la cuenca es una unidad territorial natural hidrológica y geofísica

HIDROLOGÍA GENERAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

La cuenca es una unidad territorial natural hidrológica y geofísica, por tal que posee cualidades particulares; una de estas, las características geomorfológicas, recaen directamente en su comportamiento hidrológico, el conocimiento sistemático de estos parámetros, y de la incorporación de estos modelos hidrológicos, son de gran importancia para el diagnóstico de la situación real de tal unidad natural, así poder entender mejor y representar su comportamiento para prever sucesos adversos, que en su mayoría se ven intensificado por la inadecuada intervención antrópica en el sistema y quebrantando así el perfecto equilibrio dinámica de la misma.

En el siguiente informe damos a conocer los parámetros geomorfológicos como pendientes, tramos más largos del cauce, áreas, de la Cuenca de Namora, creadas a partir de métodos de delimitación en forma manual y utilizando el programa arcgis.

1. Determinar en qué clase se ubica la cuenca estudiada.

2. Determinar los parámetros geomorfológicos a nivel de cuenca.

3. Aprender a delimitar una cuenca con el uso de programas.

INTRODUCCION

OBJETIVOS

Imagen 1 ...

Imagen 5 ...


MAPA UNIDAD HIDROGRAFICA DE SUDAMERICA

UBICACION

Imagen 1 ...

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Este es un trabajo completo en la cual delimitaremos la cuenca del rio Namora en la ciudad de Cajamarca, a continuación presentamos datos del rio.

Imagen 01: Vista panorámica del área de influencia para delimitar dicha CUENCA

1. DATOS GEOGRÁFICOS

LATITUD: 7º12”16.88”

LONGITUD: 78º19`16.15”

ALTITUD: 2726 msnm

COORDENADAS DEL PUNTO EMISOR:

17M796471.63E

9203737.81 ms

2. DATOS HIDROLOGICOS

NOMBRES DE LOS RIOS AFLUENTES:

1. RIO NAMORA

2. RIO LA LAGUNA

3. RIO CHUCHUN

4. RIO DE LA ENCAÑADA

5. RIO QUINUAMAYO

6. RIO LA TOMA

Imagen 1 ...

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El estudio de los parámetros geomorfológicos se justifica para el diseño de proyectos hidráulicos, ya que estos parámetros aportan la información necesaria y además condicionan tanto la ubicación como la rigurosidad de diseño para que las estructuras sean eficientes, útiles y confiables.

Actualmente nuestro país tiene problemas económicos, por ello todo estudio técnico es justificado ya que de este depende un buen diseño que cumpla con las condiciones de economía y seguridad

Materiales:

Para el trabajo realizado se utilizó:

1. Las cartas nacionales, específicamente las hojas: “CAJAMARCA - hoja 15-F” 2. Programas computacionales (AutoCAD, Excel, Word).

Metodología:

Para el siguiente trabajo se trabajó de la siguiente manera:

JUSTIFICACION

METODOLOGIA Y

MATERIALES

Imagen 1 ...

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1. Primeramente teniendo una carta nacional, delimitamos la cuenca en la que vamos a trabajar. En éste caso la delimitamos la cuenca con la ayuda del programa ARCSIG.

2. A continuación teniendo ya delimitada nuestra cuenca procedemos a calcular los parámetros siguientes:

DELIMITACION DE LA CUENCA DEL RIO NAMORA POR ARCSIG

IMAGEN 3: EXPORTANDO DATOS GEOGRAFICOS PARA LA DELIMITACION

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IMAGEN 4: RIOS Y CURVAS DE NIVEL PARA LA DELIMITACION

IMAGEN 5: CREACION DEL TIM PARA LA DELIMITACION DE LA CUENCA

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IMAGEN 6: CREACION DEL RASTER PARA LA DELIMITACION

IMAGEN 7: CREACION DE LA DIRECCION DE CUENCA PARA LA DELIMITACION

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IMAGEN 8: CREACION DE ACUMULACION DE CUENCA PARA LA DELIMITACION Y PUNTO EMISOR (PE).

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IMAGEN 9: CREACION DEL WATHER SHEP DE CUENCA PARA LA DELIMITACION

IMAGEN107: VISUALIZACION DE LA CUENCA CREADA “CUENCA DEL RIO NAMORA”

CALCULO DE LAS CARACTERISTICAS GEOMORFOLOGICAS Y PARÁMETROS DE LA CUENCA DEL RIO NAMORA – CAJAMARCA

Para el estudio y determinación de los parámetros geomorfológicos se precisa de la información cartográfica de la topografía, del uso del suelo y de la permeabilidad de la región en estudio. Los planos para estos análisis son usados en escalas desde 1:25.000 hasta 1:100.000, dependiendo de los objetivos del estudio y del tamaño de la cuenca en cuestión. Se podría decir que para cuencas de un tamaño superior a los 100 km2 un

PARAMETROS

GEOMORFOLOGICOS

Imagen 1 ...

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plano topográfico en escala 1:100.000 es suficiente para las metas pretendidas en el análisis general del sistema de una cuenca. Obviamente, los trabajos tendientes a un mismo estudio regional deberán efectuarse sobre planos de una misma escala y preferiblemente que hayan sido elaborados bajo los mismos criterios cartográficos. De esta forma se podría contar con resultados homogéneos que podrían ser comparados en estudios posteriores al estudio mismo de las cuencas. Al iniciar un estudio geomorfológico se debe empezar por la ubicación de los puntos donde existan en los ríos las estaciones de aforo, para así tener un estudio completo de las variables coexistentes en la cuenca: tanto en las excitaciones y el sistema físico, como en las respuestas del sistema de la hoya hidrográfica.Toda cuenca en estudio debe estar delimitada en cuanto a su río principal tanto aguas abajo como aguas arriba. Aguas abajo idealmente por la estación de aforo más cercana a los límites de la cuenca en que se está interesado. (Siendo el punto de la estación el punto más bajo en el perfil del río y en el borde de la cuenca de interés). Aguas arriba por otra estación que sea el punto más alto en el perfil del río donde se incluya el área en estudio, o por las cabeceras del río si es el caso del estudio de la cuenca desde el nacimiento.Las características geomorfológicas que se van a estudiar en este capítulo son las siguientes (citadas en orden del análisis posterior):

Área, longitud de la cuenca y su perímetro, pendiente promedia de la cuenca, curva hipsométrica, histograma de frecuencias altimétricas, altura y elevación promedia, relación de bifurcación de los canales, densidad de drenaje, perfil y pendiente promedia del cauce principal y coeficiente de cubrimiento de bosques.

Parámetros geomorfológicos de superficie y de relieve.

Área de la cuenca (A).

1. Área proyectada de la cuenca2. Perímetro de la cuenca.3. Coeficiencia o índice de

compacidad.4. Longitud de máximo recorrido.5. Factor de forma.6. Rectángulo equivalente.7. Pendiente de la cuenca.8. Longitud al centroide.9. Tiempo de concentración.10. Curva hipsométrica.

Imagen 1 ...

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El área de la cuenca es probablemente la característica geomorfológica más importante para el diseño. Está definida como la proyección horizontal de toda el área de drenaje de un sistema de escorrentía dirigido directa o indirectamente a un mismo cauce natural.

Longitud, perímetro y ancho.La longitud, L, de la cuenca puede estar definida como la distancia horizontal del río principal entre un punto aguas abajo (estación de aforo) y otro punto aguas arriba donde la tendencia general del río principal corte la línea de contorno de la cuenca. El perímetro de la cuenca o la longitud de la línea de divorcio Usualmente este parámetro físico es simbolizado por la mayúscula P.El ancho se define como la relación entre el área (A) y la longitud de la cuenca (L) y se designa por la letra W. De forma que:

ÁREA DE CUENCA, PERIMETRO, LONGITUD MAYOR DEL RIO, ANCHO PROMEDIO:

Área = 460210256.1 m2

Perímetro = 108944.835m

Longitud de Rio = 38473.068 m

Ancho promedio= 11964.0113.68

COEFICIENTE DE COMPACIDAD O ÍNDICE DE GRAVELIUS.

Este está definido como la relación entre el perímetro P y el perímetro de un círculo que contenga la misma área A de la cuenca hidrográfica:

Imagen 1 ...

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K c=0 .2821P

√A

Donde R es el radio del círculo equivalente en área a la cuenca. Por la forma como fue definido: K³1. Obviamente para el caso K = 1, obtenemos una cuenca circular.La razón para usar la relación del área equivalente a la ocupada por un círculo es porque una cuenca circular tiene mayores posibilidades de producir avenidas superiores dadas su simetría. Sin embargo, este índice de forma ha sido criticado pues las cuencas en general tienden a tener la forma de pera.Sin embargo, la forma de una cuenca se relaciona directamente con el coeficiente de compacidad, clasificándola mediante la siguiente tabla:

Clase de forma Rangos de clase Forma de la cuenca

Clase I 1.0 a 1.25 Casi redonda a oval-redonda

Clase II 1.25 a 1.50 Oval-redonda a oval-oblonga

Clase III 1.50 a 1.75 Oval-oblonga a rectangular-oblonga

Calculo del Coeficiente de compacidad o índice de Grávelas para la cuenca del rio grande:

A = 70565589.76 m2

P = 40405 .96m

K c=0 .2821P

√A

K c=0 .2821108944 .8346m

√460210256 .1m2

K c=1 .432617≅ 1 .4

Entonces nuestro Kc es igual a 1.4326, y de acuerdo a la tabla anterior la cuenta en estudio es de CLASE II, lo que significa que tiene la forma Oval-Redonda a Oval-Oblonga.

Imagen 1 ...

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RECTÁNGULO EQUIVALENTE

Le , le=K c √A1.1284 [1±√1−( 1.1248K c

)]K c=1 .4326≅ 1 .4A = 460210256.1 m2

Le=K c√ A1.1284 [1+√1−( 1 .1248K c )]Le=44550 .729

le=K c√ A1.1284 [1−√1−( 1.1248K c

)]le=10330 .0275

PENDIENTE DE LA CUENCA:

PENDIENTE PROMEDIA DE LA CUENCA.Este parámetro es de importancia pues da un índice de la velocidad media de la escorrentía y su poder de arrastre y de la erosión sobre la cuenca.Uno de los métodos más representativos para el cálculo es el muestreo aleatorio por medio de una cuadrícula; llevando las intersecciones de la cuadrícula sobre el plano topográfico y calculando la pendiente para todos puntos arbitrariamente escogidos. Con todos estos valores se puede construir un histograma de pendientes que permite estimar el valor medio y la desviación estándar del muestreo de las pendientes. Las pendientes para los puntos dados por las intersecciones de la cuadrícula se calculan teniendo en cuenta la diferencia de las dos curvas de nivel entre las cuales el punto quedó ubicado y dividiéndola por la distancia horizontal menor entre las dos curvas de nivel, pasando por el punto ya determinado.

S= 0.12890793

Imagen 1 ...

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N° li ahí si s1

1 3.7815289 6375.138371.685862660.0017795

2 7.1264515 661.6817970.092848710.03231063

3 19.06143691524.870350.079997660.0375011

4 38.254307331765.13130.830367440.00361286

5 48.352334549986.994 1.033807250.00290189

6 54.538320842073.88720.771455490.00388875

7 68.399089550665.72760.740736870.00405002

8 82.622205431866.75980.385692440.00777822

9 85.931225236965.42870.430174580.00697391

10 78.321409932666.67670.417084890.00719278

11 71.810656229408.72890.409531540.00732544

12 61.287588931217.10430.509354420.00588981

13 53.484379424381.60310.455864 0.00658091

14 30.937362982713.09712.673566510.0011221

0.12890793

PENDIENTE DE LOS CAUCES (SC):

Método de las áreas compensadas:

Imagen 1 ...

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Hallado en el argis=

3788

CALCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÒN POR KIRPICH

Tc=c∗(3.788∗38.4730689510.12612691/2

)0.38

Tc=¿0.25*(3.788∗38.473068951

0.12612691 /2)0.38

Tc=2.5 h

Tc = Tiempo de concentración, en horas.

L = Longitud de máximo recorrido, Km.

Lc = Longitud al centroide, Km.

S = Pendiente del máximo recorrido (adim.)

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C = Coeficiente que depende de la pendiente de la cuenca, varía entre 0.25 y 0.40, correspondiendo los valores más bajos para pendientes más altas y viceversa.

CALCULO DE LA ALTURA MEDIA DE LA CUENCA

21

iii

HHH

H= ALTURA MEDIA DE LA CUENCAA = AREA DE LA CUENCA

Hi = ALTURA SOBRE LA

CURVA Ai

Ai = AREA SOBRE LA CURVAH= 3257.4 m

CURVA HIPSOMÉTRICA.

Esta curva representa el área drenada variando con la altura de la superficie de la cuenca. También podría verse como la variación media del relieve.La curva hipsométrica se construye llevando al eje de las abscisas los valores de la superficie drenada proyectada en km2 o en porcentaje, obtenida hasta un determinado nivel, el cual se lleva al eje de las ordenadas, generalmente en metros. Normalmente se puede decir que los dos extremos de la curva tienen variaciones abruptas.La función hipsométrica es una forma conveniente y objetiva de describir la relación entre la propiedad altimétrica de la cuenca en un plano y su elevación. Es posible convertir la curva hipsométrica en función adimensional usando en lugar de valores totales en los ejes, valores relativos: dividiendo la altura y el área por sus respectivos valores máximos.

intervalos entre

curvas de nivel

(msnm)

cota media (m)

Área (km2) Área Área total

(%)

Porcentaje de área

acumulada (%)

2400-2600 2500 13.265 2.88 2.88

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2600-2800 2700 81.752 17.76 20.65

2800-3000 2900 92.740 20.15 40.80

3000-3400 3200 68.832 14.96 55.75

3400-3600 3500 62.075 13.49 69.24

3600-3800 3700 55.599 12.08 81.32

3800-4150 3975 85.947 18.68 100.00

460.210

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.002500

2700

2900

3100

3300

3500

3700

3900

4100

f(x) = − 15.8238097560112 x + 4048.58439068104R² = 0.988952276179946

CURVA HIPSOMETRICA

area acumulada (%)

Altit

ud (m

snm

)

ALTURA MEDIA DE LA CUENCA DE NAMORA = 3257.4 m

ORIENTACIÓN DE LA CUENCA

Las cuencas es de orientación N - S es decir, cuyas aguas del curso principal corre hacia el Sur , esta cuenca no reciben insolación uniforme en las dos vertientes durante el día.

Curva hipsométrica

Imagen 1 ...

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CONCLUSIONES

Imagen 1 ...

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1. Se determinó los parámetros geomorfológicos de la cuenca hidrográfica del rio Namora.

2. Se explicó y se discutió cada uno de los parámetros obtenidos.

3. Es de suma importancia la ayuda del programa AutoCAD civil 3D y aun el programa de Arcgis lo que hace mucho más fácil la obtención de algunos parámetros, a la vez que es más exacto.

1. INGº. ORTÍZ VERA, Oswaldo: “Hidrología de Superficie”, Universidad Nacional de Cajamarca, 1994.

2. Apuntes de Clase.

3. VILLON BEJAR, MAXIMO. 2002, Hidrología, Edit. Instituto Tecnológico de Costa Rica 436 p. Costa Rica.

4. http://www.minem.gob.pe/minem/archivos/file/DGAAM/publicaciones/evats/llaucano/map_llaucano_i.htm

BIBLIOGRAFIA

ANEXOS Y PLANOS

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la cuenca es una unidad territorial natural hidrológica y geofísica

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