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Ingeniería Civil
•
Aquafast: http://www.fao.org/nr/water /aquastat/main/indexesp.st m
•
Software FAO: http://www.fao.org/landwater/databases-andsoftware/cropwat/es/
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Ingeniería Civil
•
Aquafast: http://www.fao.org/nr/water /aquastat/main/indexesp.st m
•
Software FAO: http://www.fao.org/landwater/databases-andsoftware/cropwat/es/
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Ingeniería Civil
•
ANA: http://www.snirh.gob.pe/portal snirh/index.php/en/
•
GEOANA: http://geo.ana.gob.pe:8080/ge oportal/mapas
•
SENHAMI: http://www.senamhi.gob.pe/
• GEOG GEOGP PS: http://www.geogpsperu.com/20 14/02/descargar-cuencashidrograficas-del.html 3
Ingeniería Civil
La Cuenca Hidrológica: Definición Delimitación. Área y Perímetro de una una cuenca. Curvas Características: Hipsométrica y de Frecuencia de altitudes. Índices representativos: Factor de Forma e Índice de Compacidad. Rectángulo Equivalente. Pendiente de la cuenca. Perfil longitudinal del curso de agua. Pendiente del cauce: Drenaje de una cuenca. Problemas
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Es el área de terreno donde todas las aguas caídas por precipitación se unen para formar un solo curso de agua . Cada curso de agua tiene una cuenca bien definida.
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Dentro de los términos que generalmente se utilizan, para definir e identificar los componentes que identifican las características de una cuenca tenemos: • Cuenca Sistema integrado por varias subcuencas o microcuencas. • Subcuencas Conjunto de microcuencas que drenan a un solo cauce con caudal fluctuante pero permanente. • Microcuencas Una micro cuenca es toda área en la que su drenaje va a dar al cauce principal de una Subcuenca; es decir, que una Subcuenca está dividida en varias microcuencas.
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• Quebradas Es toda área que desarrolla su drenaje directamente a la corriente principal de una microcuenca. • Cuenca alta Corresponde a las áreas montañosas o cabeceras de los cerros, limitadas en su parte superior por las divisorias de aguas. • Cuenca media se juntan las aguas de las partes altas y en donde el río principal mantiene un cauce definido. • Cuenca baja o zonas transicionales Donde el río desemboca a ríos mayores o a zonas bajas tales como estuarios y humedales.
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Figura 1. Se identifica la red de drenaje o corrientes superficiales
Figura 2. Se realiza un esbozo muy general de la posible delimitación
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Figura 3. La divisoria corta perpendicularmente a las curvas de nivel
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Figura 4. La divisoria corta a las curvas de nivel por su parte convexa, tal como muestra las flechas negras.
Figura 5. La divisoria corta a las curvas de nivel por su parte cóncava, tal como muestra las flechas negras. 14
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Figura 6. La divisoria no debe cortar ningún flujo de agua natural, excepto en el punto de salida de la cuenca.
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LONGITUD DEL RÍO ÁREA
COTA MÁS ALTA
PRINCIPAL PERÍMETRO
COTA MÁS BAJA AFLUENTES y/o APORTES SECUNDARIOS CURVAS DE NIVEL
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Área (A) Es un parámetro de utilidad que nos permitirá determinar la curva hipsométrica. El área se estima a través de la sumatoria de las áreas comprendidas entre las curvas de nivel y los límites de la cuenca. Esta suma será igual al área de la cuenca en proyección horizontal. Perímetro (P) Es la longitud total de los límites de la cuenca. Longitud principal del río (L) Se denomina así a la longitud del curso de agua más largo.
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Coeficiente de compacidad (Índice de Gravelius) : Es la relación entre el perímetro de la cuenca y la longitud de la circunferencia de un circulo de área igual a la de la cuenca. P = perímetro de la cuenca en km A = área de drenaje de la cuenca en km2 Kc ≈ 1 Tiende la cuenca a tener forma circular Kc > 2 Tiende la cuenca a ser alargada. Si el coeficiente de compacidad es alto, indica una gran irregularidad de la cuenca. 19
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Factor de Forma: Es la relación entre el ancho medio y la longitud de la cuenca. En donde el ancho medio es la relación de la longitud de la cuenca por el área. Ff = A/Lc 2 Cuando el factor de forma es bajo, se considera que esta menos sujeta a crecientes, que otra con área similar.
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Ejemplo:
Caso : Cuenca del río La Leche Área de la cuenca : 1658.58 Km2 Perímetro de la cuenca : 264.08 km. K = 1.83 La cuenca de La Leche es medianamente alargada.
2.05
1.73
1.61
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FACTOR DE FORMA (Ff)
Características: Si : F 2 es mayor que F 1 : Existe mayor posibilidad de tener una tormenta intensa simultánea, sobre toda la extensión de la cuenca. Por el contrario si la cuenca tiene un F menor como F1, entonces tiene menos tendencia a concentrar las intensidades de lluvias que una cuenca de igual área pero con un F mayor.
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RELACIÓN DE ELONGACIÓN (Re)
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RECTÁNGULO EQUIVALENTE
LADO MAYOR (L)
LADO MENOR (l)
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Ejemplo1: Calcula el rectángulo equivalente para las
siguientes áreas.
CARACTERÍSTICAS Jequetepeque Perímetro (km) 470.70 Área (km2) 4194.09 Índice de comp 2.05 L 215.97 l 19.42
Chancay 469.90 5849.75 1.73 206.24 28.36
Zaña 261.80 2090.50 1.61 111.82 18.69
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ELEVACIÓN MEDIA (Em) Es la altitud correspondiente al punto de abscisa media (50%)de la curva de frecuencia de altitudes.
Em = Elevación media a = área entre dos contornos (Km2) e = elevación media entre dos contornos (m.s.n.m.) A = Área total de la cuenca (Km2) 27
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Tiempo de Concentración (Tc) Tiempo mínimo necesario para que todos los puntos de una cuenca estén aportando agua de escorrentía de forma simultánea al punto de salida.
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Hidrograma El hidrograma es una expresión integral de las características fisiográficas y climáticas que rigen las relaciones entre la lluvia y escorrentía de una cuenca de drenaje particular. En la Figura 4.8, se observa una comparación de dos hidrogramas en función de la forma de la cuenca. Es decir para este caso a mayor pendiente de la cuenca la respuesta del hidrograma es más directa.
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CURVA HIPSOMÉTRICA
Indica el porcentaje de área de la cuenca o bien la superficie de la cuenca que existe por encima de cierta cota determinada.
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CURVA HIPSOMÉTRICA Ejemplo2: Obtener la curva hipsométrica de cuenca que tiene un perímetro de 142.5 km y las siguientes características topográficas:
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solución
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ÁREAS que Altitud Áreas Áreas quedan sobre % Del total (msnm) Parciales acumuladas las altitudes (5=2/A*100) (1) km2 km2 km2 (2) (3) (4=A-3)
700 800 900 1000 1100 1200 1300
0.00 6.13 45.62 215.00 281.25 89.38 20.62 A= 658.00
0.00 6.13 51.75 266.75 548.00 637.38 658.00
658.00 651.87 606.25 391.25 110.00 20.62 0.00
0.00 0.93 6.93 32.67 42.74 13.58 3.13
% Del total que queda (6=4/A*100
100.00 99.07 92.14 59.46 16.72 3.13 0.00
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solución CURVA HIPSOMÉTRICA
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GRÁFICA DE FRECUENCIA DE ALTITUDES
a. Es la representación grafica, de la distribución en %, de las superficies ocupadas por diferentes altitudes. b. Es un complemento de la curva hipsométrica.
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Ejemplo3: calcular la elevación media de la cuenca que tiene un perímetro de 142.5 km y las siguientes características topográficas:
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Sol
Curva de nivel (msnm) a (km2) 6.13 700 800 45.62 800 900 215 900 1000 281.25 1000 1100 89.38 1100 1200 20.62 1200 1300 658.00 A= P= 142.50 Kc= 1.57 l= 10.90 1020.52 msnm Em=
e 750 850 950 1050 1150 1250
axe 4597.5 38777 204250 295312.5 102787 25775 671499
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Ejemplo4: Obtener el rectángulo equivalente de la cuenca que tiene un perímetro de 142.5 km y las siguientes características topográficas:
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Sol
Curva de nivel (msnm) 700 800 800 900 900 1000 1000 1100 1100 1200 1200 1300
A (km2)
6.13 45.62 215 281.25 89.38 20.62 A= 658.00 P= 142.50 Kc= 1.57 l= 10.90
Li 0.56 4.18 19.72 25.79 8.20 1.89
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TAREA Para una cuenca de perímetro 1C2.G km y cuyas características topográficas se muestran en la tabla, hallar: 1. Coeficiente de compacidad. 2. L y l de la cuenca. 3. Curva hipsométrica. 4. Elevación media. 5. El rectángulo equivalente
Curva de nivel (msnm) 700 800 800 900 900 1000 1000 1100 1100 1200 1200 1300
A (km2) 2A.13 6H.62 2D5.32 28E.25 8G.38 20.F242
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TAREA Para una cuenca de perímetro 6A7.D km y cuyas características topográficas se muestran en la tabla, hallar: 1. Coeficiente de compacidad. Altitud ÁREAS 2. L y l de la cuenca. (msnm) PARCIALES km 2 3. Curva hipsométrica. (1) (2) 1E.35 < 2300 4. Elevación media. 6A.50 2300 2400 5. El rectángulo equivalente 3D.35 2400 2500 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200
2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300
1C.18 5.H8 4.F2 5.C5 3.B6 2.G4 1.A3 0.H8
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PERFIL LONGITUDINAL DE LA CUENCA 1. Idea de pendientes que tiene el cauce en diferentes tramos de su recorrido. 2. Control de las aguas. 3. Puntos de captación. 4. Ubicación de hidroeléctricas.
centrales
5. Puntos de cruce infraestructura vial.
con
6. La influencia de la pendiente va a considerarse en las avenidas máximas, escurrimiento superficial, infiltración y acuíferos.
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PENDIENTE DE LA CUENCA 1. Parámetro muy importante en el estudio de la cuenca. 2. Controla el tiempo de escurrimiento y concentración de la lluvia. 3. Importancia directa con la magnitud de las crecidas. 4. Relación importante y compleja con: 5. La infiltración, la escorrentía, la humedad del suelo y la contribución del agua subterránea a la escorrentía. 6. Se pueden emplear la pendiente media o según Taylor – Schwarz.
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Ejemplo5: En la siguiente tabla se muestra los datos del levantamiento topográfico del perfil longitudinal del eje de un cauce. Determinar su pendiente utilizando el método de Taylor-Schwarz.
Progresiva (msnm) (1)
Cota (msnm) (2)
km 0 + 000 km 0 + 400 km 0 + 800 km 1 + 200 km 1 + 600 km 2+ 000
660.00 668.00 678.00 690.00 705.00 725.00
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Sol1 (Longitudes iguales) Progresiva (msnm) (1) km 0 + 000 km 0 + 400 km 0 + 800 km 1 + 200 km 1 + 600 km 2+ 000
Cota Desnivel: H Longitud: Li (msnm) (m) (m) Pendiente: S (2) (3) (4) (5=3/4) 660.00 668.00 8.00 400.00 0.020 7.07 678.00 10.00 400.00 0.025 6.32 690.00 12.00 400.00 0.030 5.77 705.00 15.00 400.00 0.038 5.16 725.00 20.00 400.00 0.050 4.47 ∑=28.81 n=5 S=0.03013
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Ingeniería Civil
Sol2 (Longitudes diferentes) Progresiva (msnm) (1) km 0 + 000 km 0 + 400 km 0 + 800 km 1 + 200 km 1 + 600 km 2+ 000
Cota Desnivel: H Longitud: Li (msnm) (m) (m) Pendiente: S (2) (3) (4) (5=3/4) 660.00 668.00 8.00 400.00 0.020 2828.43 678.00 10.00 400.00 0.025 2529.82 690.00 12.00 400.00 0.030 2309.40 705.00 15.00 400.00 0.038 2065.59 725.00 20.00 400.00 0.050 1788.85 ∑=11522.10 L=2000.00 S=0.03013
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Ingeniería Civil
DRENAJE DE LA CUENCA 1. El drenaje de una cuenca en síntesis es la forma como es evacuada el agua caída dentro de los limites de esta cuenca. 2. Es el sistema de cauces por el que fluyen los escurrimientos superficiales, Sub-superficiales y subterráneos, de manera temporal o permanente, de esta red depende la rapidez de evacuación. 3. La formación y rapidez de drenado de los escurrimientos. 4. Proporciona indicios sobre las condiciones físicas del suelo y de la superficie de la cuenca
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Ingeniería Civil
ORDEN DE LAS CORRIENTES Según su ramificación, Horton se clasifican en: Orden 1: las más pequeñas, es decir no están ramificadas Orden 2: a las corrientes que sólo tienen ramificaciones o tributarios de primer orden Orden 3: aquellos con dos o más tributarlos de orden 2 o menor etc
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ORDEN DE LAS CORRIENTES 51
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RH del Pacífico RH del Amazonas
RH del Titicaca
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MAPA DE CUENCAS HIDROGRÁFICAS DEL PERÚ “ZONAS VULNERABLES PARA EL ESTUDIO REGIONAL DE CUENCAS” Pacífico Norte Jequetepeque Motupe - La Leche - Chancay Piura Chira Tumbes Pacífico Central Huaura Rímac Chillón Pacífico Sur Camana Quilca Atlántico Norte Huallaga Amazonas Atlántico Central Mantaro Ucayali Atlántico Sur Urubamba Titicaca Titicaca
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Ejemplo6 Representar la curva hipsométrica y el polígono de frecuencia de la cuenca del río Chancay, cuyos datos se muestran a continuación: Tabla que muestra la distribución altimétrica de la cuenca del río Chancay en Km2 y en porcentaje. Tabla que muestra la distribución altimétrica de la cuenca del río Chancay en Km2 y en porcentaje. ÁREAS PARCIALES MENORMAYOR km2 0 400 2328.1 400 800 433.2 800 1200 263.7 1200 1600 297.1 1600 2000 429.1 2000 2400 451.1 2400 2800 339.2 2800 3200 286.2 3200 3600 291.6 3600 4000 108.3 4000 MÁS 0 5227.6 COTA
% Del total 44.53 8.29 5.04 5.68 8.21 8.63 6.49 5.47 5.58 2.07 0.00
Áreas por encima a la cota más alta Por debajo Por encima 2 km % km2 % 0 0 5227.6 100.00 2328.1 44.53 2899.5 55.47 2761.3 52.82 2466.3 47.18 3025 57.87 2202.6 42.13 3322.1 63.55 1905.5 36.45 3751.2 71.76 1476.4 28.24 4202.3 80.39 1025.3 19.61 4541.5 86.88 686.1 13.12 4827.7 92.35 399.9 7.65 5119.3 97.93 108.3 2.07 5227.6 100.00 0.00 0.00
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Sol
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Sol
50.00 45.00
44.53
40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 8.29
10.00
8.21 5.04
5.00
8.63
5.68
6.49
5.47
5.58 2.07
0.00 400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
3600
4000
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Ingeniería Civil
TAREA
Calcular automáticamente parámetros morfométricos de una cuenca
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