INFORME DE HIDROLOGÍA SUPERFICIAL I TÍTULO: ESTUDIO HIDROLÓGICO HIDROLÓ GICO DE LA SUB CUENCA DEL RÍO CHONTA
II INTRODUCCIÓN: Todas las cuencas hidrográficas están sometidas a diversas acciones, pero estas acciones deben ejecutarse de tal manera que permitan obtener beneficios ya sea en el aspecto productivo como en el aspecto ambiental. Siempre en una cuenca hay que aprovechar de manera racional y óptima los recursos naturales existentes para un mejor crecimiento económico. En una cuenca es de suma importancia analiar todos los parámetros geomorfológicos, ya que estos permiten describir la fisiograf!a y el comportamiento hidrológico. "a cuenca hidrográfica o de drenaje de un cause está delimitada por el contorno en cuyo interior el agua es recogida y concentrada en la entrada al dren mayor. # En el pres presente nte desarro arrolllo ind indicar icarem emos os alg alguunos nos de los los pará parám metro etross o !nd !ndice ices a los qu que llamaremos “CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE UNA HOYA HIDROGRÁFICA” , as! como tambi$n la manera de determinarlos. "as caracter!sticas principales de una cuenca son% forma, área de drenaje, per!metro, pendiente, etc. III OBJETIVOS: & 'elimitación en forma correcta de una cuenca. & 'eterminación de las caracter!sticas f!sicas de una hoya hidrográfica. & (onocer e interpretar cada uno de $stos parámetros. IV REVISIÓN DE LITERATURA: Cuenca: )ona de terreno drenada por el dren, la misma que puede ser% cuenca topográfica o cuenca hidrográfica. "a cuenca topográfica se delimitará por la l!nea divisoria de las aguas, la misma que puede traarse en un plano a curvas de nivel, uniendo los puntos de máximas alturas que separan dos cuencas adyacentes. En general las cuencas topográfica e hidrográfica no coinciden porque en algunos casos el agua recogida en una cuenca aparece en otra cuenca debido al proceso de infiltración en el suelo. (Ref. 01 - Pág. 01). Cuenca Hidrográfica: * de drenaje de un cauce, está delimitada por el contorno en cuyo interior el agua es recogida y concentrada en la entrega al dren mayor. (Ref. 01 - Pág. 01). CUADRO N !": Tamaño relativo de las cuencas hidrográficas. Cuadro referencial.
Unidd Hid!"#!$%i& *i&!"&.'n& /.0&.'n& &.'n& (Ref. 02 - Pág. 0).
Á!' ()*+, + & + + & / / a más
N-*'!" d' O!d'n +,-, 0y1 2 a más
DETER#INACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS $ÍSICAS O %AR&#ETROS DE UNA HO'A HIDROGR&$ICA &rea de drena(e )A*: Se determina las áreas comprendidas entre las curvas de nivel y la demarcatoria de la cuenca. "a suma de todas estas áreas será igual al área de la cuenca en proyección horiontal. 34ef. + & 5ág. 26. 7 8 9 7i Superficie de la cuenca comprendida por la l!nea de divortio a!uarum. Tie+,o de concen-raci.n )T C *: Es el tiempo que toma la part!cula hidráulicamente más lejana en viajar hasta el punto emisor. 7lgunos de los criterios usados frecuentemente para estimar el tiempo de concentración son% T( 8 .-12: .// : 8 "-;<= 'onde% T(% tiempo de concentración en minutos. "% "ongitud de máximo recorrido del agua. <=% 'iferencia de cotas entre el punto más lejano y el punto emisor. *tra relación% T( 8 3( x "( x S&+;-6.> o T( 8 .-12 ? :.// 'onde% : 8 ";S 'onde% T(% tiempo de concentración en horas. "% "ongitud de máximo recorrido del agua en :m. "(% "ongitud al centroide en :m. S% 5endiente de máximo recorrido. (% (oeficiente que depende de la pendiente de la cuenca, var!a entre .1 y .0. Indice de Gra/e0iu1 o Coeficien-e de co+,acidad )2 C *: @ravelius, define como coeficiente de compacidad de una cuenca al cociente que existe entre el per!metro % de la cuenca y el per!metro 3 D de un c!rculo que tenga la misma área de la cuenca. :( 8 5er!metro de la cuenca 5er!metro de c!rculo de igual área :( 8 .->-+ 57&+;:( es un coeficiente adimensional y nos da una idea de la forma de la cuenca. Cuadro N !4: $or+a1 de 0a cuenca de acuerdo a0 coeficien-e de co+,acidad (lase de forma :(+ :(-
4angos de (lase +. a +.-1 +.-1 a +.1
:( (Ref. 0" - Pág. 21).
+.1 a +./1
Aorma de la (uenca casi redonda a oval&redonda oval&redonda a oval&oblonga oval&oblonga a rectangular& oblonga
$ac-or de for+a )$*: 5arámetro adimensional que denota el efecto combinado de la cuenca y la configuración neta del drenaje. Se expresa mediante% A 8 7;"- 8 B;" 'onde% & 7 8 Crea de la cuenca. & " 8 "ongitud axial de la hoya, en :m. & B 8 7ncho promedio de la cuenca% SISTE#AS DE DRENA5E Orden de 0a1 corrien-e1 de agua : Expresa la ramificación de los cursos naturales y sirve para determinar el orden de la red hidrográfica. "a corriente puede ser tributaria de otra mayor y as! sucesivamente, de manera que por esta raón se les puede asignar un orden de importancia dentro de la cuenca. "a corriente principal tendrá un orden que indicará la extensión de la red de corrientes en el interior de la cuenca. (orrientes de primer orden % 5equeDos canales que no tienen tributarios. (orrientes de segundo orden % (uando dos corrientes de primer orden se unen. (orrientes de tercer orden % (uando dos corrientes de segundo orden se unen. (orrientes de orden n+ % (uando dos corrientes de orden n se unen. (Ref. 0# - Pág. $). Den1idad de drena(e )D*: "a longitud total de los cauces dentro de una cuenca dividida por el área total de drenaje, define la densidad de drenaje o longitud de canales por unidad de área. Fna densidad alta refleja una cuenca bien drenada que deber!a responder relativamente al influjo de la precipitaciónG una cuenca con baja densidad refleja un área pobremente drenada con respuesta hidrológica muy lenta. "os valores altos de la densidad reflejan generalmente áreas con suelos fácilmente erosionables o relativamente impermeables, con pendientes fuertes y con escasa cobertura vegetal. ' 8 "(;7 'onde % "c % longitud total de las corrientes de agua, en :m. 7 % área de total de la hoya, en :m -. (Ref. 02 - Pág. $0). E6-en1i.n +edia de 0a e1corren-7a 1u,erficia08)0* %e de define como la distancia media en !ue el agua de lluvia tendr&a !ue escurrir so're los terrenos de una hoa en caso de !ue la escorrent&a se diese en l&nea recta desde donde la lluvia ca* hasta el +unto más +r*,imo al lecho de una corriente cual!uiera de la hoa. Considerando !ue una hoa de área +ueda ser re+resentada +or un área de drenae rectangular teniendo un curso de agua de longitud / igual a la longitud total de las corrientes de agua dentro de elle !ue +asa +or su centro. /a e,tensi*n media de la escorrent&a su+erficial será l "/
3onde l e,tensi*n media de la escorrent&a su+erficial en 4m. / longitud total de las corrientes de agua en la hoa hidrográfica en 4m. área de drenae total de la hoa en 4m 2. (Ref. 0# - Pág. $5).
Sinuo1idad de 0a1 corrien-e1 de agua8 Es la relación entre la longitud del r!o principal medida a lo largo de su cauce, ", y la longitud del r!o principal medida en l!nea curva o recta, "t. S 8 ";"t Este parámetro da una medida de la velocidad de la escorrent!a del agua a lo largo de la corriente. (Ref. 0# - Pág. "0). CARACTERÍSTICAS DEL RELIE9E DE UNA HO'A %endien-e de 0a o;a )S C *: Es un parámetro importante en el estudio de toda cuenca pues influye por ejemplo en el tiempo de concentración de las aguas en un determinado punto del cauce. (Ref. 01 - Pág. 06). Cur/a i,1o+<-rica: Es la representación gráfica del relieve de una hoya. 4epresenta el estudio de la variación de la elevación de los varios terrenos de la hoya con referencia al nivel medio del mar. Longi-ud de0 cur1o ,rinci,a0)L* Hiene a ser la distancia que hay entre el punto emisor y el extremo final del tramo de igual orden que el de la hoya. %endien-e de0 cur1o ,rinci,a0 )S*: "a pendiente del curso principal influye sobre la velocidad de flujo y debe jugar un papel importante en la forma del hidrograma, los perfiles t!picos de los cauces naturales son cóncavos hacia arriba, además todas las cuencas con excepción de las más pequeDas, tienen varios cursos con un perfil diferente. (Ref. 0$ - Pág. $#0). Rec-ángu0o e=ui/a0en-e: Este !ndice fue introducido por los hidrólogos franceses como un intento de comparar la influencia de las caracter!sticas de la hoya sobre la escorrent!a. (abe mencionar que tambi$n hay otros datos que nos van a servir en el cálculo de los parámetros anteriores por lo que es tambi$n importante conocer sus definiciones . %er7+e-ro )%*: Es la longitud de la l!nea curva que conforma el contorno de la cuenca, y considerando la escala del plano, se calcula el per!metro de la cuenca. Longi-ud a6ia0 de 0a o;a )L*: Es la distancia entre la desembocadura y el punto más alejado de la cuenca. Anco ,ro+edio )B*: Es la raón entre el área de la cuenca y la longitud axial de la hoya.
B 8 7;"
A0-i-ud +edia )H*: Es aquella altitud para al cual el 1I del área de la cuenca está situado por encima de esta altitud y el 1I está situado debajo de ella. (Ref. 01 7 Pág. 1").
V METODOLOGÍA Y MATERIALES: J$todo usado% J$todo práctico, empleando conocimientos teóricos Jateriales% & =ojas (artográficas. & Equipo básico de medidas. VI RESULTADOS Y DISCUSIÓN: CARACTERÍSTICAS $ÍSICAS DE UNA HO'A HIDROGRA$ICA %AR&#ETROS GEO#OR$OLÓGICOS: "*&REA DE DRENA5E )A* >+ 4 Cuadro N !?: &rea1 ,arcia0e1: 7i 7+ 77 70 71 72 7/ 7>
74E7S 3:m-6 >.2>+ -/.-/+/ 21.>>K >+.K-> 10./>+ 1>.-2/K 21.1>+ .-1/ A 1 2 Ai A 1 34+56++7 8* +
@ %ERÍ#ETRO DE LA HO'A )%*: P 1 956;99 )*5 @LONGITUD AIAL DE LA HO'A )L* L 1 3+5+;<< 8* @ ANCHO %RO#EDIO )B* B 8 7;" 8 K-.--0 Lm -.-/11 Lm B 1 =+56++7 8* 4* TIE#%O DE CONCENTRACIÓN )Tc* 7lgunos de los criterios usados frecuentemente para estimar el tiempo de concentración son los que a continuación se indican% Tc 8 .-12?: .//
'onde%
: 8 "-;<= Tc 8 tiempo de concentración , en minutos. " 8 "ongitud de máximo recorrido del agua, en metros. <= 8 diferencia de cotas entre el punto más lejano y el punto emisor, en metros. : 8 3-.-/11?+6 -;30-&-/6 8 />200.>+ Tc 8 .-12?3/>2--.>/0/6 .// 8 >+>.1K2/min T& 1 =357 >"!/5
?* INDICE DE GRA9ELIUS O COE$ICIENTE DE CO#%ACIDAD )2 C * :( 8 .->-+ 5 7 &+;:( 8 .->- 3>2./>>63K-.--06 &+;)C 1 =5++;4
* $ACTOR DE $OR#A )$*
A 8 B;" 8 +-.--0Lm -.-/11Lm F 1 653;+74
SISTE#A DE DRENA5E * Orden de 0a1 corrien-e1 de agua 8 SegMn nuestra hoya se ha determinado que esta es de "!d'n &.?!" . VER ANE@OS5 * Den1idad de drena(e)Dd* Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua de la hoya y su área total. 'd 8 ";7 'd 8 +>>.->+;K-.--0 Dd 1 65< ()*)* +, * E6-en1i.n +edia de 0a e1corren-7a 1u,erficia0 Se determina utiliando la siguiente formula% l 8 7;0"c 'onde% l 8 extensión media de la escorrent!a superficial en :m. 7 8 área de drenaje total de la hoya, en :m "c 8 longitud total de las corrientes de agua en la hoya hidrográfica , en :m. " 8 K-.--0;0?+>>.+ L 1 65<+ )*
F* SInuo1idad de 0a1 corrien-e1 de agua Es la relación entre la longitud del r!o principal medida a lo largo de su cauce , ", y la longitud del valle del r!o principal medida en l!nea curva o recta, "t. y se determina mediante la siguiente fórmula% S 8 ";"t
S 8 -.-/11;++. 8 -.>12 S1 +59<
CARACTERÍSTICAS DEL RELIE9E DE UNA HO'A * %endien-e de 0a o;a )Sc* Existen diversos criterios para evaluar la pendiente de una cuenca, entre las que se pueden citar% , C!i?'!i" d' A"!d5 5ara el caso en que ' , no sea constante 3eso puede suceder en la parte más alta y más baja de la cuenca6. 5ara lo cual se utilia la siguiente fórmula% S& 1 (D==D(+3555n=,Dnn,A 'onde% Sc % pendiente de la hoya. '+ % desnivel en la parte más baja , en :m. 'n % desnivel en la parte más alta, en :m. ' % desnivel constante entre curvas de nivel, en :m. 7 % área de la hoya. Sc 8 33.-?3/.K/+.1>/-.+22./0>1.-/.06./?-/.016;K-.--06?+ S& 1 +75+;
0, C!i?'!i" d' !'&?$n#." '.i'n?'5 (on este criterio, para hallar la pendiente de la hoya, se toma la pendiente media del rectángulo equivalente, es decir% S 8 =;" 'onde% S % pendiente de la hoya. = % desnivel total 3 cota en la parte más alta N cota en la estación de aforo6, en :m. " % lado mayor del rectángulo equivalente, en :m. S 8 330-&-/6;2-.06?+ S 1 7596 "!* Cur/a Hi,1o+<-rica 5ara hacer dicha curva se necesitan las altitudes desde el punto emisor hasta el punto más alto y las áreas parciales. CUADRO N !: PORCENTAJE AREAS QUE DEL TOTAL QUEDAN QUE QUEDA AREAS AREAS SOBRE LAS PORCENTAJE SOBRE LA ALTITUD(msnm) PARCIALESKM2 ACUMULADAS ALTITUDES DEL TOTAL ALTITUD 2730 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200
0 8,6831 27,2717 65,8389 81,3928 54,781 58,2679 65,5813
0 8,6831 35,9548 101,7937 183,1865 237,9675 296,2354 361,8167
30,2057
392,022
392,0224 383,3393 356,0676 290,2287 208,8359 154,0549 95,787 30,2057 0
0 2.4149 6.9567 16.7947 20.7623 13.9739 14.8634 16.729 7.705
100 67.785 90.828 74.034 53.271 39.297 24.434 7.705 0
5ara hacer la respectiva curva se utilia la columna cuatro en el eje de las abcisas y la columna uno en el eje de las ordenadas obteni$ndose la siguiente curva. CUR!A "IPSOMETRICA
) 4200 m n s m3700 ( D U T I T L 3200 A
2700 0
50
100
150
200
250
300
AREA ( Km2)
""*%ENDIENTE DEL CURSO %RINCI%AL )S* 5ara lo cual se utilia la siguiente fórmula% n
n
S 8 3∑
Li
; ∑ ( Li / si 0.5 ) 6-
1
1
'onde% "i 8 longitud de cada tramo de pendiente Si 5ara esto se tiene el siguiente cuadro%
CUADRO N !: COTA 2730 2800 3000 3200 3400 3600 3800
-
2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000
SUMA
L#
S#
L#$(S#)%0,5
5,1379 9,7481 3,6979 4,883 2,6729 2,4657 3,6747
0,2893 0,1432 0,2326 0,2024 0,2735 0,2848 0,2333
17,7601 68,0558 15,9008 24,1277 9,7715 8,6576 15,7514
32,2&02
SUMA
'0,02
S 83 -.->-;+2.-026 - 8 .02K+2 S 8!
"4* RECT&NGULO EJUI9ALENTE: Si l y " son las dimensiones del rectángulo equivalente, se cumple% l 8 33:? " 8 33:?
6;+.+-6?3+& 1 − (1.12 / ) 2 6 1 − (1.12 / )2 6 A 6;+.+-6?3+ 'onde% l % longitud del lado menor del rectángulo. " % longitud del lado mayor del rectángulo. : % indice de @ravelius. A
K
K
350
400
7 % área de la cuenca. Ftiliando los valores anteriormente determinados reemplaamos en las formulas en cada una de las formulas dadas. 'e donde se tiene los valores de los lados del rectángulo.
L 1 3656+7 )* 1 =+59=6+ )* (álculo de las dimensiones entre curva de nivel proyectadas en rectángulo equivalente.
CUADRO N !: REAS (A#) A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
REAS PARCIALES(*m2)
L#
8,6831 27,2717 65,8389 81,3928 54,781 58,2679 65,5813 30,2057
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8
LON+ITUD(Km)
0,6778 2,1289 5,1396 6,3538 4,2764 4,5486 5,1195 2,3579
'onde % Ln 1 An "n % longitud entre curva y curva en el rectángulo equivalente. 7n % área parcial. l % longitud menor del rectángulo equivalente. El grafico del rectángulo equivalente se mostrará en la parte de ANE@OS.
TA#BIKN %ODE#OS CONSIDERAR A LOS JUE A CONTINUACIÓN SE #UESTRAN "?* LONGITUD DEL CURSO %RINCI%AL)L*8 "ongitud determinada en el autocad la cual nos da ==536 )*5 "* ALTITUD #EDIA )H* = 8 3+;76 39 =i 7i6 Cuadro N !: T89/C:;< 3= 3T>% PR / >8T=
-
2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000
L#
"# MEDIA
27,4517 70,9681 100,5739 72,1013 66,7383 85,3186 70,428
2,585 2,9 3,1 3,3 3,5 3,7 3,9
A# 8,6831 27,2717 65,8389 81,3928 54,781 58,2679 65,5813
SUMA
= 8 +-/.--0 Lm-?:m K-.--0 Lm-
A#"# MEDIA 22,4458135 79,08793 204,10059 268,59624 191,7335 215,59123 255,76707
'237,32237
H 1 3=<5+< * "* $recuencia de corrien-e1 o de r7o1 8 Es un parámetro geomorfológico relacionado tambi$n con la densidad de drenaje superficial, se expresa mediante% Ar 8 Oc;7 'onde % Oc 8 nMmero de corrientes o de cursos naturales 7 8 área de la hoya. Ar 8 >-;K-.--0 F! 1 65+= !i"/)* + VII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES C"n&./i"n'/ El Crea de la hoya es de K-.--0 Lm - que segMn el &.d!" n= podemos ver que se trata de una subcuenca. El Pndice de @ravelious es de +.--/K y segMn el &.d!" n+ podemos ver que se trata de una subcuenca casi redonda a oval &redonda. SegMn el orden de las corrientes de agua tiene un orden de 0 el cual para una subcuenca esta dentro del rango que es 0&13nQ de orden para una subcuenca6. SegMn su densidad de drenaje de 65< )*)* + se trata de una hoya con drenaje pobre. El área del rectángulo equivalente es igual al área del hoya hidrográfica. Recomendaciones -
Una buena delimitación de la cuenca. Ubicar en forma exacta el punto emisor. Determinar en forma aproximada las áreas parciales. Determinar la longitud del cauce de maor recorrido.
9III BIBLIOGRA$ÍA +.& "FPS H. 4ERES (7447S(*, =idrolog!a Básica, (*O(RTE(, primera edición N "ima +KK-. -.& *SU7"'* *4TP) HE47, =idrolog!a de Superficie. (ajamarca +KK0. .& "POS"ER, :, 5. =idrolog!a para Pngenieros, editorial Jc @raV N =ill, "atinoamericana. 0.& *SU7"'* *4TP) HE47, Janejo de (uencas. (ajamarca +KK1. 1 .& @E4J7O J*OS7"HE SCEO), =idrolog!a en Pngenier!a, segunda edición N (olombia +KKK.
7OEW*S
