164553689 Delimitacion de Una Cuenca Hidrografica

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

DELIMITACIÓN DE UNA CUENCA HIDROGRÁFICA RESUMEN En el estudio de la hidrología superficial es de vital importancia conocer algunos parámetros, los cuales servirán para calcular otros parámetros, dichos parámetros son necesarios ya que gracias a ellos podemos calcular la cantidad de agua máxima que posiblemente puede ocurrir (caudal de diseño), predecir algunos desastres, hacer un uso racional del agua, etc. Nuestro trabajo empieza por la delimitación de una cuenca (rio CHIRIMOLLO), para luego hallar sus parámetros.

PALABRAS CLAVE 

CUENCA: La cuenca hidrográfica se compone básicamente de un conjunto de superficies vertientes a una red de drenaje formada por cursos de agua que confluyen hasta resultar en un único lecho colector.

  

CUENCA HIDROGRAFICA O TOPOGRAFICA: Definida por la topografía, se delimita sobre un mapa. CUENCA HIDROGEOLOGICA O HIDROLOGICA: Engloba a las aguas subterráneas. LINEA DIVISORIA DE AGUAS: Es el límite de la cuenca parte más alta, donde el agua se distribuye a dos cuencas.

OBJETIVOS GENERALES:  Aprender a delimitar una cuenca, así como hallar sus parámetros geomorfológicos.

ESPECIFICOS:  Aprender sobre la importancia de los parámetros de una cuenca.  Ver que es de suma importancia tener conocimiento sobre una cuenca para cualquier proyecto de ingeniería.

1

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA I. DELIMITACION E CUENCA: La cuenca en estudio está ubicada en la carta topográfica de SAN MARCOS específicamente nuestro rio principal es el rio CHIRIMOLLO el cual desemboca la rio CAJAMRCA que es un rio principal. La delimitación de la cuenca se hará en forma manual con la ayuda de un plano digitalizado, siguiendo paso a paso la explicación y teoría brindada por el profesor.

Mapa topográfico y ríos.

2

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

CUENCA DELIMITADA:

Cuenca delimitada con la ayuda del autocad.

3

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

PARAMETROS GEOMORFOLÓGICAS DE LA CUENCA Como ya mencionamos antes los para metros geomorfológicos de la cuenca son muy importantes para el cálculo del caudal máximo, posibles desastres, posibles precipitaciones, etc. Los parámetros geomorfológicos de la cuenca son los siguientes:

ÁREA (A) Es el área de la cuenca. Para nuestro caso el área se calculo atreves del autocad, para lo cual primero tuvimos que delimitar la cuenca haciéndolo con línea continua luego por medio de algunos comandos del autocad nos permitió calcular el área. El área calculada es la siguiente:  Área e la cuenca(A): 32.8182982 De acuerdo con el área se puede clasificara como cuenca pequeña. PERÍMETRO (P) Es la longitud total de los límites de la cuenca. De igual manera el cálculo del perímetro se calculo atreves del autocad y es el siguiente:  Perímetro (P): 34.5765508 Km

LONGITUD MAYOR DEL RÍO (L) Se denomina así a la longitud del curso de agua más largo. Se calculo con el autocad, además se tomo en cuenta que el rio debe llegar hasta la línea divisoria, la longitud es la siguiente:  Longitud mayor del río (L): Longitud real del rio + longitud proyectada hasta le línea divisoria  Longitud mayor del río (L): 9.1309541+3.7672459= 12.8977 Km

ANCHO PROMEDIO (AP) Es la relación entre el área de la cuenca (A) y la longitud mayor del curso de agua (L). =2.5445

4

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

PENDIENTE DE LOS CAUCES (SC): PENDIENTE DE UN TRAMO: Calcularemos para el cauce principales datos son:

Δ de altura

sumatoria Donde: Δh=2000m L=12897.7m =0.15506=15.506%

5

200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 2000

dist. Parc. Del rio 1519.5 1935.5 1411.47 1461.9 1106.2 1070.29 1219.48 1046 1111 1016.36 12897.7

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

MÉTODO DE LA ÁREAS COMPENSADAS

=0.14195=14.1954%

ÍNDICE DE COMPACIDAD O COEFICIENTE DE GRAVELIUS (KC) Se define así, al cociente que existe entre el perímetro de la cuenca respecto al perímetro de un círculo de la misma área.

datos: Perimetro: Área:

Km 34.5765508 32.82056698

(Kc)= 1.642 Como (Kc) es mayor a uno la cuenca esta menos susceptible a inundaciones.

6

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

RECTÁNGULO EQUIVALENTE Es el rectángulo que tiene la misma área y el mismo perímetro que la cuenca. Sus lados están definidos por:

Cuenca con la distintas áreas.

7

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

Los datos fueron sacados del autocad y son los siguientes: con las curvas maestras tenemos las siguientes áreas: Areas(km2) Area(m2) A1: 0.35957334 359573.3398 A2: 1.76640522 1766405.22 A1: 2.929483305 2929483.305 A2: 3.288463326 3288463.326 A1: 4.807021821 4807021.821 A2: 6.518000979 6518000.979 A1: 5.173040619 5173040.619 A2: 3.225216528 3225216.528 A1: 2.685173964 2685173.964 A2: 1.987856207 1987856.207 A1: 0.078062859 78062.8594 TOTAL: 32.81829817 32818298.17

RECTANGULO EQUIVALENTE DE TODA LA CUENCA: Le le CUENCA 14.39209961 2.280299543

ANCHO DE LOS RECTANGULOS(m) 157.69 774.64 1284.69 1442.12 2108.07 2858.40 2268.58 1414.38 1177.55 871.75 34.23

8

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

DENSIDAD DE DRENAJE (DD): La longitud total de los cauces dentro de una cuenca dividida por el área total del drenaje define la densidad de drenaje (Dd) o longitud de canales por unidad de área.

Donde:

longitud total de los cauces A area total de la cuenca L:9130.9541+2809.085+3271.8856+3612.3666+2242.0732 (m) Longitud total de los causes: 21.0663645 Km AREA TOTAL: 32.81829817 Km2 Dd: 0.641909108 Km/Km2 De donde vemos que la densidad de drenaje es 0.641908Km/Km2.

9

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

PENDIENTE DE LA CUENCA (SG) Es un parámetro muy importante en el estudio de cuencas, pues influye entre otras cosas en el tiempo de concentración de las aguas en un determinado punto del cauce. Existen diversos criterios para la estimación de este parámetro. Una manera de establecer estas curvas representativas es tomando la diferencias entre las cotas máxima y mínima presentes en la cuenca y dividiéndola entre seis. El valor resultante tendrá que aproximarse a la equidistancia de las cotas del plano empleado.

Donde: Cota max=2200 m Cota min=4000 m De donde:

10

=3000m

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

CRITERIO DE HORTON Consiste en trazar una malla de cuadrados sobre la proyección planimetría de la cuenca orientándola según la dirección de la corriente principal. Si se trata de una cuenca pequeña, la malla llevará al menos cuatro (4) cuadros por lado, pero si se trata de una superficie mayor, deberá aumentarse el número de cuadros por lado, ya que la precisión del cálculo depende de ello.

Cuadricula para el análisis por el método HORTON

11

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

Del grafico obtuvimos los siguientes datos: Criterio de HORTON Número de la líneas de la malla 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Suma parcial Suma Total

Intersecciones Nx 0 0 10 18 8 5 2 1 0 0 0 0 0 0 44

Ny

Lx 0 0 4 3 6 7 7 9 8 4 2 2 0 0 52

96

Longitudes(Km) Ly

0 0 0 0 6.8478697 1.4128175 9.7428269 2.1373799 9.748538 2.962403 3.519193 5.5813709 2.2828413 5.2278515 0.5815845 7.4747855 0 3.9728704 0 2.983837 0 1.9463553 0 1.7474491 0 1.154486 0 0 32.7228534 36.6016061 69.3244595

Luego aplicando la formula tenemos:

pendiente media de la cuenca:

12

S:

27.696

%

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

NÚMERO DE ORDEN DE UN CAUCE Existen diversos criterios para el ordenamiento de los cauces (o canales) en la red de drenaje de una cuenca hidrográfica; destacando Horton (1945) y Strahler (1957). En esta caso utilizaremos el criterio de Strahler:

De donde observamos que la cuenca es de tercer orden.

13

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

GRAFICAR LA CURVA HIPSOMÉTRICA DE LA CUENCA Y DETERMINAR EL VALOR DE LA ALTITUD MEDIA (M.S.N.M.), ANALÍTICA Y GRÁFICAMENTE Se define como curva hipsométrica a la representación gráfica del relieve medio de la cuenca, construida llevando en el eje de las abscisas, longitudes proporcionales a las superficies proyectadas en la cuenca, en km2 o en porcentaje, comprendidas entre curvas de nivel consecutivas hasta alcanzar la superficie total, llevando al eje de las ordenadas la cota de las curvas de nivel consideradas. La altura o elevación media tiene importancia principalmente en zonas montañosas donde influye en el escurrimiento y en otros elementos que también afectan el régimen hidrológico, como el tipo de precipitación, la temperatura, etc. Para obtener la elevación media se aplica un método basado en la siguiente fórmula:

cota media(m) 1900 2100 2300 2500 2700 2900 3100 3300 3500 3700 3900

Área(Km2) 0.35957334 1.76640522 2.929483305 3.288463326 4.807021821 6.518000979 5.173040619 3.225216528 2.685173964 1.987856207 0.078062859 sumatroria

cota*area 683.189346 3709.45096 6737.8116 8221.15832 12978.9589 18902.2028 16036.4259 10643.2145 9398.10887 7355.06797 304.445152 94970.0344

AREA: 32.8182982Km2 De donde: H=94970.0344/32.8182982 Altura media de la cuenca es H=2893.8135.

14

=2893.8135m

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

GRAFICAMENTE Área total= 32.8182982 intervalo entre curvas de nivel(m) ≤2000 2000-2200 2200-2400 2400-2600 2600-2800 2800-3000 3000-3200 3200-3400 3400-3600 3600-3800 ≥4000

cota media(m) 1900 2100 2300 2500 2700 2900 3100 3300 3500 3700 3900

Área(Km2) 0.35957334 1.76640522 2.929483305 3.288463326 4.807021821 6.518000979 5.173040619 3.225216528 2.685173964 1.987856207 0.078062859 32.8182982

Área/área total % 1.096 5.382 8.926 10.020 14.647 19.861 15.763 9.827 8.182 6.057 0.238 100.00

porcentaje de area acumulado% 1.10 6.48 15.40 25.42 40.07 59.93 75.70 85.52 93.70 99.76 100.00

Gráficamente Obtenemos: H=3099.6m Se puede ver que la diferencia entre el met. Grafico (3099.6m) y numérico (2893.8135.) es: 205.78m

15

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

POLÍGONO DE FRECUENCIAS. Se denomina así a la representación gráfica de la relación existente entre altitud y la relación porcentual del área a esa altitud con respecto al área total. En el polígono de frecuencias existen valores representativos como: la altitud más frecuente, que es el polígono de mayor porcentaje o frecuencia. El polígono y las grafica se harán con la siente tabla:

Polígono de frecuencias cota(msnm) menor

mayor

Área parciales(Km2)

2000

2200

0.35957334

2200

2400

2400

Áreas referidas a la cota más alta % del total

por debajo

por encima

Km2

%

Km2

%

1.096

0

0

32.818

100

1.76640522

5.382

0.3596

1.096

32.459

98.904

2600

2.929483305

8.926

2.1260

6.478

30.692

93.522

2600

2800

3.288463326

10.020

5.0555

15.404

27.763

84.596

2800

3000

4.807021821

14.647

8.3439

25.425

24.474

74.575

3000

3200

6.518000979

19.861

13.1509

40.072

19.667

59.928

3200

3400

5.173040619

15.763

19.6689

59.933

13.149

40.067

3400

3600

3.225216528

9.827

24.8420

75.696

7.976

24.304

3600

3800

2.685173964

8.182

28.0672

85.523

4.751

14.477

3800

4000

1.987856207

6.057

30.7524

93.705

2.066

6.295

4000

4200

0.078062859

0.238

32.7402

99.762

0.078

0.238

4200

más

0

0.000

32.8183

100.000

0.000

0.000

16

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

GRAFICAR LA CURVA HIPSOMÉTRICA POR DEBAJO

GRAFICAR LA CURVA HIPSOMÉTRICA POR DEBAJO

17

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

POLÍGONO DE FRECUENCIAS DE ALTITUDES

CALCULO DE LA PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL:

18

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL TRAMOS T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10

COTAS 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4100

Pi-Pi-1 200 200 200 200 200 200 200 200 200 100

SUMA

li 1519.5 1935.5 1411.47 1461.9 1106.2 1070.29 1219.48 1046 1111 1016.36 12897.7

Scp=

Si 0.13 0.10 0.14 0.14 0.18 0.19 0.16 0.19 0.18 0.10

(li^2/Si) 17541717.7 36253465.8 14059988.3 15621509.7 6768165.45 6130196.66 9067635.43 5722226.68 6856653.16 10498873.3

(li^2/Si)^1/2 4188.283383 6021.085103 3749.665095 3952.405558 2601.569805 2475.923396 3011.251472 2392.117614 2618.521177 3240.196487 34251.01909

14.18%

TIEMPO DE CONCENTRACION Parámetro utilizado para saber mas o menos en que tiempo el agua tardara en llegar de un punto del cauce a otro: Tc=0.0195*( /H Donde: Tc=Tiempo de concentración (mim) L=máxima longitud del recorrido H=diferencia de los puntos max y min de la cuenca. L=12897.7m H=2000m Tc=0.0195*(

19

/2000

=58.44min

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Ing. CIVIL

CONCLUSIONES 

 

Se puede ver la pendiente media de la cuenta es casi parecida para los métodos: Pendiente por tramos con áreas compensadas y por el método de la formula

, La fórmula del tiempo de concentración no es muy exacta, lo ideal seria medir el tiempo ínsito. Es de suma importancia el cálculo de los parámetros geomorfológicos de la cuenca.

BIBLIOGRAFIA  

20

Cuaderno de apuntes. Separata y diapositivas brindadas por el docente.