[CARACTERISTICAS FISIOGRFICAS DE UNA CUENCA HIDROLGICA]November 5, 2014

Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Ingeniera Materia: Hidrologa Profesor(a): Dra. Ma. Del Roso Ruiz Urbano

CARACTERISTICAS FISIOGRFICAS DE UNA CUENCA HIDROLGICA

RH30Eab

11/5/2014

Indice

I. INTRODUCCINII. REA (Papel milimtrico, Planmetro, Digitalizada e INEGI) Para este parmetro se calcularn los errores relativosIII. PERMETRO. (Curvmetro y Digitalizada)IV. PENDIENTE DE LA CUENCA (Alvord, Horton y Nash)V. ELEVACIN DE LA CUENCA VI. RED DE DRENAJE (No. De orden, Densidad de Corriente, Densidad de Drenaje, Longitud de tributarios) VII. COEFICIENTE DE GRAVELIUS VIII. CENTROIDE (Coordenadas geogrficas y UTM)IX. PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL. (Topogrfica, Compensada y Taylor-Scharwz)X. PRECIPITACIN MEDIA (Mtodo Aritmtico) XI. COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO. (Promedio ponderado) XII. CUADRO RESUMEN XIII. CONCLUSIONES Y/O RECOMENDACIONES XIV. BIBLIOGRAFIAXV. ANEXOS

I. INTRODUCCINLa Regin Hidrolgica No. 30 Grijalva-Usumacinta, se localiza al Sureste de nuestro pas, est limitada al Norte por el Golfo de Mxico; al Este por la Repblica de Guatemala, al Noreste por la Regin Hidrolgica No. 31 Yucatn Oeste, al Sur por la Regin Hidrolgica No. 23 Costa de Chiapas y al Oeste por la Regin Hidrolgica No. 29 Coatzacoalcos. Geogrficamente est comprendida entre los paralelos 1455 y 1835 de latitud Norte y los meridianos 91 20 y 94 15 de longitud Oeste. La figura 1, muestra su ubicacin geogrfica a nivel nacional-regional.

Figura 1La Regin Hidrolgica No. 30 Grijalva-Usumacinta, pertenece a la vertiente del Golfo de Mxico y es la de mayor importancia en nuestro pas, dicha regin alberga dos Cuencas Binacionales entre los Estados Unidos Mexicanos y la Repblica de Guatemala, las denominadas del Ro Grijalva y Ro Usumacinta. En la figura 2, se muestran estas cuencas, la primera incluye el Alto, Medio y Bajo Grijalva y la segunda la de los Ros Lacantn, Usumacinta y Laguna de Trminos.

Figura 2Sistema HidrolgicoLa Regin Hidrolgica No. 30 Grijalva-Usumacinta, conforme a la NOM-011-CONAGUA-2000, Conservacin del recurso agua-Que establece las especificaciones y el mtodo para determinar la disponibilidad media anual de las aguas nacionales, publicada en el Diario Oficial de la Federacin el 17 de abril del 2002, se subdividi en 81 cuencas hidrolgicas, las cuales para su manejo se integraron en 6 subregiones hidrolgicas, mismas que se describen a continuacin:1. Alto Grijalva o Grijalva-La Concordia;2. Medio Grijalva o Grijalva-Tuxtla Gutirrez;3. Bajo Grijalva o Grijalva-Villahermosa;4. Ro Lacantn;5. Ro Usumacinta; y6. Laguna de Trminos.Nosotros estudiaremos dos subcuencas, en Alto Grijalva y Medio Grijalva.

Los presentes estudios tcnicos se enfocarn exclusivamente a las Subregiones Hidrolgicas Alto Grijalva o Grijalva-La Concordia, Medio Grijalva o Grijalva-Tuxtla Gutirrez y Bajo Grijalva o Grijalva-Villahermosa, la tabla 1, detalla las 53 cuencas hidrolgicas para cada una de las subregiones hidrolgicas, la figura 3 muestra la ubicacin geogrfica y la figura 4 ilustra el comportamiento hidrolgico.

Figura 3. Ubicacin geogrfica de las Subregiones y Cuencas Hidrolgicas de la Regin Hidrolgica No. 30 Grijalva-UsumacintaEl cauce principal de las Subregiones Hidrolgicas Alto Grijalva o Grijalva-La Concordia, Medio Grijalva o Grijalva-Tuxtla Gutirrez y Bajo Grijalva o Grijalva-Villahermosa, es el Ro Grijalva, que tiene una longitud total de aproximadamente 700 kilmetros, nace en la Repblica de Guatemala en la Sierra de Cuchumatanes, donde recibe el nombre de Cuilco, al entrar a los Estados Unidos Mexicanos, se le incorporan los ros Lagartero, Dolores y Selegua, que al fluir forman el Ro San Gregorio. Por otro lado el Ro San Miguel, cuyo origen se sita tambin en la Repblica de Guatemala, baja de la Sierra del Soconusco y se une al ro San Gregorio dando origen al Ro Grijalva. Este corre en direccin Noroeste, atravesando el Valle de Chiapas en donde se le conoce como Ro Grande de Chiapas. Recibe por su margen izquierda las aportaciones de los ros Salinas y La Concordia, por su margen derecha las de los ros Blanco y Angostura. En seguida recibe al ro Dorado, all modifica su cauce al Noroeste; y contina hasta la poblacin de Santa Cruz en donde modifica su cauce al Noroeste, 2.5 kilmetros al Suroeste de la poblacin Chiapa de Corzo recibe la aportacin del ro Santo Domingo; pasa junto a dicha poblacin y sale del Valle de Chiapas por el Can del Sumidero; contina con el mismo rumbo hasta llegar al vaso de la Presa Nezahualcyotl (Malpaso); a lo largo de este recorrido recibe por su margen izquierda la contribucin del Ro De La Venta y El Sabinal, mientras que por la derecha la de los ros Hondo, Chicoasn y Yamonh.

Figura 4. Comportamiento hidrolgico de la Regin Hidrolgica No. 30 Grijalva-UsumacintaEntre las Presas Nezahualcyotl (Malpaso) y Angel Albino Corzo (Peitas) el ro recibe las aportaciones, por la margen derecha de los ros Tzimbac, Zayula, y ms abajo de los ros Platanar y Paredn. Diez kilmetros aguas abajo del sitio donde estuvo la estacin hidromtrica El Dorado, el ro sufre una bifurcacin, debido al nuevo cauce que se abri hacia la margen izquierda en 1932, el brazo recibi el nombre de ro Samara y cuyo rumbo es hacia el Norte, hasta desembocar en el Golfo de Mxico.

Figura 5 Subregiones y cuencas hidrolgicas

Isoyetas disponibles

II. REA (Papel milimtrico, Planmetro, Digitalizada e INEGI) Para este parmetro se calcularn los errores relativos)Papel MilimtricoPlanmetroAutoCADRH30Ea 40803.0534RH30Eb 61301.5075INEGI

III. PERMETRO. (Curvmetro y Digitalizada)CurvimetroAutoCADRH30Ea 1513.9938RH30Eb 2135.5538

IV. PENDIENTE DE LA CUENCA (Alvord, Horton y Nash)V. ELEVACIN DE LA CUENCA VI. RED DE DRENAJE (No. De orden, Densidad de Corriente, Densidad de Drenaje, Longitud de tributarios) Nmero de OrdenDensidad de CorrienteDensidad de DrenajeLongitud de TributariosVII. COEFICIENTE DE GRAVELIUS VIII. CENTROIDE (Coordenadas geogrficas y UTM)Calculado con AutoCAD y QGIS 2.4 (Vectorial, Herramientas de Geometra, Centroides de Poligonos, PROPMASS (CAD))Centroide Cuenca RH30Ea N93.621, 17.102 y UTM15 Q 433934 1890944

Centroide Cuenca RH30Eb N92.824, 10.646 y UTM 15 Q 518769 1840403

IX. PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL. (Topogrfica, Compensada y Taylor-Scharwz)X. PRECIPITACIN MEDIA (Mtodo Aritmtico) XI. COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO. (Promedio ponderado) XII. CUADRO RESUMEN XIII. CONCLUSIONES Y/O RECOMENDACIONES La Regin Hidrolgica No. 30 Grijalva-Usumacinta pertenece a la vertiente del Golfo de Mxico y es la de mayor importancia en nuestro pas, dicha regin alberga dos Cuencas Binacionales entre los Estados Unidos Mexicanos y la Repblica de Guatemala, las denominadas del Ro Grijalva y del Ro Usumacinta.La Regin Hidrolgica No. 30 Grijalva-Usumacinta, se subdividi para su administracin en 81 cuencas hidrolgicas, las cuales se integraron en 6 subregiones hidrolgicas, el Alto Grijalva o Grijalva-La Concordia, Medio Grijalva o Grijalva-Tuxtla Gutirrez, Bajo Grijalva o Grijalva-Villahermosa, Ro Lacantn, Ro Usumacinta y Laguna de Trminos.Los estudios tcnicos se enfocan exclusivamente a las Subregiones Hidrolgicas Alto Grijalva o Grijalva-La Concordia, Medio Grijalva o Grijalva-Tuxtla Gutirrez y Bajo Grijalva o Grijalva-Villahermosa, las cuales estn integradas por 53 cuencas hidrolgicas.En el cauce medio del Ro Grijalva en el Estado de Chiapas, fueron construidas las cuatro presas hidroelctricas ms importantes del pas que integran el Complejo Hidroelctrico Grijalva, que son, de Este a Oeste: Presa Belisario Domnguez o La Angostura, el mayor embalse de Mxico; Presa Manuel Moreno Torres o Chicoasn, que tiene la cortina ms alta del pas, Presa Nezahualcyotl o Malpaso y Presa Angel Albino Corzo o Peitas, este conjunto de vasos de usos mltiples cuyo manejo implica el equilibrio de dos factores muy delicados: del cual depende la produccin elctrica del 10% de la demanda en el pas, aunado a lo anterior aguas abajo se ubica la Ciudad capital del Estado de Tabasco con ms de 300,000 habitantes, inmersa en una planicie cuyo manejo de avenidas es complicado.Las Subregiones Hidrolgicas Alto, Medio y Bajo Grijalva, estn integradas por 94 Municipios, de los cuales 85 pertenecen al Estado de Chiapas y 9 al Estado de Tabasco. De acuerdo con los resultados del II Conteo de Poblacin y Vivienda 2005, publicado por el Instituto Nacional de Estadstica, Geografa e Informtica, la poblacin en las Subregiones Hidrolgicas Alto, Medio y Bajo Grijalva es de 4011,155 habitantes. La densidad de poblacin es de 77 habitantes por kilmetro cuadrado, superior a la media nacional que es de 50 habitantes por kilmetro cuadrado.Los resultados de proyeccin de la poblacin al 2030, indican que en las Subregiones Hidrolgicas Alto, Medio y Bajo Grijalva al 2030 habr una poblacin de 5'068,597, que representa un incremento del 26% equivalente a 1'075,400 habitantes, correspondiendo 879,104 al Estado de Chiapas y 196,296 al Estado de Tabasco. Sin embargo, es de resaltar que se han estimado decrecimientos significativos, el cual en tres Municipios es mayor del 50% en 25 aos, en cuanto al crecimiento poblacional se presentan incrementos significativos en 5 Municipios mayor al 50% en 25 aos. Tanto el decremento como incremento significativo se presenta en Municipios del Estado de Chiapas.Conforme a la proyeccin de la poblacin y considerando que ser del 50% para la urbana y rural, la demanda futura hasta el ao 2030 sera de 110.38 millones de metros cbicos anuales, equivalentes a 3.50 metros cbicos por segundo, mismos que sern distribuidos entre los 94 Municipios, 85 que pertenecen al Estado de Chiapas y 9 al Estado de Tabasco.En las Subregiones Hidrolgicas Alto, Medio y Bajo Grijalva, de acuerdo al Registro Pblico de Derechos de Agua en octubre de 2005, los volmenes concesionados para aprovechamiento o uso de aguas nacionales superficiales y/o del subsuelo son del orden de 49,454.921 millones de metros cbicos anuales. El 99% del volumen total concesionado corresponde al uso para generacin de energa hidroelctrica. Si nicamente se toma en cuenta los usos consuntivos (el 1% del total concesionado), entonces el uso pblico urbano representa el 40%, el industrial el 28% y el agrcola el 20%.Existe disponibilidad de aguas nacionales superficiales, en 51 cuencas hidrolgicas de 53 cuencas que integran las Subregiones Hidrolgicas Alto, Medio y Bajo Grijalva, as mismo tienen disponibilidad de aguas nacionales del subsuelo los 12 acuferos que se ubican en las Subregiones Hidrolgicas Alto, Medio y Bajo Grijalva. Sin embargo, no es factible aprovechar dichas aguas nacionales porque estn vedadas.Acuerdo de fecha 25 de septiembre de 1957, publicados en el Diario Oficial de la Federacin el 19 de octubre del mismo ao, que establece el Distrito de Riego, Drenaje y Control de Inundaciones del Bajo Ro Grijalva, en el Estado de Tabasco, en su Artculo SEGUNDO, establece la veda por tiempo indefinido para el alumbramiento de las aguas del subsuelo y para las superficiales de toda la cuenca tributaria de la denominada Cuenca del Ro Grijalva, est deteniendo el desarrollo en los Estados de Chiapas y Tabasco.La Comisin Federal de Electricidad, tiene tituladas concesiones de aguas nacionales superficiales hasta por 49,148.206 millones de metros cbicos anuales y es deseable que puede mejorar operativamente el aprovechamiento y control de las aguas nacionales superficiales.Es factible y deseable mejorar el manejo de las aguas nacionales en la generacin de energa hidroelctrica, en virtud de que existe disponibilidad de aguas potencialmente aprovechables y sin alterar dicha generacin. En la cuenca hidrolgica 13 Presa La Angostura, existe una disponibilidad de 1,238 millones de metros cbicos anuales que son factibles de aprovecharse aguas arriba en las doce cuencas hidrolgicas aportadoras a la cuenca hidrolgica 13 Presa La Angostura. Similar situacin se presenta en las siguientes cuencas hidrolgicas 18 Presa Chicoasn con una disponibilidad de 3,087 millones de metros cbicos anuales, 26 Presa Nezahualcyotl con una disponibilidad de 8,253 millones de metros cbicos anuales y la 29 Presa Peitas con una disponibilidad de 18,521. Con toda esta disponibilidad de aguas, es factible y deseable suprimir la veda de las aguas nacionales superficiales y del subsuelo.En la vertiente del ro Grijalva, una de las ms importantes del pas, que se tiene la mayor disponibilidad per cpita, est detenido su desarrollo econmico y social, porque las aguas nacionales estn vedadas y en la Subregin Hidrolgica Bajo Grijalva del mismo, se presentan ao con ao inundaciones.Es innegable que se requiere mejorar el manejo y administracin de las aguas nacionales superficiales, tomando en consideracin las presas y sus cuencas aportadoras, as como la operacin de la infraestructura hidroelctrica, de tal forma que minimice las inundaciones en la Subregin Hidrolgica Bajo Grijalva.XIV. BIBLIOGRAFIA http://ingenieriacivil.tutorialesaldia.com/algunos-parametros-de-forma-y-drenaje-de-la-cuenca-hidrografica-y-su-relacion-con-el-tiempo-de-concentracion/http://portal.chapingo.mx/irrigacion/planest/documentos/apuntes/hidrologia_sup/CUENCAS.pdfhttp://ing.unne.edu.ar/pub/hidrologia/hidro-tp1.pdfhttp://dof.gob.mx/nota_detalle_popup.php?codigo=5141106http://www.qgis.org/es/site/http://www.autodesk.mx/http://dof.gob.mx/nota_detalle_popup.php?codigo=5141106https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110104121656AAEYgiV

XV. ANEXOSGlosario

reaEs la medida de la superficie que est delimitada por el parteaguas en [Km2]

CentroideRepresenta el centro de gravedad de la cuenca hidrolgica o donde se concentra la masa, se utiliza como punto de referencia para transponer tormentas entre cuencas meteorolgicamente homogneas

Donde: X, Y, centro de gravedad de la cuencaXi, Yi, centro de gravedad de cada elemento geogrficoAt, es el rea total de la cuenca en [Km2]Ai, es el rea de cada elemento geomtrico en la cuenca en [Km2]N, Nmero de elementos geomtricos conocidos.

Coeficiente de escurrimientoEs un coeficiente que relaciona la precipitacin efectiva con respecto a la precipitacin total.

Donde:he, precipitacin efectiva en [mm]hp, precipitacin total en [mm]

Coeficiente de GraveliusEs la relacin que existe entre el permetro de la cuenca y el permetro de una circuferencia de rea igual a la de la cuenca

Donde: P es el permetro de la cuenca en [Km]A es el rea de la cuenca en [Km2]

Coeficiente de SinuosidadEs la relacin entre la longitud del ro principal a lo largo de su cauce y la longitud del valle medido en lnea curva o recta

Donde:L es la longitud del cauce en [Km]Lv es la longitud de valle en [Km]

Corriente efmeraSon aquellas corrientes que solo llevan agua cuando llueve

Corrientes intermitentesSon aquellas que llevan agua principalmente en pocas de lluvias y dejan de transportar agua cuando el nivel fretico desciende y es inferior al lecho del ro

Corrientes PerennesSon aquellas que siempre llevan agua

CuencaEs una zona de la superficie terrestre en donde (si fuera impermeable) las gotas de lluvia que caen sobre ella tienden a ser drenadas por el sistema de corrientes hacia un mismo punto de salida

Cuenca endorreicaEl punto de salida est dentro de los lmites de la cuenca y generalmente es un lago

Cuenca exorreicaSu punto de salida est en los lmites de la cuenca y est en otra corriente o mar

Curva HipsomtricaEs una fotografa del relieve de la cuenca, la cual representa grficamente las elevaciones del terreno en funcin de las superficies correspondientes acumuladas

Densidad de corrientesEs la relacin entre el nmero total de corrientes en la cuenca y su rea totalDonde:Nc es el nmero de corrientes de la cuencaA es el rea de la cuenca en [Km2]

Densidad de DrenajeEs la relacin entre la longitud total de las corrientes dentro de la cuenca y el rea total de sta

Donde:L es la longitud total de las corrientes en [Km]A es el rea de la cuenca en [Km2]

Nmero de orden de la cuencaEs un nmero que refleja el grado de ramificacin del sistema de drenaje.Primer orden. Son los que no tienen tributariosLos cauces de orden n se forman cuando dos cauces de orden n-1 se unen

ParteaguasEs una lnea imaginaria formada por los puntos de mayor nivel topogrfico y que separa la cuenca de las cuencas.

Pendiente del cauceEs la diferencia total de elevacin del cauce principal, dividida por su longitud total

a) Pendiente geomtrica del cauce:

Donde:H, desnivel desde el inicio del cauce hasta el punto de inters en [m]L, Longitud del cauce en [m]

b) Pendiente compensada del cauce:La pendiente media es la de una lnea recta que, apoyndose en el extremo de aguas debajo de la corriente, hace que se tengan iguales reas entre el perfil del cauce y arriba y debajo de dicha lneaDonde:H, desnivel desde el inicio del cauce hasta cuando se compensan las reas en [m]L, longitud del cauce en [m]

c) Taylor y SchwarzProponen calcular la pendiente media como la de un canal de seccin transversal uniforme que tenga la misma longitud y tiempo de recorrido que la corriente en cuestin

Para cuando los tramos sean iguales

Para cuando los tramos no sean iguales

Donde li, es la longitud del tramo i en [m]Si, pendiente media en el tramo i consideradoL, Longitud total del cauce en [m]

Pendiente media de la cuencaEs la pendiente ponderada para toda la cuenca, la cual depende de la configuracin topogrfica del terreno y el rea de la cuenca. Para su determinacin existen distintos criterios: Alvord, Horton y Nash

Criterio de Alvord. En este criterio se analiza la pendiente existente entre curvas de nivel, trabajando con la franja definida por las lneas medias que pasan entre las curvas de nivel

Donde:Sc, pendiente de la cuencaD, Desnivel constante entre curvas de nivel, en [km, m]L, longitud total de las curvas de nivel dentro de la cuenca, en [m]A, rea de la cuenca en [Km2]

Criterio de Horton. Consiste en trazar una malla de cuadrados del orden de 100 que envuelvan la cuenca y que estn encontrados ms o menos en una tendencia hacia la corriente principal

Criterio de Nash. En forma similar al criterio de Horton, se traza una cuadrcula en el sentido del cauce principal. En cada una de ellas se mide la distancia mnima (d) entre curvas de nivel, la cual se define como el segmento de recta de menor longitud posible que pasando por el punto de interseccin, corta a las curvas de nivel ms cercanas en forma aproximadamente perpendicular

n, Nmero de intersecciones con pendiente diferente de 0

PermetroSe refiere al contorno de una superficie o de una figura y a la medida de ese contorno

PrecipitacinEs toda forma de humedad que proviene de la atmsfera (lluvia, nieve, granizo)Promedio aritmtico:

Donde:hp, promedio de precipitacin de la cuencahpi, precipitacin en cada estacin climatolgicaN, Nmero de estaciones

Sistema de drenajeEs el que constituyen el cauce principal y sus tributarios o afluentes.

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