2 hidrología- la cuenca hidrologica

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  • 8/16/2019 2 Hidrología- La Cuenca Hidrologica

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    TEMA N° 2

    LA CUENCA HIDROLOGICA

    HIDROLOGÍACIV 231

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    DEFINICIONES

    Geomorfología, estudia las formas superficiales del relieve

    terrestre (geo=tierra, morfo=forma; logia=estudio o tratado).Cuenca, es una zona de la superficie terrestre en donde lasgotas de lluvia que caen sobre ella tienden a ser drenadas por elsistema de corrientes hacia un mismo punto de salida.

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    DEFINICIONES

    Cuenca hidrográfica,espacio geográfico cuyosaportes hídricos naturales son

    alimentados exclusivamentepor las precipitaciones ycuyos excedentes en agua oen materias sólidas

    transportadas por el aguaforman, en un punto espacialúnico, una desembocadura.

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    CLASIFICACION DE LA CUENCAEn relación al tamañoUna cuenca se puede clasificar atendiendo a su tamaño, encuencas grandes y cuencas pequeñas.

    Cuenca Grande

    Es aquella cuenca donde su área es mayor a 250 km2, dondepredominan las características fisiográficas (pendiente,

    elevación, área, cauce).El efecto de almacenaje del cauce es muy importante.

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    CLASIFICACIÓN DE LA CUENCACuenca pequeña

    Es aquella cuenca donde su área es menor a 250 km2, la forma

    y la cantidad de escurrimiento está influenciado por lascaracterísticas físicas (tipo de suelo y vegetación) del suelo. Lacuenca pequeña responde a las lluvias de fuerte intensidad ypequeña duración.

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    Clasificación de la cuencaEn función a la salidaDesde el punto de vista de la salida de una cuenca, existen dos tiposde cuencas: endorreicas y exorreicas.

    Cuencas EndorreicasEl punto de salida está dentro de los límites de la cuenca ygeneralmente es un lago.

    Cuencas Exorreicas

    En las cuencas exorreicas el punto de salida se encuentra en loslímites de la cuenca, pudiendo ser en otra corriente de agua o en elmar.

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    Clasificación de la cuenca

    Tipos de cuenca en función a su salida

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    CLASIFICACIÓNEn función a la elevación

    Otra forma de clasificarlas, de clara aplicación en las cuencasandinas, basada en la elevación relativa de sus partes, se clasificaen: cuencas, alta, media y baja.

    Cuenca altaLlamado como cuenca cabecera o de recepción de la cuenca; porsu posición, capta y almacena en los nevados y glaciares de suscumbres, y en las lagunas y represamientos de las altiplanicies, lamayor parte de los aportes de la precipitación; además, tiene unacobertura vegetal típica de pastos o bosques, y una menor presióndemográfica.

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    CLASIFICACIÓN

    Cuenca mediaDe mayor pendiente relativa, con un caudal caracterizado portorrentes turbulentos, también se le denomina zona detransporte de sedimentos o de escurrimiento.

    Cuenca Baja

    Cuenca de menor pendiente relativa, con un caudal de flujocontinuo, cauce definido y amplia planicie de inundación,

    suele llamarse cono de deyección o zona de depósito.

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    ELEMENTOS DE LAS CUENCASLas cuencas presentan los siguientes elementos: Parteaguas odivisoria de aguas, área de la cuenca y el cauce principal de lacuenca.

    Parteaguas o divisoria de aguasLínea imaginaria formada por los puntos de mayor niveltopográfico, que separa la cuenca en estudio de las cuencasvecinas.

    Área de la cuencaSuperficie en proyección horizontal, delimitada por la divisoria deaguas.

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    ELEMENTOS DE LAS CUENCAS

    Cauce principal de una cuenca

    Corriente que pasa por la salida de la cuenca; las demáscorrientes se denominan cauces secundarios (tributarios). Lascuencas correspondientes a las corrientes tributarias sellaman cuencas tributarias o subcuencas.

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    ELEMENTOS DE LAS CUENCAS

    COMPONENTES DE UN CUENCA

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    DELIMITACIÓN

    La delimitación de una cuenca, se hace sobre un plano omapa con curvas de nivel siguiendo las líneas del DivortiumAcuarum (parteaguas), formado por los puntos de mayornivel topográfico.

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    DELIMITACIÓNTrazado línea divisoria o parte aguas

    La determinación de la línea divisoria (Divortium Acuarum) en unacuenca no es única; sino que pueden existir dos líneas divisorias.

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    DELIMITACIÓN

    Divisoria topográfica;   línea divisoria de las aguassuperficiales.

    Divisoria freática;   línea divisoria para las aguassubsuperficiales, línea determinada en función de los perfiles

    de la estructura geológica.

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    delimitación

    DELIMITACIÓN DE LA CUENCA

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    DELIMITACIÓN

    Reglas prácticas para el trazado de la divisoria topográfica1.- La divisoria corta ortogonalmente a las curvas de nivel ypasa por los puntos de mayor nivel topográfico.2.- Cuando la divisoria va aumentando su altitud, corta a las

    curvas de nivel por la parte convexa (el caso cuando eltrazado se dirige desde el río hacia arriba).3.- Cuando la altitud de la divisoria va decreciendo, corta alas curvas de nivel por su parte cóncava (el caso cuando el

    trazado llegue al río ya para cerrar la divisoria).4.- Como comprobación, la divisoria nunca corta a un arroyoo río, excepto en el punto de interés de la cuenca (salida).

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    DELIMITACIÓN

    Trazado de la divisoria topográfica de la cuenca

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    INFORMACIÓN REQUERIDA

    Para el estudio y determinación de los parámetrosgeomorfológicos se precisa de información cartográfica de latopografía, del uso del suelo y de la permeabilidad de laregión en estudio.

    SUPERFICIE DE LACUENCA [Km2]

    ESCALA CARTOGRAFÍA[IGM]

    A < 100 1:25000 NO

    100 < A < 1000 1:50000 SI1000 < A < 5000 1:100000 SI

    5000 < A < 10000 1:250000 SI

    A > 10000 1:500000 NO

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    CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LASCUENCAS

    El funcionamiento de la cuenca se asemeja al de un colector,que recibe la precipitación pluvial y la convierte enescurrimiento. Esta transformación presenta pérdidas deagua, situación que depende de las condiciones climatológicasy de las características físicas de la cuenca. Cuencas vecinassometidas a las mismas condiciones climáticas, pueden tenerregímenes de flujo totalmente distintos, situación debidaprincipalmente a las características físicas de las cuencas.

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    CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LASCUENCAS

    En función de esto, las características físicas más importantes de una cuencason:   Área   Perímetro   Forma de la cuenca

      Longitud  Pendiente promedio  Curva hipsométrica  Histograma de frecuencias altimétricas   Relación de bifurcación de los canales

     Densidad de drenaje   Alturas y elevación promedia  Perfil cauce principal   Pendiente promedia del cauce principal

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    CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LASCUENCAS

    Área de la cuenca (A)

    Es el área plana en proyección

    horizontal, de forma muyirregular, obtenida después dedelimitar la cuenca; se reporta enkilómetros cuadrados, excepto lascuencas pequeñas que se expresan

    en hectáreas.

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    CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LASCUENCAS

    Perímetro de la cuenca (P)

    Borde del contorno (limite exterior) de la forma irregular dela cuenca proyectada en un plano horizontal, obtenida unavez delimitada la cuenca.

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    CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LASCUENCAS

    Forma de la cuencaLa forma de la cuenca afecta en las características de descargade la corriente, principalmente en los eventos de flujomáximo.

    En general, los escurrimientos de una cuenca de forma casicircular serán diferentes a los de otra, estrecha y alargada,

    aunque tengan la misma área.

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    CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LASCUENCAS

    Forma de la cuenca

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA

    La geomorfología de una cuenca queda definida por su forma,relieve y drenaje, para lo cual se han establecido una serie deparámetros, que a través de ecuaciones matemáticas, sirven dereferencia para la clasificación y comparación de cuencas. Para

    un mejor estudio de las cuencas se han establecido los siguientesparámetros:

     Parámetros de forma

     Parámetros de relieve Parámetros de red hidrográfica.

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Dada la importancia de la configuración de las cuencas, setrata de cuantificar parámetros por medio de índices ocoeficientes, los cuales relacionan el movimiento del agua ylas respuestas de la cuenca a tal movimiento (hidrogramas).

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Índice de compacidad o Coeficiente de Gravelius(Ic)

    Es el cociente que existe entre el perímetro de la cuencarespecto al perímetro de un círculo del área de la mismacuenca.

     

     

     

     

     A

     P 

     A

     P 

     Po

     P 

     Ic   *282.0**2    

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Índice de compacidad o Coeficiente de Gravelius(Ic)

    Si Ic = 1 la cuenca es de forma circular. Este coeficiente nosdará luces sobre la escorrentía y la forma del hidrograma

    resultante de una determinada lluvia caída sobre la cuenca.Si: Ic  ≈ 1 cuenca regular

    Ic  ≠ 1 cuenca irregular;

    (Ic grande, menos susceptible ainundaciones).

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Factor de Forma (Ff)

    Fue definido por Horton,

    como el cociente entre elancho promedio de lacuenca y su longitud delcauce principal:

     Lc

     B F  f   

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Factor de Forma (Ff)Ancho promedio de la cuenca:

    Donde:B = Ancho Promedio de la cuenca, (Km)A = Área de la cuenca, (Km2)Lc = Longitud de la cuenca, que se define como la distanciaentre la salida y el punto más alejado, cercano a la cabeceradel cauce principal, medida en línea recta.

     Lc

     A B   2 Lc

     A F  f  

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA

    Coeficiente de forma (Kf)Relación entre la anchura media Bm de la cuenca y lalongitud media (Lmc):

    Donde:Bm = Ancho media de la cuencaLmc = Longitud media de la cuenca (distancia entre lasalida y el punto mas alejado de la cuenca).

     L B K    m f   

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA

    Relación de Elongación (Re)Definido por Schumm, es la relación entre el diámetro de uncírculo (D) de área igual a la cuenca y la longitud de lacuenca (Lc).

    Expresando el diámetro en función del área de la cuenca (A)

    queda:

     Lc

     D Re  

     Lc

     A Re   *1284.1

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA

    Relación de circularidad (Rci)Relación de circularidad, (Rci), denominado también como radiode circularidad, es el cociente entre el área de la cuenca (A) y ladel círculo cuyo perímetro (P) es igual al de la cuenca:

    Donde:A = Área de la Cuenca en Km2;

    P=Perímetro de la cuenca en Km.Cuando Rci=1, la cuenca es circular y si Rci=0.785, la cuenca escuadrada.

    2

    4

     P  A Rci  

    Á Ó

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA

    Rectángulo equivalente o rectángulo de GraveliusEl rectángulo equivalente es una transformación geométrica,que permite representar a la cuenca, de su formaheterogénea, con la forma de un rectángulo, que tiene la

    misma área y perímetro (mismo índice de compacidad), igualdistribución de alturas (igual curva hipsométrica), e igualdistribución de terreno, en cuanto a sus condiciones decobertura. En este rectángulo, las curvas de nivel se

    convierten en rectas paralelas al lado menor, siendo estoslados, la primera y última curva de nivel.

    Á Ó

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Rectángulo equivalente o rectángulo de Gravelius

    Á Ó

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Rectángulo equivalente o rectángulo de Gravelius

    Á Ó

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Rectángulo equivalente o rectángulo de Gravelius:Cálculo de los lados l y L del rectángulo.

    Si L y l, son respectivamente los lados mayor y menor delrectángulo equivalente a P y A, el perímetro y el tamaño dela cuenca, en Km y Km2, entonces se tiene por lasdefiniciones precedentes que:

    Á Ó

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Rectángulo equivalente o rectángulo de Gravelius:Cálculo de los lados l y L del rectángulo.

    El índice de Gravelious (Índice de Compacidad) es:

    )(*2:

    *:

    l  L P  Perímetro

    l  L A Área

     

      

     

     A

     P  Ic   *282.0

    Á Ó

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Rectángulo equivalente o rectángulo de Gravelius:Cálculo de los lados l y L del rectángulo.

    Sustituyendo la ecuación del área y del perímetro en laecuación del indice de Gravelius y despejando se obtienen:

     

      

     

     

      

     

    2

    2

    128.111*

    128.1

    *

    128.111*

    128.1

    *

    c

    c

    c

    c

     I 

     A I l 

     I 

     A I  L

    Á Ó

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARÁMETROS DE FORMA

    Rectángulo equivalente o rectángulo de Gravelius:Cálculo de los lados l y L del rectángulo.

    Con los resultados de las ecuaciones anteriores se dibuja enrectángulo de base l y de altura L, después se hallan los

    cocientes:

    y estas magnitudes se llevan en el lado mayor del rectángulo.

    ................,,,,,   554

    43

    32

    21

    1 l 

     A L

     A L

     A L

     A L

     A L  

    Á Ó

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Para describir el relieve de una cuenca existen numerososparámetros que han sido desarrollados por varios autores;entre los más utilizados son: pendiente de la cuenca, índicede pendiente, curvas Hipsométricas, histograma defrecuencias altimétricas y relación de relieve.

    Á Ó

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Pendiente de la cuenca

    La pendiente media de la cuenca tiene una importante perocompleja relación con la infiltración, el escurrimiento

    superficial, la humedad del suelo y la contribución del aguasubterránea al flujo en los cauces. Es uno de los factoresfísicos que controlan el tiempo del flujo sobre el terreno ytiene influencia directa en la magnitud de las avenidas o

    crecidas.

    Á Ó

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Pendiente de la cuencaCriterio de J.W. Alvord

    Analiza la pendiente existente entre curvas de nivel,trabajando con la faja definida por las líneas medias que pasanentre las curvas de nivel. Para una de ellas la pendiente es:

    Á OS G O O O ÓG COS

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Con relación a la figura anterior, se tiene la siguientesimbología:a1 = área de la faja a, b, c, d, en Km2.w1 = ancho promedio de la faja abcd, en Km.

    L1 = longitud de la curva de nivel 62, en Km.S1 = pendiente promedio de la faja a, b, c, d, adimensional.Sc = pendiente promedio de la cuenca, adimensional De =intervalo o desnivel constante entre curvas de nivel, en Km.

    A = área o tamaño de la cuenca, en Km2.Ln = longitud total de las curvas de nivel dentro de lacuenca, en Km.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Entonces, se cumple que: S1=D/w1 = D(l1)/a1 y lapendiente de la cuenca Sc, será el promedio pesado(ponderado) de las pendientes de cada faja, en relación a suárea, esto es:

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    De donde se obtiene, al simplificar y factorizar:

    Se recomienda utilizar intervalos entre curvas de nivel de 30

    a 150 metros en cuencas grandes o de fuerte pendiente y delorden de 5 a 15 metros en el caso de cuencas pequeñas o detopografía plana.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Pendiente de la cuenca: Criterio de R.E. Horton

    Consiste en trazar una malla de cuadrados sobre la proyecciónhorizontal de la cuenca orientándola según la dirección de la

    corriente principal. Si se trata de una cuenca pequeña, la mallallevará al menos cuatro cuadros por lado, pero si se trata de unasuperficie mayor, deberá aumentarse el número de cuadros porlado, ya que la precisión del cálculo depende de ello. Una vezconstruida la malla, se miden las longitudes de las líneas de lamalla dentro de la cuenca y se cuentan las intersecciones ytangencias de cada línea con las curvas de nivel.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Criterio de Horton

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    La pendiente de la cuenca en cada dirección de la malla secalcula así:

     y

    e y y

     x

    e x x

     L

     DnS 

     L DnS 

    *

    *

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    Siendo:

    Lx = Longitud total de líneas de la malla en sentido x, dentro de la cuenca;

    Ly = longitud total de líneas de la malla en sentido y, dentro de la cuenca;

    Nx = número total de intersecciones y tangencias de líneas de la malla concurvas de nivel, en el sentido x.

    Ny = número total de intersecciones y tangencias de líneas de la malla concurvas de nivel, en el sentido y.

    Sx, Sy = pendiente adimensional de la cuenca en cada una de las direcciones

    de la malla de cuadrados.De = desnivel constante entre las curvas de nivel de la cuenca, en Km.Debiéndose respetar las recomendaciones citadas a este respecto en elcriterio de Alvord, anteriormente descrito.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Horton considera que la pendiente media puededeterminarse como:

    Donde: L

     D N S    cc

     sec**

    .

    min

    nivel decurvas ymalla

    delíneaslasentreantedoángulo

     L L L

     N  N  N 

     y x

     y x

     

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Como resulta laborioso determinar la sec  de cada intersección,en la práctica y para propósitos de comparación es igualmente eficaz

    ignorar el término sec   (aceptarlo como = 1) o bien considerar el 

     promedio aritmético o geométrico de las pendientes Sx y Sy como

     pendiente de la cuenca.

     y xc

     y xc

    S S S  geométricoomedio

    S S S aritméticoomedio

    *:Pr 2

    :Pr 

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Índice de Pendiente (Ip) (M. Roche)

    El índice de pendiente, es una ponderación que se estableceentre las pendientes y el tramo recorrido por el río. Con este

    valor se puede establecer el tipo de granulometría que seencuentra en el cauce. Además, expresa en cierto modo, elrelieve de la cuenca.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Se obtiene utilizando el rectángulo equivalente, con lasiguiente ecuación:

    n

    i

    iii p

     L

    aa I 2

    1

    1*  

    ii

     A

     A  

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Clasificación de Pendientes en una cuencaEl valor de la pendiente permite clasificar el relieve otopografía del terreno según la siguiente tabla:

    PENDIENTE [%] TIPO DE TERRENO

    2 Plano

    5 Suave

    10 Accidentado medio

    15 Accidentado25 Fuertemente accidentado

    50 Escarpado

    > 50 Muy escarpado

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Curva Hipsométrica

    Es la representación gráfica del relieve de una cuenca; esdecir la curva hipsométrica indica el porcentaje de área de la

    cuenca o superficie de la cuenca en Km2 que existe porencima de una cota determinada, representado encoordenadas rectangulares.

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Curva hipsométrica

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Construcción Curva HipsométricaPara construir la curva hipsométrica se utiliza un mapa con curvasde nivel, el proceso es como sigue:Se marcan subáreas de la cuenca siguiendo las curvas de nivel, porejemplo de 100 en 100 m.Con el planímetro ó software adecuado (AutoCad, Ilwis, ArcView,etc), se determinan las áreas parciales de esos contornos.Se determinan las áreas acumuladas, de las porciones de la cuenca.Se determina el área acumulada que queda sobre cada altitud del

    contorno.Se plotean las altitudes, versus las correspondientes áreasacumuladas que quedan sobre esas altitudes.

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Utilidad de la curva HipsométricaDe la curva hipsométrica se puede extraer una importanterelación, como es la relación hipsométrica (RH):

    Donde:

     As área sobre la curva hipsométrica Ab área bajo la curva hipsométrica

    i

     s H 

     Ab A R  

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Según Strahler, la importancia de esta relación hipsométricareside en que es un indicador del estado de equilibriodinámico de la cuenca. Así, cuando RH=1, se trata de unacuenca en equilibrio morfológico.

    La Figura siguiente muestra tres curvas hipsométricascorrespondientes a tres cuencas hipotéticas, que tienenpotenciales evolutivos distintos. La curva superior (A) reflejauna cuenca con un gran potencial erosivo; la curvaintermedia (B) es característica de una cuenca en equilibrio;

    y la curva inferior (C) es típica de una cuenca sedimentaria.Quedando así, representan distintas fases de la vida de losríos:

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Diagrama de frecuencias altimétricasEs la representación gráfica, de la distribución en porcentaje,de las superficies ocupadas por diferentes altitudes.

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Con las curvas anteriores se puede determinar las siguientes características de lacuenca:

    Altitud media, es la ordenada media de la curva hipsométrica, en ella, el 50% del área de la cuenca, está situado por encima de esa altitud y el 50 % estásituado por debajo de ella.

    Altitud más frecuente, es el máximo valor en porcentaje del histograma defrecuencia de altitudes.

    Altitud de frecuencia media, es la altitud media correspondiente a la mediade la abscisa del histograma de frecuencia de altitudes. Gráficamente laelevación media de la cuenca se obtiene, entrando con el 50 % del área en el ejeX, trazando una perpendicular por este punto hasta interceptar a la curvahipsométrica, y por éste punto trazar una horizontal hasta cortar el ejeY.

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Relación de relieve (Rr)Schumm (1956) propone una expresión muy simple para ladescripción del relieve, (Relif Ratio, Rr)), función de lalongitud de la cuenca L y de la diferencia de altura entre la

    salida de la cuenca y el punto más alto en la divisoria de lacuenca (h):

     L

    h

     Rr  

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Tiempo de concentraciónTiempo necesario para que todo el sistema (toda la cuenca)contribuya eficazmente a la generación de flujo en eldesagüe.

    Comúnmente el tiempo de concentración se define como, eltiempo que tarda una partícula de agua caída en el punto masalejado de la cuenca hasta la salida del desagüe. Además, debe

    tenerse en claro que el tiempo de concentración de unacuenca no es constante; según Marco y Reyes (1992) aunquemuy ligeramente depende, de la intensidad y la precipitación.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE

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    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DELA CUENCA: PARAMETROS DE RELIEVE

    Por tener el concepto de tiempo de concentración una cierta base física,han sido numerosos los autores que han obtenido formulaciones delmismo, a partir de características morfológicas y geométricas de lacuenca.A continuación, se muestran algunas de esas fórmulas empíricas

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    CONTROL DE LECTURA(Libro: Fundamentos de hidrologia de superficie - aparicio)

    1. Señale cual el concepto de cuenca

    2. Cuales son los métodos que se mencionan para el cálculode la pendiente media del cauce principal.?

    3. Cuál la expresión de Taylor y Schwarz?, en el que laslongitudes de los tramos del cauce no sean iguales.

    4. Mencione la clasificación de la corrientes.

    5. Por su posición topográfica como se clasifican los ríos?

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    La red hidrográfica corresponde al drenaje natural,permanente o temporal, por el que fluyen las aguas de los

    escurrimientos superficiales, hipodérmicos y subterráneos dela cuenca.

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    Componentes de la red de drenajeLa red de drenaje de una cuenca está formada por el cauceprincipal y los cauces tributarios.

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Clasificación de Corrientes en la red de drenaje

    La red de drenaje de una cuenca se clasifica de variasmaneras, pero los más importantes en la ingeniería

    hidrológica son:

    a) Por el tiempo en que transportan agua.

    Según esta clasificación las corrientes pueden ser perennes,intermitentes o efímeras.

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Perennes; conducen agua durante todo el año.Intermitentes; llevan agua durante la época de lluvias de cadaaño.

    EfÍmeras; conducen agua inmediatamente después de una

    tormenta.

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    b) Por su posición topográfica o edad geológica.De acuerdo con esta clasificación los ríos pueden ser demontaña o juveniles, de transición o maduros, o bien deplanicie o viejos.

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Número de Orden de un cauce

    Es un número que refleja el grado de ramificación de la redde drenaje. Existen diversos criterios para el ordenamientode los cauces de la red de drenaje en una cuenca hidrográfica;según:

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    El sistema de Horton   Los cauces de primer orden (1) son aquellos que no poseen tributarios,   Los cauces de segundo orden (2) tienen afluentes de primer orden,   Los cauces de tercer orden (3) reciben influencia de cauces de segundo

    orden, pudiendo recibir directamente cauces de primer orden.   Un canal de orden n puede recibir tributarios de orden n-1 hasta 1.

    Esto implica atribuir mayor orden al río principal, considerando estadesignación en toda su longitud, desde la salida de la cuenca hasta sus

    nacientes.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA

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    El sistema de Strahler,  para evitar la subjetividad de ladesignación en las nacientes determina que:

     Todos los cauces serán tributarios, aún cuando las nacientes

    sean ríos principales.  El río en este sistema no mantiene el mismo orden en toda su

    extensión.

     El orden de una cuenca hidrográfica está dado por el númerode orden del cauce principal.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Densidad de drenaje (Dd)Horton (1945) definió la densidad de drenaje de una cuencacomo el cociente entre la longitud total (Lt) de los caucespertenecientes a su red de drenaje y la superficie de la cuenca

    (A):

     A

     Lt  Dd  

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    La densidad de drenaje es un indicador de la respuesta de lacuenca ante un aguacero, y por tanto, condiciona la forma delhidrograma resultante en el desagüe de la cuenca. A mayordensidad de drenaje, más dominante es el flujo en el cauce

    frente al flujo en ladera, lo que se traduce en un menortiempo de respuesta de la cuenca y, por tanto, un menortiempo al pico del hidrograma. Strahler (1952) encontró enEstados Unidos valores de Dd desde 0,2 Km/Km2 para

    cuencas con drenaje pobre y hasta 250 Km/Km2 paracuencas muy bien drenadas.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Constante de estabilidad del río (C)La constante de estabilidad de un río, propuesta por Schumm(1956) como el valor inverso de la densidad de drenaje:

    Representa, físicamente, la superficie de cuenca necesaria

    para mantener condiciones hidrológicas estables en unaunidad de longitud de canal (cauce).

    d T    D L AC    1

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Densidad hidrográfica (Dh)Se define como el cociente entre el número de segmentos decanal de la cuenca y la superficie de la misma:

    Donde Nt, es la suma de todos los segmentos de canal que

    forman la red hidrográfica de la cuenca, entendiendo comotales a todo tramo de canal que no sufre aporte alguno deotro canal.

     A N  Dh  t 

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Aunque la densidad hidrográfica y la densidad de drenajemiden propiedades distintas, Melto (1958) propuso unarelación, que ha resultado muy acertada, entre ellas:

    δ   es un coeficiente adimensional que se aproximageneralmente a un valor de 0.7 (0.694).

    d  D Dh   **   2 

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Relación de bifurcación (Rb)Se define como la relación entre el número de cauces de orden i(Ni) y el número de cauces de orden i+1 (Ni+1). Hortonencontró que esta relación es relativamente constante de un orden

    a otro.

    El valor teórico mínimo para Rb es 2 y según Strahler un valortípico se encuentra entre 3 y 5 en cuencas donde la estructurageológica no distorsiona el patrón de drenaje natural.

    1

    i

    ib

     N 

     N  R

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LAC C

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Relación de longitud (RL)

    Se define como la relación entre las longitudes promedio (Li)de cauces de órdenes sucesivos.

    i

    i L

     L

     L R   1

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Relación de áreas (RA)

    Se define como la relación entre las área promedio (Ai) quedrenan a cauces de órdenes sucesivos.

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Frecuencia de cauces (Fc)Horton definió la frecuencia de cauces como la relación entreel número de cauces y su área correspondiente:

    Donde  ΣNi es la sumatoria de todos los cauces de orden k yAk el área de la cuenca de orden k (Km2). Melton (1958)analizó la relación entre F y D y encontró que F  ∞ D2.

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Longitud promedio de flujo superficial (L0)Se define como la distancia media que el agua deberíaescurrir sobre la cuenca para llegar a un cauce y se estima porla relación que existe entre el área y 4 veces la longitud de

    todos los cauces de la cuenca, o bien, la inversa de 4 veces ladensidad de drenaje.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LACUENCA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Sinuosidad del cauce principal (Si)Es la relación que existe entre la longitud del cauce principal,Lc, y la longitud del valle del cauce principal medida en línearecta o curva, Lt.

    Un valor de la sinuosidad menor a 1,25 define a un cauce conbaja sinuosidad.

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Coeficiente de torrencialidadEste coeficiente se emplea para estudios de máximascrecidas; y se determina por la ecuación:

    Donde, N1 es el número de cursos de primer orden; y A es el

    área de la cuenca.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LACUENCA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Pendiente del cauce principal (Sm)Se pueden definir varias pendientes del cauce principal, lapendiente media, la pendiente media ponderada y lapendiente equivalente.

    La pendiente media (Sm): relación entre la altura totaldel cauce principal (cota máxima, Hmax menos cota mínima,Hmin) y la longitud del mismo, L.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LACUENCA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    La pendiente media ponderada (Smp): pendiente de lahipotenusa de un triángulo cuyo vértice se encuentra en el

    punto de salida de la cuenca y cuya área es igual a lacomprendida por el perfil longitudinal del río hasta la cotamínima del cauce principal, como se indica en la figurasiguiente:

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LACUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Perfil longitudinal de un cauce y líneas a considerar para el cálculo de la pendiente media y de la pendiente mediaponderada.

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LACUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Clasificación de pendiente en el cauce PrincipalLa pendiente del cauce principal se relaciona con lascaracterísticas hidráulicas del escurrimiento, en particularcon la velocidad de propagación de las ondas de avenida y con

    la capacidad para el transporte de sedimentos. De acuerdo alvalor de la pendiente, se puede clasificar la topografía delterreno de la siguiente manera (propuesto por R. Heras R.).

    PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LACUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LA

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    CUENCA: PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA DE LACUENCA

    Clasificación de pendiente en el cauce principal

    PENDEINTE (Si) [%] TIPO DE TERRENO

    2 LLANO

    5 SUAVE10 ACCIDENTADO MEDIO

    15 ACCIDENTADO

    25 FUERTEMENTEACCIDENTADO

    50 ESCARPADO

    > 50 MUY ESCARPADO

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    REPASO¿Defina cuenca hidrográfica?

    ¿En función de su salida cuantos tipos de cuencas existen?

    ¿Cuál es la diferencia entre cuenca endorreica y exorreica?

    ¿Cuáles son los elementos de la cuenca?

    ¿Cuáles son las características físicas mas importantes de la cuenca?

    ¿Cuales son los parámetros mas importantes de la cuenca, explicar cada uno deellos?

    ¿Qué es la curva hipsométrica y cual es su utilidad?

    ¿Cuáles son los rangos y como se clasifican la pendiente topográfica de la

    cuenca?¿Cuáles son los parámetros de la red hidrográfica?

    ¿Cómo se clasifican las corrientes de la red de drenaje?