad de caucesDensidad de cauces

Densidad de cauces o frecuencia de ríos: indica cuantas corrientes hay en una determinada área de cuenca.

Dr = R/AEjemplo:

Dr = R/A = 7/40 = 0.175


Relación de bifurcaciónRelación de bifurcación

Relación de bifurcación “Rb”: corresponde a razón entre número de cauces o segmentos de un orden dado “Nu” y número de cauces del orden inmediatamente mayor "Nu+1”

Rb = NRb = Nuu/N/Nu+lu+l

Relación de bifurcación puede no ser precisamente la misma de un orden dado al siguiente, por variaciones de geometría de hoya, pero serie que se origina puede tender a ser constante.


Diferentes formas de cuencasDiferentes formas de cuencas


Grado de ramificación, Grado de ramificación, orden de cauces y orden orden de cauces y orden

de cuencade cuenca


11

2

3

4Cuencas de 4° orden

1

1

11

1

1

3

2

2

2

Orden de cauces y de Orden de cauces y de cuencacuenca

Cuenca de 3er orden

Orden indica qué tan ramificado está el drenaje


Tiempo de concentración (Tc)Tiempo de concentración (Tc)

Tiempo necesario para que toda el área de cuenca contribuya al escurrimiento superficial en sección de salida.

Factores que influencian Tc de una cuenca son:o Forma de cuenca. o Declividad media de cuenca. o Tipo de cobertura vegetal. o Longitud y pendiente de curso principal y afluentes. o Distancia horizontal entre punto más alejado de

cuenca y punto de evacuación. o Condiciones del suelo en que cuenca se encuentra al

inicio de lluvia.


Tiempo que una gota deprecipitación excedentedemora para recorrer distancia desde punto másalejado hasta salida de cuenca

Tc

Tiempo de Tiempo de concentraciónconcentración


Tiempo de concentraciónTiempo de concentración

Fórmula de Picking:

Fórmula de Ven Te Chow:

Fórmula de California Highways:

31

2

3,5

I

Lt c

I

Lt c 20,25

385,03

57

H

Lt c


Líneas que representan lugar común de puntos de cuenca que tienen mismo tiempo de translación hasta salida

Isócrona de 1 hora

Isócrona de 2 horas

3 horas

4 horas IsocronasIsocronas


Perú: cuencas Perú: cuencas hidrográficashidrográficas

Vertiente del Pacífico: 50 cuencas.

Vertiente del Atlántico: 44 cuencas.

Vertiente del Titicaca: 9 cuencas.

Cuenca más contaminada: Mantaro.

Cuencas con hidroeléctricas: Rimac, Mantaro, Santa, Vilcanota,

Cuenca más poblada: Rimac.

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