Modulo Hidrología

 

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE

30172 - HIDROLOGÍA GLORIA CECILIA RUALES ZAMBRANO (Director Nacional)

SAN JUAN DE PASTO Octubre de 2009

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INDICE DE CONTENIDO

PRESENTACIÓN INTRODUCCIÓN UNIDAD 1. CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROLOGÍA. 1. CONCEPTO DE HIDROLOGÍA. 1.1 DEFINICIÓN E HISTORIA DE LA HIDROLOGÍA. 1.2 ELEMENTOS BÁSICOS DE HIDROLOGÍA 1.3 CICLO HIDROLÓGICO. 1.4 BALANCE HIDRICO 1.5CONCEPTO EJEMPLO DE HIDRICO 2. DEBALANCE CUENCA HIDROGRÁFICA. 2.1 DEFINICIÓN Y GENERALIDADES. 2.2 FACTORES QUE AFECTAN LA HIDROLOGÍA. 2.3 LA CUENCA 2.4 LA CUENCA Y LOS SISTEMAS ESTRATÉGICOS 2.5 SERVICIOS AMBIENTALES 3. CARACTERÍSITICAS DE LAS CUENCAS Y LOS CAUCES. 3.1 CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE DRENAJE. 3.2 PATRONES DE DRENAJE 3.3 CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN DE HORTON 3.4 DEL ÁREA DE CAPTACIÓN (VERTIENTES). 3.5 CLASIFICACIÓN DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS UNIDAD 2. PRECIPITACIÓN. 4. LA PRECIPITACIÓN. 4.1 CONCEPTO DE PRECIPITACIÓN 4.2 COMPOSICIÓN DE LA ATMOSFERA 4.3 LA TROPOSFERA 4.4 LA HUMEDAD RELATIVA 4.5 CARACTERISTICAS DE LA PRECIPITACIÓN

5. VARIABLES DE UN AGUACERO. 5.1 GENERALIDADES. 5.2 VARIABLES 5.3 MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN. 5.4 CONSTRUCCIÓN DE HIETOGRAMA

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5.5 CONSTRUCCIÓN DE CURVA DE MASAS 6. PROCESAMIENTO DE DATOS. 6.1 GENERALIDADES. 6.2 METODO DE PROMEDIO ARITMETICO 6.3 METODO DE POLIGONOS DE THIESSEN Y DE LAS ISOYETAS 6.4 ANÁLISIS DE DATOS. 6.5 CURVAS DE INTENSIDAD, DURACIÓN Y FRECUENCIA UNIDAD 3. EVAPORACIÓN, TRANSPIRACIÓN, INFILTRACIÓN Y ESCORRENTÍA. 7. EVAPORACIÓN Y TRANSPIRACIÓN. 7.1 GENERALIDADES SOBRE EVAPORACIÓN. 7.2 MEDICIÓN DE LA EVAPORACIÓN. 7.3 ESTIMACIÓN DE LA EVAPORACIÓN. 7.4 GENERALIDADES SOBRE TRANSPIRACIÓN. 7.5 MEDICIÓN DE LA TRANSPIRACIÓN Y DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN. 8. INFILTRACIÓN. 8.1 GENERALIDADES. 8.2 MODELOS DE INFILTRACIÓN. 8.3 MEDICIÓN DE LA INFILTRACIÓN. 8.4 AGUA EN LA ZONA SATURADA Y NO SATURADA 8.5 MEDICIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO. 9. ESCORRENTÍA. 9.1 GENERALIDADES. 9.2 MEDICIÓN DE CAUDALES. 9.3 RELACION LLUVIA ESCURRIEMIENTO. 9.4 HIDROGRAMAS 9.5 HIDROLOGÍA FORESTAL.

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LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. Distribución del agua superficial. Tabla 2. Datos balance hídrico. Tabla 3. Balance hídrico mes a mes. Tabla 4. Balance hídrico acumulado. Tabla 5. Vertientes de Colombia. Tabla 6. Relación entre las variables de un aguacero. Tabla 7. Registro de un pluviógrafo. Tabla 8. Cálculo de la precipitación y el tiempo acumulados. Tabla 9. Intensidad de cada intervalo. Tabla 10. Precipitación por promedio aritmético. Tabla 11. Precipitación por polígonos de Thiessen. Tabla 12. Precipitación por isoyetas. Tabla 13. Intervalos de frecuencia para la intensidad. Tabla 14. Intervalos de frecuencia para la intensidad. Tabla 15. Ecuaciones para calcular la probabilidad de excedencia. Tabla 16. Datos para el cálculo de Frecuencias. Tabla 17. Cálculo de Frecuencias. Tabla 18. Cálculo parámetros distribución de Gumbel. Tabla 19. Datos para el cálculo de parámetros por el método analítico. Tabla 20. Datos precipitación anual. Tabla 21. Datos para el cálculo de los parámetros a y b. Tabla 22. Valores de magnitud e intensidad para un periodo de tiempo de minutos. Tabla 23. Valores de intensidad máxima para varios periodos de tiempo Tabla 24. Valores de intensidad y probabilidad para varios periodos de tiempo. Tabla 25. Valores de intensidad máxima para varios periodos de retorno. Tabla 26. Densidad del agua en función de la temperatura. Tabla 27. Porcentaje de horas mensuales. Tabla 28. Calculo de ETo con el método de Blaney-Criddle. Tabla 29. Valores de kc. Tabla 30. Cálculo de ETR. Tabla 31. Valores de c para el método de Thornwaite. Tabla 32. Calculo de ETo con el método de Thornwaite.

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Tabla 33. Valores de albedo para varias superficies. Tabla 34. Máximo de horas de luz por día. Tabla 35. Calculo de ETo con el método de Penman-Monteith. Tabla 36. Datos de una prueba de infiltración. Tabla 37. Cálculo de los potenciales del suelo. Tabla 38. Medida del potencial del suelo utilizando tensiómetros. Tabla 39. Datos aforo de una corriente. Tabla 40. Estimación del caudal de una corriente. Tabla 41. Coeficientes de escorrentía. Tabla 41. Principio de afinidad del hidrograma unitario. Tabla 42. Principio de aditividad del hidrograma unitario. Tabla 43. Calculo del hidrograma unitario con base en datos de precipitación. Tabla 44. Hidrograma unitario [1 mm/2h]. Tabla 45. Hidrograma unitario [1 mm/2h]. Tabla 46. Hidrograma unitario [1 mm/5h].

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LISTADO DE GRÁFICOS Y FIGURAS Figura 1. El ciclo hidrológico. Figura 2. Balance hídrico. Figura 3. Balance hídrico. Figura 4. La cuenca hidrográfica. Figura 5. Divisoria geográfica e hidrográfica. Figura 6. Drenaje tipo dendrítico. Figura 7. Drenaje tipo subdendrítico. Figura 8. Drenaje tipo paralelo. Figura 9. Drenaje tipo suparalelo. Figura 10. Drenaje tipo radial. Figura 11. Número de Horton para los cauces. Figura 12. Características principales de una cuenca. Figura 13. Capas de la atmósfera. Figura 14. Corrientes atmosféricas. Figura 15. Pluviómetro. Figura 16a. Vista general del Pluviógrafo. Figura 16b. Vista del recipiente de almacenamiento del Pluviógrafo. Figura 16c. Vista del cilindro con papel y de la plumilla del Pluviógrafo. Figura 17. Balance de masas. Figura 18. Hietograma. Figura 19. Pluviómetros ubicados en una cuenca. Figura 20. Polígonos de Thiessen. Figura 21. Método de las isoyetas. Figura 22. Método gráfico para la determinación de los parámetros de la Ecuación de Gumbel. Figura 23. Curva de masa para determinar la magnitud en cada periodo de tiempo. Figura 24. Curva IDF, para el ejemplo. Figura 25. Tanque evaporímetro Tipo A. Figura 26a. Tornillo micrométrico. Figura 26b. Tornillo micrométrico instalado en el tanque evaporímetro. Figura 27. Mapa de radiación para Colombia. Figura 28. Variación de la infiltración con el tiempo. Figura 29. Instalación correcta y funcionamiento de los cilindros en campo. Figura 30. Curva de velocidad de infiltración Vs Tiempo.

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Figura 31. Profundidad del nivel freático. Figura 32. Permeámetro de cabeza constante. Figura 33. Agua en la zona no saturada. Figura 34. Tensiómetro. Figura 35. Bloque de yeso. Figura 36. Encharcamiento producido por una lluvia fuerte. Figura 37. Escorrentía superficial. Figura 38. Escorrentía subsuperficial. Figura 39. Escorrentía subterránea. Figura 40. Hidrograma anual. Figura 41. Hidrograma para un evento. Figura 42. Componentes del hidrograma para un evento. Figura 43. Principio de afinidad del hidrograma unitario. Figura 44. Principio de aditividad del hidrograma unitario. Figura 45. Hidrogramas unitarios. Figura 46. Hidrograma final. Figura 47. Hidrograma en S. Figura 48. Hidrograma en S [1 mm/2h]. Figura 49. Hidrograma unitario [1 mm/5h]. Figura 50. Bosque plantado objeto de estudio. Figura 51a. Medición del escurrimiento por el tallo. Figura 51b. Medición del escurrimiento por el tallo, detalle del canal. Figura 52a. Pluviómetro totalizador bajo el dosel. Figura 52b. Rejilla que impide la entrada de residuos al pluviómetro. Figura 53. Lisímetros para medir agua infiltrada. Figura 54. Pluviómetro totalizador cerca de lisímetros. Figura 55. Escorrentía superficial en una pradera aledaña a un bosque. Figura 56. Vertedero rectangular. Figura 57. Vertedero triangular.

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ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

El contenido didáctico del curso academico:  Hidrología fue diseñado inicialmente en el año 2006 por el Ing. Diego Mauricio Hernández Fernández, docente de la UNAD, ubicado en el CEAD de Medellín. Es Ingeniero Agrícola de la Universidad Nacional, Magister en Ciencias Agrarias. Actualmente se desempeña como Coordinador académico y de investigación de la Zona Occidente Desde el año 2008 la Especialista Gloria Cecilia Ruales Zambrano se desempeña actualmente como director del curso a nivel nacional y apoyó el proceso de revisión de estilo del contenido didáctico e hizo aportes disciplinares, didácticos y pedagógicos en el proceso de acreditación del material didáctico desarrollado en el mes de Julio de 2009. La versión del contenido didáctico que actualmente se presenta tiene como características: 1) Incorpora la nueva estructura a los contenidos relacionados con la Unidad 1, la unidad 2 y la Unidad 3.

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INTRODUCCIÓN El Módulo de Hidrología está desarrollado teniendo en cuenta la importancia que para el Ingeniero Agroforestal, el manejo Es importante no solo determinar su cantidad sino mástiene importante aúndel su agua. disponibilidad, elemento que se vuelve un tema de manejo delicado en los actuales momentos en que el cambio climático que estamos viviendo supone una incertidumbre para las actividades forestales y agrícolas. El Ingeniero Agroforestal y en general todos los profesionales de las ciencias  Agrícolas, Pecuarias y Ambientales, encontrarán en este módulo un ejemplar de consulta sobre temas puntuales de hidrología, toma, análisis e interpretación de datos. Los temas se presentan en la forma más simple posible, eliminando en la mayoría de las ocasiones, discusiones matemáticas y modelos complejos, que no aportan al entendimiento del objeto del presente escrito. La Hidrología como ciencia, se relaciona en forma muy estrecha con las demás ciencias que intervienen o tienen asiento en el sector agropecuario, tales como la Edafología y Fertilidad de suelo, Riegos y Drenajes, Producción Agrícola y Pecuaria, con las cuales comparte y complementa conceptos, por lo que el lector a los largo del curso encontrará referencias a temas de estas ciencias, invitándolo en algunas ocasiones a revisar otros temas de estas ciencias. El adecuado desempeño del Ingeniero Agroforestal, se va a lograr si este tiene un enfoque sistémico. Enfoque donde tendrán que confluir diversas dimensiones ambientales, tales como vegetación (o estas dicho variables de otra forma, Flora Fauna), Clima, Suelo y Ser Humano.yAlanimales combinar en torno al ay producción agroforestal, se podrá asegurar una adecuada gestión de las explotaciones.

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JUSTIFICACIÓN

Clásicamente, la hidrología es definida como la disciplina que se ocupa de las propiedades, ocurrencia, distribución y movimiento del agua sobre y bajo de la superficie de la Tierra. Se solapa con otras ciencias y disciplinas como las Ciencias de la Atmósfera, la Oceanografía, Glaciología, Hidráulica, guardando estrechas relaciones con la química, física, matemática, geología y ecología. La problemática de los recursos del agua, además se conecta en forma directa con los esquemas de desarrollo y planificación general de la sociedad, adquiriendo también relevante importancia en la protección del medio ambiente y los esquemas de desarrollo sostenible, particularmente en los casos de eventos extremos (sequías, inundaciones y tormentas severas). La hidrología interviene directa o indirectamente en casi todas las actividades socioeconómicas: agua potable, agua para la generación de energía, agua para riego, para la industria, la salud, la navegación, la recreación, la erosión de suelos y la sedimentación, abarcando todos los aspectos del agua. También abarca todos los aspectos del agua superficial y subterránea de calidad y cantidad y sus aprovechamientos. Tal es la relevancia, que el Programa Hidrológico Internacional de la UNESCO y el Programa de Hidrología Operativa de la Organización Meteorológica Mundial, así como otros programas y proyectos (IAHS - International Association of  Hydrological Sciences, NATO special programme on the Sciences of Global Environmental Change, Comprehensive Freshwater Assessement de la CDE, etc), se han constituido en actividades más importantes, visto la necesidad imperiosa de contribuir a la mejora de la gestión del agua dulce dentro del marco de la sustentabilidad ambiental y atendiendo a las interrelaciones entre los sistemas naturales y los sistemas socioeconómicos. En 1997 se produjo una declaración de los Presidentes de los Programas Científicos de la UNESCO donde reconocen que: " uno de los problemas más graves del siglo XXI será la disponibilidad y calidad del agua dulce....".

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PROPÓSITOS  Aportar a los estudiantes los fundamentos teóricos y prácticos necesarios para la comprensión del manejo del agua y equipos utilizados para esta labor. Contribuir a la formación de profesionales integrales que garanticen la sostenibilidad de las explotaciones agrícolas, forestales, pecuarias o agroforestales. Orientar al estudiante en la apropiación de elementos conceptuales para impulsar  la comprensión del ciclo hidrológico y distribución del agua en la superficie terrestre y las técnicas que debe elaborar o utilizar de acuerdo a las teorías que le corresponden.

METAS  Al final del curso el estudiante se apropiará del conocimiento adquirido para lograr  ejecutar en cualquier campo, cálculos de precipitación, balances hidrológicos, y construcción de curvas de IDF, teniendo como base la información de la región y la selección del equipo o técnica a utilizar.

COMPETENCIAS El estudiante utilizadas identificará, caracteriza los diferentes equipos yy herramientas en describirá hidrología.y Tendrá la habilidad para gestionar administrar de forma sostenible el recurso hídrico, a nivel local, regional y nacional.

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UNIDAD 1 Nombre de la Unidad Introducción

Intencionalidades Formativas

Denominación de capítulo 1 Denominación de Lección 1 Denominación de Lección 2 Denominación Denominación de de Lección Lección 43 Denominación de Lección 5 Denominación de capítulo 2 Denominación de Lección 6 Denominación de Lección 7 Denominación de Lección 8 Denominación de Lección 9 Denominación de Lección 10 Denominación de capítulo 3 Denominación de Lección 11 Denominación de Lección12 Denominación de Lección 13 Denominación de Lección 14

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CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROLOGÍA. La primera unidad, trata los conceptos generales de la hidrología, mostrando una definición de la hidrología y de su historia. Se destaca la importancia del ciclo hidrológico y su relación con la cuenca hidrográfica, como unidad fundamental de análisis. En este sentido se hace una breve descripción de hidrográfica. los aspectos fundamentales de una cuenca • Adquirir conceptos básicos de hidrología. • Definir que es una cuenca hidrográfica. • Comprender las formas en que se presenta el agua en la corteza terrestre. CONCEPTO DE HIDROLOGÍA. DEFINICIÓN E HISTORIA DE LA HIDROLOGÍA ELEMENTOS BÁSICOS DE LA HIDROLOGÍA CICLO HIDROLÓGICO BALANCE HIDRICO EJEMPLO DE BALANCE HIDRICO CONCEPTO DE CUENCA HIDROGRÁFICA DEFINICIÓN Y GENERALIDADES. FACTORES QUE AFECTAN LA HIDROLOGÍA LA CUENCA LA CUENCA Y LOS SISTEMAS ESTRATÉGICOS SERVICIOS AMBIENTALES CARACTERÍSITICAS DE LAS CUENCAS Y LOS CAUCES CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE DRENAJE PATRONES DE DRENAJE CLASIFICACIÓN DE HORTON CARACTERÍSTICAS DEL ÁREA DE CAPTACIÓN (VERTIENTES)

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Denominación de Lección 15

CLASIFICACIÓN DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS

UNIDAD 2

Nombre de la Unidad Introducción

Intencionalidades Formativas

Denominación de capítulo 4 Denominación de Lección 16 Denominación Denominación de de Lección Lección 17 18 Denominación de Lección 19 Denominación de Lección 20 Denominación de capítulo 5 Denominación de Lección 21 Denominación de Lección 22 Denominación de Lección 23 Denominación de Lección 24 Denominación de Lección 25 Denominación de capítulo 6 Denominación de Lección 26 Denominación de Lección 27 Denominación de Lección 28 Denominación de Lección 29 Denominación de Lección 30

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PRECIPITACIÓN. La segunda unidad habla de la precipitación como fuente principal del agua continental. Se hace una discusión acerca de la formación de las lluvias y de la forma de medirlas, es decir de obtener datos de precipitaciones. Se introduce al aprehendiente al análisis estadístico de datos de precipitación, por esto se retoman conceptos vistos en el curso de Probabilidad y estadística. • Aplicar los conocimientos en la predicción de eventos hidrológicos. • Obtener herramientas básicas para la gestión de las aguas continentales. LA PRECIPITACIÓN CONCEPTO DE PRECIPITACIÓN COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA LA TROPOSFERA LA HUMEDAD RELATIVA CARACTERISTICAS DE LA PRECIPITACIÓN VARIABLES DE UN AGUACERO. GENERALIDADES. VARIABLES MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN CONSTRUCCIÓN DE HIETOGRAMA COSNTRUCCIÓN DE LA CURVA DE MASAS PROCESAMIENTO DE DATOS. GENERALIDADES. METODO DEL PROMEDIO ARITMETICO METODO DE LOS POLIGONOS DE THIESSEN Y DE LAS ISOYETAS ANÁLISIS DE DATOS CURVAS DE INTENSIDAD, DURACIÓN Y

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FRECUENCIAS (IDF) UNIDAD 3 Nombre de la Unidad Introducción

Intencionalidades Formativas Denominación de capítulo 7 Denominación de Lección 31 Denominación de Lección 32 Denominación de Lección 33 Denominación de Lección 34 Denominación de Lección 35 Denominación de capítulo 8 Denominación de Lección 36 Denominación de Lección 37 Denominación de Lección 38 Denominación de Lección 39 Denominación de Lección 40 Denominación de capítulo 9 Denominación de Lección 41 Denominación de Lección 42 Denominación de Lección 43 Denominación de Lección 44

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EVAPORACIÓN, TRANSPIRACIÓN, INFILTRACIÓN Y ESCORRENTÍA. La tercera unidad retoma los conceptos de evapotranspiración, escorrentía e infiltración, como los procesos complementarios al de precipitación, los cuales describen el flujo de agua a través del sistema suelo y su interacción con la producción agroforestal. Esta unidad está relacionada con el manejo y conservación del suelo dado que el agua es el principal agente erosivo que un Ingeniero Agroforestal debe aprender a manejar para asegurar la sostenibilidad de las explotaciones. Adquirir habilidades en el manejo y gestión de las aguas superficiales tomando como referencia a la cuenca hidrográfica. EVAPORACIÓN Y TRANSPIRACIÓN GENERALIDADES SOBRE EVAPORACIÓN. MEDICIÓN DE LA EVAPORACIÓN. ESTIMACIÓN DE LA EVAPORACIÓN GENERALIDADES SOBRE TRANSPIRACIÓN MEDICIÓN DE LA TRANSPIRACIÓN Y LA EVAPOTRANSPIRACIÓN INFILTRACIÓN. GENERALIDADES. MODELOS DE INFILTRACIÓN. MEDICIÓN DE LA INFILTRACIÓN AGUA EN LA ZONA SATURADA Y NO SATURADA MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD HIDRAÚLICA ESCORRENTÍA. GENERALIDADES. MEDICIÓN DE CAUDALES. RELACIONES LLUVIA ESCURRIEMIENTO. HIDROGRAMAS

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Denominación de Lección 45

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HIDROLOGÍA FORESTAL.

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UNIDAD 1. CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROLOGÍA.

Introducción Colombia a lo largo de sus últimos 50 años ha vivido una degradación paulatina de los recursos naturales, motivada por los factores sociales adversos que ha vivido el país. Fenómenos como la deforestación y pérdida de la biodiversidad se han sucedido en la mayoría de nuestros ecosistemas, alterando la dinámica natural de los mismos y por ende la oferta de bienes ambientales. La Hidrología se plantea como la ciencia que permite estudiar el agua sobre la superficie terrestre, teniendo en cuenta sus interacciones. Para los profesionales del sector agropecuario, este conocimiento se está volviendo cada día más necesario debido los cambios que está sufriendo el clima global al calentamiento. Es aimprescindible pronosticar y predecir la oferta dedebido recursos hídricos para el presente y futuro, para así poder tomar las previsiones necesarias mediante la planeación de las explotaciones asesoradas. La primera unidad, trata los conceptos generales de la hidrología, mostrando una definición de la hidrología y de su historia. Se destaca la importancia del ciclo hidrológico y su relación con la cuenca hidrográfica, como unidad fundamental de análisis. En este sentido se hace una breve descripción de los aspectos fundamentales de una cuenca hidrográfica.

OBJETIVOS • Adquirir conceptos básicos de hidrología. • Definir que es una cuenca hidrográfica. • Comprender las formas en que se presenta el agua en la corteza terrestre.

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REFLEXIÓN 1. ¿Cree que existen Ciencias afines a la Hidrología? Relacione algunas de ellas y comente el porqué de su complementariedad? 2. ¿Cuáles considera Usted que podrían ser las herramientas o equipos básicos para realizar actividades hidrológicas? 3. Explique que entiende por ciclo hidrológico y cuenca hidrográfica. 4. Analice y discuta con sus compañeros ¿cuáles pueden ser las competencias que le aporta el estudio de Hidrología a su vida profesional?

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CAPITULO 1: CONCEPTO DE HIDROLOGÍA. Lección 1: DEFINICIÓN E HISTORIA DE LA HIDROLOGÍA. La hidrología proviene de las raíces hidro y logía que pueden expresarse como el estudio del agua o de las aguas. Sin embargo una de las definiciones más completas ha sido la suministrada por el ingeniero Chino Ven Te Chow fundador y editor en jefe de Handbook of Applied Hidrology (1964), quien dijo que la hidrología es la ciencia que estudia el agua en cuanto a su origen, distribución y circulación sobre la superficie terrestre, teniendo en cuenta sus propiedades, físicas, químicas y su relación con el medio ambiente. La hidrología como ciencia es relativamente antigua. Civilizaciones tan antiguas como Griega, conFue su pensadores trataron de explicar el por la lluvia, por  que losla ríos fluían. el filosofo griego Anaxágoras quien dioque unadeexplicación al proceso, donde intuyo que las lluvias provenían de la evaporación del agua de mar  por parte del sol. Posteriormente Teofrasto y el romano Marco Vitruvio basados en las ideas de Anaxágoras, definieron lo que hoy conocemos como ciclo hidrológico. Las civilizaciones asiáticas, generaron una aproximación más de medición, para lo cual llevaron registros sistemáticos de precipitaciones, caída de nieve y viento, llegando a una teoría sobre el ciclo hidrológico tal como la conocemos hoy, alrededor del 900 – 400 A.C., sin embargo por su poca comunicación con occidente, sus teorías no impactaron significativamente el conocimiento del resto del mundo. Durante la edad media y el renacimiento el concepto de hidrología no avanzó en gran medida, hasta que Leonardo da Vinci realizó mediciones sistemáticas de velocidades en diferentes cauces, con lo que llegó a la conclusión que el agua es más rápida en la superficie que en el fondo. En la era moderna varios científicos aportaron sus teorías para la consolidación de lo que hoy conocemos como hidrología. Entre ellos tenemos: Dalton en 1802 describió un principio para la evaporación; Hagen y Poiseuille en 1839, describieron una teoría para el flujo laminar; Darcy en 1856 presento su ecuación para el flujo en medios porosos; Manning (1891) presentó su ecuación para el flujo en canalesdeabiertos; Hazen en 1914en introdujo el análisisuna de frecuencia paraalos máximos una creciente; Horton 1933 desarrollo aproximación la infiltración y en 1945 presentó su descripción de las cuencas de drenaje (índices de Horton) y finalmente en 1941 Gumbel propuso la ley de valor extremo para estudios hidrológicos. Todas estas teorías independientes ayudaron a consolidar  la naciente ciencia de la hidrología hasta que a mediados del siglo XX (70s) alcanzó un reconocimiento definitivo como disciplina.

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Lección 2: ELEMENTOS BÁSICOS DE HIDROLOGÍA La distribución del agua en la naturaleza, ya sea en las capas superiores de las atmósfera, en la superficie de la tierra o en los horizontes subterráneos del suelo es estudiada por la ciencia de la Hidrología, lo mismo que los métodos o sistemas disponibles para valorar en forma cualitativa o cuantitativa la magnitud de los fenómenos físicos asociados con el movimiento y distribución de estas aguas. La Hidrología en su conjunto depende del clima que es la resultante de la influencia que ejercen los factores humedad, temperatura, luz solar, viento, presión atmosférica y cuya manifestación diaria constituye el tiempo. En cualquier  lugar las variables atmosféricas o factores del clima varían, de acuerdo, con la región geográfica, la topografía, la proximidad a las cordilleras, los mares, los suelos, la vegetación, el hombre y el tiempo. De lo anterior surgen los macro y los microclimas. El primero incluye variables atmosféricas en la masa del aire libre, encima de la superficie de la tierra y se miden a unos cuantos metros sobre el nivel del mar  registradas en las estaciones meteorológicas y que se refieren a temperatura, precipitación, humedad relativa, vientos, presión atmosférica, luz solar y evaporación. En cuanto al microclima se refiere al clima del espacio cercano al suelo donde crecen los cultivos, y depende de la actividad fotosintética, la transpiración, el sombreado mutuo de las plantas, cubierta del suelo, humedad, aireación y otros factores que lo diferencian del microclima, haciéndolo mas importante para el agricultor y el ganadero. En conclusión la Hidrología está influenciada por es parte del medio ambiente que denominamos clima, tiene una naturaleza muy compleja y depende de variables atmosféricas, entre las cuales las mayores son la humedad, la temperatura y la luz solar. Lección 3. CICLO HIDROLÓGICO. El ciclo hidrológico, representa el concepto fundamental en hidrología, ya que explica como es el comportamiento del agua a lo largo de la superficie terrestre. En la Tierra el agua, se mueve en el espacio llamado hidrósfera, que es la zona definida por la capa inferior de la atmósfera y la capa superior de la litósfera (Corteza terrestre). El ciclo hidrológico es un ciclo cerrado, es decir se repite indefinidamente, en el cual el agua contenida en los océanos y en la superficie terrestre es evaporada por la acción del sol y la respiración de las plantas y convertida en vapor de agua.

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Este vapor viaja por la atmósfera (en forma de nubes) hasta que se eleva lo suficiente para condensarse. En este punto retorna a la superficie terrestre en forma de lluvia o nieve. El agua que cae en la superficie terrestre puede tomar  varios caminos: Puede ser interceptada por la vegetación (Hojas y tallos, plantas epifitas), convertirse en flujo superficial sobre el suelo (escorrentía) hasta llegar a un cuerpo de agua (Río, quebrada, lago o laguna) o puede infiltrarse hasta llegar a los acuíferos (agua subterránea). Es importante anotar que parte de esta agua, sobre todo la retenida en la vegetación y la de escorrentía se puede evaporar directamente por acción del sol, con lo que no regresa al mar. En la Figura 1, se presenta un esquema del ciclo hidrológico. El agua en la superficie terrestre presenta aproximadamente la siguiente distribución.

Lección 4: BALANCE HIDRICO En términos hidrológicos es importante cuantificar o hacer un balance de agua que pasa por un sistema dado. El balance tiene en cuenta las entradas, las salidas y la variación en el almacenamiento del sistema. Las entradas están definidas por: Precipitación (P) en forma de Lluvia y/o nieve, agua de escorrentía (Qgin), agua superficial (Qin) y aguas subterráneas entrantes (Gin). Las salidas están definidas por: Evaporación (Es), transpiración (Ts), agua de escorrentía (Qgout), agua superficial (Qout), infiltración (I) y aguas subterráneas salientes (Gout). Ver Figura 2.

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La variación en el almacenamiento está definida como la diferencia entre lo que entra y lo que sale y está definido por la ecuación (1), definido para un volumen de control, que se define como la porción de corteza terrestre a la cual se le va a determinar la variación en el almacenamiento.

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Sumando y reagrupando términos tenemos:

El balance hídrico, como se observa en la ecuación anterior retoma toda el agua que atraviesa las barreras del volumen de control, o sea que tiene en cuenta tanto el agua superficial como la subterránea. Sin embargo, en términos prácticos lo que se hace normalmente es determinar el balance del agua superficial, es decir 

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obtener valores de precipitación, evaporación, transpiración, escorrentía y de aguas superficiales para una zona dada. Lección 5. EJEMPLO DE BALANCE HIDRICO Ejemplo 1. En la siguiente Tabla se presentan los datos de precipitación y de evapotranspiración para una zona que cuenta con un suelo que tiene una capacidad de almacenamiento máxima de 120 mm:

En la Tabla anterior se observa que se tienen datos de la entrada principal de agua al sistema (Precipitación) y de dos de las salidas principales (Evapotranspiración), con base en estos datos podemos calcular si se presenta déficit hídrico (no hay salidas adicionales a la evapotranspiración, o sea que la evapotranspiración es mayor que la precipitación), o exceso (una vez se copa la capacidad de almacenamiento del suelo, se presenta escorrentía y/o infiltración, o sea que la precipitación es mayor que la evapotranspiración). Calculamos el balance mes a mes: Como se planteaba al inicio del ejemplo, el suelo tiene una capacidad de almacenamiento de 120 mm, por lo que se debe calcular el almacenamiento acumulado1 para conocer realmente el comportamiento del agua en el suelo a lo largo del año. Para esto tenemos en cuenta que los déficit no se acumulan, es

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decir cuando el suelo llega a un contenido de agua de cero milímetros (0 mm), no puede seguir disminuyendo. El almacenamiento se acumula hasta que llega a 120 mm, a partir de este momento toda agua adicional que llegue al suelo se va a convertir en un exceso y se va manifestar como infiltración o escorrentía superficial. En la Tabla 3 se presenta el balance definitivo.

En la Figura 3 se presenta gráficamente el calculo del balance hídrico, es importante anotar que las zonas definidas por la curva de avapotranspiración en la parte superior y la de precipitación en la parte inferior (Zonas 1, 2 y 3), son periodos con déficit hídrico, en los cuales las plantas sobrevivirán gracias al almacenamiento de agua en el suelo.

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CAPITULO 2: CONCEPTO DE CUENCA HIDROGRÁFICA.

Lección 6: DEFINICIÓN Y GENERALIDADES. Se define cuenca hidrográfica como aquella región natural en la cual todas las aguas son recogidas y evacuadas por un colector común, de tal forma que toda el agua que cae en ella es drenada por el mismo punto tal como se ilustra en la Figura 4.

Una cuenca puede poseer una corriente principal a la cual llegan otros cauce más pequeñas, como las quebradas, en este caso se puede hablar de subcuencas. Si la extensión de la subcuenca es de solo unas pocas hectáreas (menos de 10 km2) se le denomina microcuenca. La unión de varias cuencas principales se denomina hoya o cuenca principal y la agrupación de cuencas principales forma una vertiente.

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Una cuenca hidrográfica está dividida de las aledañas por una divisoria de aguas, que no es más que la línea que une las partes más elevadas de la cuenca y que contiene al o los cauces que forman la cuenca. En este sentido se habla de un divisoria de aguas topográfica, o sea que el relieve es el que define para donde escurren las aguas que caen sobre la superficie (cuenca). También puede hablarse de una divisoria freática, es decir para donde escurren las aguas subterráneas. Normalmente la divisoria geográfica y la divisoria freática coinciden, es decir tanto el agua freática como la superficial escurren a la misma cuenca. Sin embargo, puede darse el caso que la divisoria freática no coincida con la topográfica, en este caso, las aguas subterráneas pueden fluir hacia una cuenca diferente a lo que la hacen las superficiales (Figura 5). En la práctica, es bastante complejo determinar hacia donde corren las aguas subterráneas, a no ser que se construya una red freatimétrica, es decir, perforar un conjunto de pozos siguiendo una cuadrícula, para con base en la altura del agua subterránea de cada pozo, construir un mapa de alturas del agua freática o subterránea y así determinar  hacia donde corre. Es por esto que en la mayoría de los trabajos se supone que la divisoria geográfica y la topográfica coinciden perfectamente. Colombia presenta características hidrológicas muy particulares entre las que podemos mencionar una precipitación promedia anual es de 3000 mm, lo que se puede representar como un volumen total anual de 3425 km3. De este volumen se estima que el 61% se convierte en escorrentía, lo que genera un volumen anual de 2113 km3, esto puede generar un caudal promedio de 58 l/s. Colombia en términos generales está conformada por cinco vertientes hidrográficas principales, cuyas características más generales se muestran en la Tabla 5. Lección 7. FACTORES QUE AFECTAN LA HIDROLOGÍA. Entre los factores que afectan la hidrología de la cuenca se tiene el suelo, la vegetación, el relieve y la topografía y las características ecológicas. El suelo como ya se comentó es el responsable de la acumulación de agua en el sistema hidrológico. El agua se almacena básicamente en los microporos, los cuales son espacios de menos de 2 mm de diámetro ubicados al interior de los peds (unidades estructurales de los suelos). La capacidad de almacenamiento depende en gran medida de la textura del suelo, es decir de la proporción relativa de arena, limo y arcilla que lo componen. A pesar  de la gran variabilidad que presentan los suelos y en especial los tropicales como los de Colombia, se puede en términos generales afirmar que los suelos arcillosos tiene una mayor proporción de microporos que los arenosos y por tanto pueden almacenar más agua.

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Hay otro tipo de poros llamados macroporos, los cuales se definen como aquellos poros con diámetro mayor de 2 mm. Estos poros son formados por la estructura del suelo, es decir básicamente son generados por la separación entre unidades estructurales. Sin embargo, también pueden ser formados por la acción de macroorganismos como lombrices, hormigas y raíces de árboles. El conjunto de macroporos y microporos define la porosidad total del suelo. Si bien los microporos son los encargados de almacenar agua, los macroporos son los encargados deagua. permitir su paso a está través del perfil delpor suelo, es decir la infiltración del La infiltración condicionada el valor de la generan infiltración básica, la cual se expresa como el máximo valor que pueden transportar los macroporos en condiciones saturadas, es decir cuando macro y microporos estén llenos de agua.

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El funcionamiento de los macroporos es importante en términos de hidrología porque una vez el aporte de agua al suelo (Lluvia, riegos u otros), exceden el valor  de infiltración básica, se genera un exceso que al no poder ser manejado por los macroporos (mediante la infiltración), se queda en la superficie y comienza a escurrir por la pendiente, generándose lo que se conoce como escorrentía superficial. El relieve y la topografía se consideran como factores que afectan la hidrología ya que su interacción define el tipo de suelo que se forma en una región determinada ymomento por tantode el comportamiento interno mismo que (almacenamiento transporte), al interactuar con el agua,del además la inclinaciónyde los perfiles favorece el incremento de la escorrentía, al no darle tiempo suficiente al agua para que infiltre en el suelo. La vegetación afecta la hidrología dado que genera la transpiración que es la mayor pérdida de agua que sufre el suelo. La vegetación afecta también la hidrología en forma indirecta al cambiar las condiciones naturales del suelo,

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primero por el aporte constante de materia orgánica, la cual tiene propiedades cementantes, es decir favorece la formación de estructuras más estables y por  tanto el incremento de macroporos y microporos. Segundo sus raíces al penetrar  en el suelo y luego morir, generan galerías que se comportan como macroporos al momento de permitir el paso de agua a través del perfil. Lección 8. LA CUENCA Se concibe la cuenca hidrográfica como un sistema, es decir, como una unidad espacial en la cual interactúan un conjunto de componentes físicos, bióticos, sociales, económicos, y el hombre como actor principal, donde se investigan los procesos e interacciones que se dan, las cuales permiten tener conocimiento para modelar, controlar el sistema y satisfacer las demandas de la comunidad, las cuales deben adelantarse bajo la concepción de la teoría general de sistema, ya que dicha teoría integra cada una de las partes hasta alcanzar una totalidad, construyendo, discutiendo, analizando y explicando las relaciones generales del mundo empírico y ofrece un ambiente adecuado para la interrelación y comunicación fecunda entre especialistas y especialidades. Los componentes de la cuenca son todos los elementos o factores del entorno natural, los cuales no se pueden excluir, por cuanto en el balance de la naturaleza actúan todos en forma integral, siendo la cuenca un sistema abierto, interactuando con su medio e importando energía, transformando de alguna forma esa energía y finalmente exportando la energía convertida. Los desastres ennaturales como las acciones antrópicas ocurren constantemente nuestro ambiente, provocan alteraciones de losque ecosistemas uno de ellos son los ocasionados a las cuencas hidrográficas, cualquier alteración en las partes altas produce un efecto en las partes bajas mostrando así, que la cuenca debe verse de una manera holística como un sistema integrado y cualquier  alteración puede ocasionar efectos en sus relaciones interiores como exteriores.

Claramente establecida la interrelación entre el manejo de las cabeceras de las cuencas hidrográficas y los efectos en las cuencas bajas, las consecuencias de la mala gestión de la tierra, las malas prácticas agrícolas, el pastoreo excesivo, la deforestación, la inapropiada ubicación de las urbanizaciones y la inadecuada reducción de la contaminación en la cabecera de la cuenca, se manifiestan en la parte baja en situaciones extremas como la disponibilidad y calidad del suministro de agua, mayor vulnerabilidad de la población, diferentes objetivos económicos, vulnerabilidad a los desastres naturales, reducción de la capacidad de generación de agua pura a cursos de agua sedimentados y al daño de otros ecosistemas

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existentes en la cuenca. Los desastres naturales como las acciones antrópicas demuestran así mismo el nexo entre la pobreza, la degradación ambiental y la vulnerabilidad a los desastres naturales, que tiene como resultado aún mayor  pobreza. Las decisiones sobre los recursos que deben invertirse en el manejo de las cabeceras de las cuencas hidrográficas han de tener en cuenta los servicios ambientales cruciales que se prestan a los beneficiarios en las cuencas bajas.

El manejo correcto de las cuencas hidrográficas, que combina, según convenga, la protección de parques, reforestación, prácticas agrícolas y silvicultura sostenibles son vitales para la protección de las comunidades, la subsistencia, las tierras agrícolas. Desde este punto, es necesario ver una cuenca hidrográfica como unidad de planificación que guíe las decisiones políticas hacia estudios e investigaciones integrados de los diferentes profesionales que entran a hacer  parte de un estudio. Las cuencas hidrográficas, por ser la unidad física en la cuál tienen lugar todos los procesos naturales, son así mismo la unidad natural y lógica para el desarrollo agrícola, ambiental y socioeconómico. Con el crecimiento demográfico y el aumento de las necesidades de urbanización, industrialización y producción de alimentos, los efectos de la actividad antropogénica ya no se limitan sólo a zonas pequeñas ni a una comunidad en particular; deben examinarse en un contexto más amplio en el que ocurren. Por lo que se hace necesario, el conocimiento de todos los elementos que la componen y sus interrelaciones como también los estudios se deben realizar de una manera integral. La cuenca como unidad, tiene características geográficas, físicas y biológicas similares, que la hacen funcionar como un ecosistema, por ello se considera que las Cuencas Hidrográficas son la mejor unidad geográfica para la planeación del desarrollo regional.

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Lección 9. LA CUENCA Y ECOSISTEMAS ESTRATÉGICOS “Los ecosistemas estratégicos deben entenderse como partes diferenciables del territorio donde se concentran funciones naturales de las cuales depende, de manera especial y significativa, bienes y servicios ecológicos vitales para el mantenimiento de la sociedad y de la naturaleza”. La Cuenca Hidrográfica constituye el componente vital de recursos naturales (agua, clima, suelos, fauna, flora, paisaje, espacio, accesibilidad) para los asentamientos poblacionales allí presentes y, visto desde el enfoque de sistemas, permite evaluar la manera en que el funcionamiento, Arquitectura y la productividad de los ecosistemas proporcionan estos recursos siendo afectados por la forma en que los seres humanos como entes sociales modifican su comportamiento.

El ecosistema según Gastón, es una unidad ecológica básica, resultado de la integración e interdependencia ordenada de los elementos vivos y no vivos de la naturaleza, (vegetación, fauna, tierra, agua, hombre) que buscan un equilibrio natural y se convierten en la máxima expresión de unidad comprensiva de naturaleza cuando se expresa como una representación “isomórfica”    en donde se puede ordenar espacialmente los recursos a través de arquitecturas o arreglos “morfológicos” y funcionamientos tipológicamente estructurados como zonas de vida, como unidades taxonómico espaciales.

 Además ser un modelo explicativo de la naturaleza, el ecosistema está concebido como un bien ambiental y pensado socialmente como un satisfactor de necesidades básicas en bienes y servicios.

“Los ecosistemas también se definen como unidades estructurales y funcionales de la naturaleza, conformadas por conjuntos de organismos que interactúan entre sí y con el entorno físico o hábitat, a través de intercambios de materia, energía e información. Los principales tipos de ecosistemas terrestres colombianos son diferentes clases de selvas, bosques, sabanas, xerófitas y páramos tropicales”.

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Márquez, explica la interacción sociedad-ecosistema de la siguiente manera: Satisfacción de necesidades básicas: provisión de agua, aire, suelos para la producción de alimentos y energía. Producción económica: provisión oportuna de agua, energía, materias primas. Prevención de riesgos: mitigación de deslizamientos, inundaciones, terremotos, huracanes. Relaciones políticas, sociales, culturales, históricas: alrededor de cuencas internacionales, territorios tradicionales, patrimonios (biodiversidad). Mantenimiento de equilibrios ecológicos básicos: regulación clima e hidrología, conservación de biodiversidad. Función como sumidero o vertedero de desechos: atmósfera planetaria, ríos que reciben aguas negras, botaderos de basura etc. Provisión de recursos naturales: principalmente pesca, maderas finas, extractos medicinales entre otros.

Lección 10. SERVICIOS AMBIENTALES En las últimas décadas se ha hecho cada vez más evidente que la humanidad y el medio ambiente están íntimamente relacionados. El bienestar de la población depende de la oferta natural presente en nuestro territorio, en la disponibilidad de recurso hídrico que es indispensable en todas las actividades productivas y en la función que cumplen las áreas naturales y de la capacidad de los ecosistemas de proveer bienes y servicios ambientales tales como la disponibilidad y regulación hídrica, regulación climática, paisaje, recreación, ecoturismo, polinización de cultivos, maderas y fibras naturales, además de los recursos naturales no renovables entre otro que son indispensables para la supervivencia del hombre y del planeta.

Los ecosistemas son importantes para la sociedad pues le prestan una serie de servicios directos además de cumplir sus funciones puramente ecológicas como los flujos de energía, los ciclos de la materia y las transferencias de información. Los bienes y servicios ambientales que ofrecen los ecosistemas según Marquez son:

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- Satisfacción de necesidades básicas . Como el aprovisionamiento de agua y

aire (ayuda a regular las actividades naturales); los suelos que proveen alimentos - Productividad . La calidad de suelos y climas permiten que la productividad se

de en óptimas condiciones. Por ejemplo los ciclos climáticos son indispensables, ya que armonizan los procesos productivos que al ser alterados se puede convertir  en una amenaza para el bienestar social. - Equilibrio natural. Los ecosistemas garantizan la regulación de los ciclos

hidrológicos y climáticos, para poder programar los cultivos. - Asimilación de desechos.   Algunos ecosistemas cumplen la función de

vertedero como la atmósfera que recibe descargas de gases. - Relaciones sociales. Los ecosistemas son el ámbito donde se desempeña la

vida de la sociedad y también son vistos como elementos culturales y simbólicos (apego a la patria). - Prevención de riesgos. La vegetación cumple una tarea fundamental en el

soporte y estabilización de taludes y evita que el agua llegue en exceso al suelo o se acumule, regulando el impacto de inundaciones, vendavales, huracanes e incluso terremotos. - Recursos naturales. Los ecosistemas aportan recursos naturales como la

madera y la pesca. Estos servicios ambientales, de gran importancia para la sociedad se ven mermados a consecuencia de la deforestación de las áreas de captación y de los bosques de ribera, la contaminación física y química de los cauces fluviales, y aguas subterráneas, la introducción de especies exóticas para reforestación y piscicultura, la reducción de los caudales ecológicos en cursos fluviales, la sobreexplotación de acuíferos subterráneos, y otros procesos de degradación ambiental.

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CAPITULO 3: CARACTERÍSITICAS DE LAS CUENCAS Y LOS CAUCES. Lección 11. CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE DRENAJE. En términos generales toda cuenca hidrográfica puede suponerse dividida en tres partes geográficas: Cuenca de recepción, garganta o canal de desagüe y lecho o cono de deyección. La cuenca de recepción se define como la parte alta de la cuenca, donde se recibe la mayor proporción de agua, tanto de la lluvia como de la interceptación de la neblina, estas son las zonas donde se encuentran la mayoría de afloramientos de aguas subterráneas que dan lugar a las aguas superficiales en forma de quebradas y ríos. Esta zona igualmente es la más susceptible a procesos erosivos, tanto de origen natural (causada por el arrastre de sedimentos debido a las precipitaciones), como laalantrópica, es la causada por el hombre del debido al mal manejo de los suelos, incorporarque prácticas no conservacionistas suelo en sus actividades agropecuarias. La garganta o canal de desagüe, hace referencia al curso de agua propiamente dicho, el cual corre en un valle, con vertientes a lado y lado. En este tramo el cauce sufre los efectos de la corriente de agua, que a medida que transita pro el valle va erosionando unos sectores y depositando sedimentos en otros, todo esto definido por la dinámica propia de la corriente en particular. Es importante anotar  que cada curso de agua tiene una dinámica diferente dependiendo de la pendiente del cauce, del tipo de suelo sobre el que transcurre, del caudal de agua transportado y del arrastre o no de sedimentos. El lecho o cono de deyección se puede explicar como la parte final de la cuenca hidrográfica, caracterizada por la baja pendiente del cauce. En este caso la corriente transcurre lentamente, lo que favorece la depositación de los sedimentos más pesados que han sido arrastrados desde la cuenca de recepción y del canal de desagüe. La forma particular que toma la corriente dependerá de la pendiente y del tipo de suelo en el que transcurre, pudiéndose presentar un cauce único o en su defecto un delta, en el cual la corriente se divide en diferentes brazos que nacen del mismo punto y que tienen forma triangular. En la mayoría de las cuencas pequeñas y medianas, se distingue claramente las dos primeras partes, es decir cuenca de normalmente llamadapropiamente nacimiento, ydicha. la garganta canal deladesagüe querecepción, define el curso de la corriente El conoo de deyección casi siempre se presenta solamente en las cuencas principales o en las de los grandes ríos. Independientemente de si una cuenca cuenta o no con las tres partes geográficas antes explicadas, siempre está compuesta por dos elementos que la definen como tal: Talweg y vertientes.

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El talweg se define como el canal natural por el cual circula el agua. Esto es, se puede definir como el cauce de la corriente de agua. Debido a esto, casi siempre el cauce representa la unión de los puntos más bajos del terreno, razón por la cual el agua busca este camino para ser evacuada. Las vertientes son las superficies receptoras de aguas, cuya área transcurre desde el talweg hasta la línea divisoria de aguas. Por ser las zonas que captan el agua que va a fluir hacia el cauce, son muy susceptibles a procesos erosivos si no cuentan con la suficiente protección. Lección 12. PATRONES DE DRENAJE Dependiendo de la forma que presente el o los talweg que posee la cuenca, se puede hablar de patrones de drenaje, entendido esto como la forma que tiene el o los cauces encargados de drenar o extraer el agua de los terrenos circundantes (vertientes). Con base en la forma tenemos: Drenaje dendrítico: En este caso los talweg se van agrupando sucesivamente dando la apariencia de un árbol ramificado. Este patrón de drenaje se origina con predilección en suelos homogéneos de textura fina (arcillosos u orgánicos) o en suelos que presentan un estrato rocoso superficial. Estos suelos poseen una permeabilidad baja al poseer pocos macroporos, esto quiere decir que el agua atraviesa lentamente el perfil del suelo. Ver Figura 6. Drenaje subdendrítico. Este tipo de drenaje es muy similar al anterior, con la particularidad que los diferentes talwegs o cauces tienen una conformación casi paralela. Ver Figura 7. Drenaje paralelo. En este caso los cauces tienen una conformación paralela, desaguando en lugares diferentes. Se forman predominantemente en suelos de textura gruesa (arenosos) y con pendiente uniforme. Ver Figura 8. Drenaje subparalelo. Es muy similar al anterior pero los cauces desaguan en un colector común. Ver Figura 9. Drenaje radial. En este caso, los cauces parten de un lugar común y se van separando en forma radial de este. Normalmente se presenta en formaciones cónicas tipo cerro o volcán. Ver Figura 10.

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Las formas de drenaje presentadas son las más comunes, sin embargo, existen otras formas tales como drenaje enrejado, anular, rectangular, los cuales son más complicados de definir claramente, ya que sus formas pueden darse por la unión de otras más simples, como las presentadas anteriormente. Lección 13. CLASIFICACIÓN DE HORTON Para obviar la clasificación de los cauces por forma, dada las complejidades que presenta para escoger una concreta, se definieron índices numéricos para su clasificación. El más utilizado es el de Horton, el cual define las magnitudes de los cauces de acuerdo a su índice numérico tal como sigue: Cauces de primer orden son aquellos que no reciben agua de otro tributario, sino directamente del escurrimiento de la vertiente, por esto son los cauces más pequeños y algunos de ellos solo fluyen en la época de lluvias. En este sentido podrían tomarse como los afloramientos o nacimientos. Los cauces de segundo orden corresponden a la unión de dos de primer orden. Los de tercer orden a la unión de dos de segundo orden y así sucesivamente. En el caso que un cauce de orden menor desemboque directamente en uno de orden mayor, el orden del cauce resultante será el mismo que tenía el mayor, por  ejemplo si un cauce de orden 3 desemboca en uno de orden 4, el orden resultante será 4. Ver Figura 11.

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Lección 14. CARACTERÍSTICAS DEL ÁREA DE CAPTACIÓN (VERTIENTES). La primera de las características que puede determinarse al área de captación y a la vez la más común es el área. En este sentido es importante aclarar que cuando e habla de área de una cuenca tomando ylanoproyección vertical de cuenca, es decir se mide el área se de está la proyección el área superficial de la la vertiente. La proyección vertical de las diferentes elevaciones de la cuenca es lo que define los planos con curvas de nivel, es decir aquella línea que tiene la misma elevación en todos sus puntos. La medición del área es importante ya que entre mayor sea esta, mayor va a ser el agua captada y por tanto mayor el caudal transportado por el cauce en épocas de lluvias. El área de una cuenca se determina por medio de un planímetro sobre un plano a escala. También se puede medir el perímetro de la cuenca que es la longitud de la línea que envuelve la cuenca, o dicho en otras palabras, la longitud de la línea divisoria dedistancia aguas (divisoria La longitud axial (Lc)alejado de la cuenca se define como la entre la geográfica). desembocadura y el punto más de la cuenca. El ancho promedio de la cuenca (Em) se obtiene al dividir el área de la misma entre la longitud axial. Las anteriores características se presentan en la Figura 12.

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En varios cuantoíndices a la forma la cuenca, se de puede determinar indirectamente a través de talesdecomo el índice compacidad y el factor de forma entre otros, los cuales comparan la forma de la cuenca con la de figuras geométricas tales como círculos y rectángulos. El factor de forma (F), fue definido por Horton, como un índice adimensional, el cual se expresa de la siguiente forma.

Este índice compara la forma de la cuenca con la de figuras geométricas. Esto es el factor de forma de un círculo es 0.79, el de un cuadrado con un cauce que salga por el punto medio de uno de sus lados es de 1.0 y si sale por una de sus diagonales 0.71. Se recomienda al lector encontrar estos valores utilizando la ecuación (5). El índice de de un compacidad compara el perímetro de lacon cuenca con el perímetro círculo que(Kc), tenga igual área, de acuerdo la siguiente expresión.

Reemplazando en (5) la expresión para el perímetro de un círculo nos queda:

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Los valores de Kc se pueden interpretar como sigue: 1.00 < Kc < 1.25, la cuenca es de forma redonda a oval < Kcla