UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA
Escuela académico profesional de ingeniería hidráulica
DELIMITACIÓN DEL ÁREA RECEPTORA-COLECTORA DE PRECIPITACIONES Y DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA MICROCUENCA DEL VALLE CAJAMARQUINO RESUMEN: El objetivo del presente trabajo es recopilar la información cartográfica para determinar los parámetros geomorfológicos de la micro cuenca del valle cajamarquino. Para lo cual se desarrolla utilizando el software software ArcGis y empleando fórmulas que que rigen las leyes de de la hidrología. Se delimito el área receptora-colectora y se encontró los parámetros al aplicar esta esta metodología PALABRAS CLAVE: delimitación del área receptora-colectora, parámetros geomorfológicos. 1. INTRODUCCIÓN La importancia de determinar los parámetros geomorfológicos de una cuenca radica principalmente en explicar sus características fisiográficas o comportamiento hidrológico a partir del procesamiento de la información cartográfica.
2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL
Recopilación la de información cartográfica. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Delimitación de la cuenca Cuantificación de los parámetros geomorfológicos.
3. MARCO TEÓRICO 3.1.1. PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS Y FISIOGRÁFICOS 3.1.2.
DELITACIÓN DE UNA CUENCA
Se hace en hojas de la Carta Nacional que contenga la cuenca, siguiendo las líneas del divortium acuarum (parteaguas), la cual es una línea imaginaria, que divide a las cuencas adyacentes y distribuye el escurrimiento originado por la precipitación, en c ada sistema de corriente, fluye hacia el punto de salida de la cuenca. El parteaguas está formado por los puntos de mayor nivel topográfico y cruza las corrientes en los puntos de salida, llamados estación de aforo. (Villón Béjar, M, (2002) pág. 21; Ortiz Vera, O, (1995) pág. 5, capítulo 2) 3.1.3.
AREA DE LA CUENCA
Se define como la superficie, en proyección horizontal, delimitada por el parte aguas dirigido directa o indirectamente a un cauce principal. (Aparicio Mijares, F. J. (1992) pág. 20) (Véase figura 1)
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Figura 1. Cuenca delimitada por el parte aguas. Fuente: (Aparicio Mijares, F. J. (1992) pág. 20) 3.1.4. PERIMETRO DE LA CUENCA (P) Es la longitud del contorno del área de la cuenca. Es un parámetro importante, pues en conexión con el área nos puede decir algo sobre la forma de la cuenca. (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 19) 3.1.5. LONGITUD DEL RIO PRINCIPAL (L) Es la longitud del río principal de la cuenca, donde van a drenar todos los afluentes y quebradas. (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 19) 3.1.6. INDICE DE COMPACIDAD También denominado coeficiente de compacidad o de graveliús, definida como la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de un círculo de área de la cuenca hidrográfica. (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 20)
=
0.28 = 2√ √
(1)
Dónde: Kc = indicie de compacidad P = perímetro A = área de la cuenca en 3.2. PARAMETROS DE RELIEVE 3.2.1. HISTOGRAMA DE FRECUENCIA DE ALTITUDES Representa el grado de incidencia de las áreas comprendidas entre las curvas de nivel respecto al total del área de la cuenca.
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Figura 2. Representación de un Histograma de Frecuencias de altitudes. Fuente: (CATIE, 2009). 3.2.2. CURVA HIPSOMETRICA Es una curva que indica el porcentaje del área de la cuenca de la cuenca o bien la superficie de la cuenca en que existe por encima de una cota determinada. Puede hallarse con la información extraída del histograma de frecuencias altimétricas. (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 22)
Figura 3. Cambio de forma de la curva hipsométrica con la edad del rio. Fuente: (Ibáñez, S 2011).
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Figura 4. Curva hipsométrica y frecuencia de altitudes. Fuente: (Villón Béjar, M. (2002) pág. 37). De los parámetros anteriores, se definen los siguientes: a) Altura 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% está situado por debajo. b) Altura más frecuente. Es el máximo valor en porcentaje de la curva de frecuencia de altitudes. c) Altitud de frecuencia media. Es la altitud correspondiente al punto de la abscisa media de la curva de frecuencia de altitudes. 3.2.3. PENDIENTE DE LA CUENCA (S) Es un parámetro muy importante en el estudio de toda la cuenca, pues influye por ejemplo en el tiempo de concentración de las aguas en un determinado punto de cauce, así como también, nos da un índice de la velocidad media de la escorrentía y su poder de arrastre y de erosión sobre la cuenca. (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 24; Ortiz Vera, O, (1995) pág. 6, capítulo 2). Uno de los métodos más representativos para el cálculo es el siguiente, se obtiene dividiendo la diferencia total de la altitud mayor del cauce (HM-m) y la altitud menor del cauce (Hm-m) entre la longitud horizontal (L-Km) del curso de agua entre esos dos puntos. (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 24)
=
∗ 100 1000∗
(2)
Dónde: HM = Altitud mayor en metros Hm = Altitud menor en metros L = longitud del curso de agua en Km
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3.3. PARÁMETROS RELATIVOS A LA RED DE DRENAJE 3.3.1. RED DE DRENAJE La red de drenaje de drenaje de una cuenca, se refiere a las trayectorias o al arreglo que guardan entre sí, los cauces de las corrientes naturales dentro de ella. Es otra característica importante en el estudio de una cuenca, ya que manifiesta la eficiencia del sistema de drenaje en el escurrimiento resultante, es decir, la rapidez con que desaloja la cantidad de agua que recibe. (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 26) 3.3.2. ORDEN DE LA CUENCA Permite tener un mejor conocimiento de la complejidad y desarrollo del sistema de drenaje de la cuenca. El orden se desarrolla con el caudal relativo de segmento del canal, hay un sistema de jerarquización, siendo los más utilizados el de Hortón (1945) y el de Strahler (1952). (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 26) Por el método de Hortón (1945), se realiza a través de las siguientes premisas: (Ver figura 6) - Los cauces de primer orden son los que no tienen tributarios, - Los cauces de segundo orden se forman en la unión de dos cauces de primer orden y, en general, los cauces de orden n se forman cuando dos cauces de n-1 se unen, - Cuando un cauce se une con un cauce de orden mayor, el canal resultante hacia aguas abajo retiene el mayor de los ordenes, - El orden de la cuenca es el mismo de su cauce principal a la salida.
Figura 6. Métodos de orden de ríos. Fuente: (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 27) El método de Strahler (1952). Es muy parecido al de Hortón, con la diferencia de que en el esquema de Strahler, un mismo rio puede tener segmentos de distinto orden a lo largo de su curso, en función a los afluentes que llegan en cada tramo. El orden no se incrementa cuando a un segmento de un determinado orden confluye uno de orden menor. (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 27) 3.3.3. RELACIÓN DE CONFLUENCIAS Este parámetro adimensional, influenciado también por el índice de Gravelius, describe la configuración espacial o geometría de la red de drenaje y expresa el grado de ramificaciones de la red. (Hortón, 1945)
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3.3.4. LONGITUD TOTAL DE LOS CURSOS DE AGUA (Lt) Es la suma de la distancia total recorrida por los diferentes cursos de agua que forman parte de la red hidrográfica de la cuenca. La distancia recorrida por un curso de agua se mide desde su origen hasta su desembocadura en el cuerpo receptor. (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 28) 3.3.5.
COEFICIENTE OROGRAFICO Parámetro asociado con las fuerzas gravitaciones de los flujos superficiales y, por ende, con los potenciales de erosión hídrica y de generación de energía hidráulica (Henaos, 1988)
=
(3)
Donde: Co = coeficiente Orográfico. H = altitud media sobre el nivel del mar. A = proyección del área receptora-colectora sobre un plano horizontal 3.3.6. DENSIDAD DE DRENAJE (D) En cierto modo, es reflejo de la dinámica de la cuenca, de la estabilidad de la red hidrográfica y del tipo de escorrentía de superficie, así como de la respuesta de la cuenca a una precipitación. Se define como la relación entre la longitud total de los cursos de agua y su área total, tal como se aprecia en la expresión: (Ordoñez Gálvez J.J. (2011) pág. 28)
=
∑
(4)
Dónde: = Densidad de drenaje − ∑ = Suma de las longitudes de los cursos que se integran en la cueca Km A = Área de la cuenca D
4.
MATERIALES Y MÉTODOS 4.1. MATERIALES
Cartas nacionales (14f, 14g, 15f, 15g) Software ArcMap 10.3 Google Earth
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4.2. MÉTODOS
5.
Se delimito el área receptora-colectora de precipitaciones utilizando las cartas nacionales 14f, 14g, 15f, 15g y el software ArcMap 10.3 tomando como punto de aforo desde Google Earth el punto en donde termina el valle cajamarquino. Seguidamente con el área delimitada procedemos a calcular sus parámetros geomorfológicos de la cuenca utilizando el software ArcMap y las formulas (1), (2), (3) y (4).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Cuadro 1. Parámetros geomorfológicos.
DESCRIPCIÓN de la superficie Area Perimetro de la cuenca Cotas Cota Máxima Cota Mínima Centroide (WGS 1984 UTM Zone 17S X centroide Y centroide Z centroide Altitud Altitud media Altitud mas frecuente Altitud de frecuencia media (1/2) Pendiente Pendiente promedio de la cuenca De la red hidríca longitud del curso principal orden de la red hidríca longitud de la red hidríca pendiente promedio de la red hidríca Parametros generados pendiente del cauce principal Coeficiente de compacidad (Kc) Densidad de drenaje Coeficiente Orográfico Fuente: elaboración propia
UND Km2 Km
VALOR 781.3970 147.6834
msnm msnm
4250 2500.86
Km Km msnm
779.884 9215.281 3519.786
msnm msnm msnm
3519.786 3158.04 3245.5
% Km UND Km % m/Km Km-1 %
14.12 54.76 4 279.013 1.53 7.472 1.479 0.357 1.584
El coeficiente de compacidad, el coeficiente orográfico influyen en la geometría de la cuenca. El coeficiente de compacidad nos indica la forma de la cuenca que es oval oblonga. El coeficiente orográfico nos indica la sensibilidad con la ubicación de los sistemas respecto al nivel del mar. La forma de la cuenca tiene que ver con las intensidades de las lluvias. HIDROGEOLOGÍA
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Figura 1. Curva hipsométrica.
Fuente: elaboración propia. La curva hipsométrica nos indica la fase de madurez del rio. Figura 2. Polígono de frecuencias.
POLIGO DE FRECUENCIAS 4177.215 4031.594 3886.012 3740.419 3594.824 3449.229 3303.641 3158.040 3012.447 2866.850 2721.272 2575.661
0.560
0.000
5.879 6.777 8.404 11.630 11.282 11.864 11.931 9.599 8.384 11.839 1.851 2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
Series1
Fuente: elaboración propia. Nos indica el grado de incidencia de las áreas entre las curvas de nivel
Cuadro 2. Calculo de la pendiente media de la cuenca. HIDROGEOLOGÍA
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N°
Rango pendiente (%) inferior
Numero de
superior
(1) x (2)
promedio (1) ocurrencias (2)
1
0
10
5
132487
662435
2
10
20
15
110627
1659405
3
20
30
25
44893
1122325
4
30
40
35
16495
577325
5
40
50
45
5932
266940
6
50
60
55
1564
86020
7
60
70
65
449
29185
8
70
80
75
99
7425
9
80
90
85
20
1700
10
90
100
95
2
190
312568
4412950
TOTAL Pendiente media de la cuenca
14.11836784 %
Fuente: elaboración propia. Influye en el tiempo de concentración y el índice de velocidad media de escorrentía. Cuadro 3. Orden y longitud de la red hídrica. orden de la
lontitud en
red hidríca
Km
1
160.503
2
60.797
3
26.998
4
30.715
suma
279.013
Fuente: elaboración propia. Indica la complejidad y desarrollo del sistema de drenaje. Cuadro 4. Pendiente media de la red hídrica. orden de la
Numero de
pendiente
red hidríca
Veces (1)
promedio (%) (2)
1
3915
1.56
6104.00
2
1457
1.58
2295.00
3
686
1.73
1189.00
4
796
1.16
922.00
suma
6854 Pendiente Media
(1)x(2)
10510.00 1.53
Se obtiene del total de número de ocurrencias relacionado con la pendiente promedio.
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6.
CONCLUCIONES Se logró determinar la cuenca que contiene al valle cajamarquino, Se logró determinar los parámetros geomorfológicos, Se logró determinar la forma de la cuenca.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. Aparicio, M. (1997). Fundamentos de hidrología de superficie (20 pp.). Barcelona: Limusa, S. A. Henaos, J. E. (1988). Introducción al manejo de cuencas hidrográficas (396 pp.). Bogotá: Universidad Santo Tomás, Centro de Enseñanza Desescolarizada. Ortiz Vera, O., (1995). Determinación de parámetros de una cuenca (5 pp.). Capítulo 2. Cajamarca-Perú. Ordoñez Gálvez J.J. (2011). Aguas subterráneas-acuíferos (19 pp.). Villón Béjar, M, (2002). Hidrología (21 pp.). (2da ed.). Lima-Perú.
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