HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

1

DELIMITACIN DE UNA CUENCA HIDROGRFICA

RESUMEN

En el estudio de la hidrologa superficial es de vital importancia conocer algunos

parmetros, los cuales servirn para calcular otros parmetros, dichos parmetros son

necesarios ya que gracias a ellos podemos calcular la cantidad de agua mxima que

posiblemente puede ocurrir (caudal de diseo), predecir algunos desastres, hacer un uso

racional del agua, etc.

Nuestro trabajo empieza por la delimitacin de una cuenca (rio CHIRIMOLLO), para luego

hallar sus parmetros.

PALABRAS CLAVE

CUENCA: La cuenca hidrogrfica se compone bsicamente de un conjunto de superficies

vertientes a una red de drenaje formada por cursos de agua que confluyen hasta resultar

en un nico lecho colector.

CUENCA HIDROGRAFICA O TOPOGRAFICA: Definida por la topografa, se delimita

sobre un mapa.

CUENCA HIDROGEOLOGICA O HIDROLOGICA: Engloba a las aguas subterrneas.

LINEA DIVISORIA DE AGUAS: Es el lmite de la cuenca parte ms alta, donde el

agua se distribuye a dos cuencas.

OBJETIVOS

GENERALES:

Aprender a delimitar una cuenca, as como hallar sus parmetros geomorfolgicos.

ESPECIFICOS:

Aprender sobre la importancia de los parmetros de una cuenca. Ver que es de suma importancia tener conocimiento sobre una cuenca para cualquier

proyecto de ingeniera.

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

2

DESARROLLO DE LA PRCTICA

I. DELIMITACION E CUENCA:

La cuenca en estudio est ubicada en la carta topogrfica de SAN MARCOS especficamente nuestro rio principal es el rio CHIRIMOLLO el cual desemboca la rio CAJAMRCA que es un rio principal.

La delimitacin de la cuenca se har en forma manual con la ayuda de un plano digitalizado, siguiendo paso a paso la explicacin y teora brindada por el profesor.

Mapa topogrfico y ros.

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

3

CUENCA DELIMITADA:

Cuenca delimitada con la ayuda del autocad.

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

4

PARAMETROS GEOMORFOLGICAS DE LA CUENCA

Como ya mencionamos antes los para metros geomorfolgicos de la cuenca son

muy importantes para el clculo del caudal mximo, posibles desastres, posibles

precipitaciones, etc. Los parmetros geomorfolgicos de la cuenca son los siguientes:

REA (A)

Es el rea de la cuenca. Para nuestro caso el rea se calculo atreves del autocad, para lo

cual primero tuvimos que delimitar la cuenca hacindolo con lnea continua luego por

medio de algunos comandos del autocad nos permiti calcular el rea. El rea calculada es

la siguiente:

rea e la cuenca(A): 32.8182982

De acuerdo con el rea se puede clasificara como cuenca pequea.

PERMETRO (P)

Es la longitud total de los lmites de la cuenca.

De igual manera el clculo del permetro se calculo atreves del autocad y es el siguiente:

Permetro (P): 34.5765508 Km

LONGITUD MAYOR DEL RO (L)

Se denomina as a la longitud del curso de agua ms largo. Se calculo con el autocad,

adems se tomo en cuenta que el rio debe llegar hasta la lnea divisoria, la longitud es la

siguiente:

Longitud mayor del ro (L): Longitud real del rio + longitud proyectada

hasta le lnea divisoria

Longitud mayor del ro (L): 9.1309541+3.7672459= 12.8977 Km

ANCHO PROMEDIO (AP)

Es la relacin entre el rea de la cuenca (A) y la longitud mayor del curso de agua (L).

=2.5445

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

5

PENDIENTE DE LOS CAUCES (SC):

PENDIENTE DE UN TRAMO:

Calcularemos para el cauce principales datos son:

Donde:

h=2000m

L=12897.7m

=0.15506=15.506%

de altura

dist. Parc. Del rio

200 1519.5

200 1935.5

200 1411.47

200 1461.9

200 1106.2

200 1070.29

200 1219.48

200 1046

200 1111

200 1016.36

sumatoria 2000 12897.7

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

6

MTODO DE LA REAS COMPENSADAS

=0.14195=14.1954%

NDICE DE COMPACIDAD O COEFICIENTE DE GRAVELIUS (KC)

Se define as, al cociente que existe entre el permetro de la cuenca respecto al permetro

de un crculo de la misma rea.

(Kc)= 1.642

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

datos: Km

Perimetro: 34.5765508

rea: 32.82056698

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

7

RECTNGULO EQUIVALENTE

Es el rectngulo que tiene la misma rea y el mismo permetro que la cuenca. Sus lados

estn definidos por:

Cuenca con la distintas reas.

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

8

Los datos fueron sacados del autocad y son los siguientes:

con las curvas maestras tenemos las siguientes reas:

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

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

9

DENSIDAD DE DRENAJE (DD):

La longitud total de los cauces dentro de una cuenca dividida por el rea total del drenaje

define la densidad de drenaje (Dd) o longitud de canales por unidad de rea.

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.

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

10

PENDIENTE DE LA CUENCA (SG)

Es un parmetro muy importante en el estudio de cuencas, pues influye entre otras cosas

en el tiempo de concentracin de las aguas en un determinado punto del cauce. Existen

diversos criterios para la estimacin de este parmetro.

Una manera de establecer estas curvas representativas es tomando la diferencias entre

las cotas mxima y mnima presentes en la cuenca y dividindola entre seis.

El valor resultante tendr que aproximarse a la equidistancia de las cotas del plano

empleado.

Donde:

Cota max=2200 m

Cota min=4000 m

De donde:

=3000m

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

11

CRITERIO DE HORTON

Consiste en trazar una malla de cuadrados sobre la proyeccin planimetra de la cuenca

orientndola segn la direccin de la corriente principal. Si se trata de una cuenca

pequea, la malla llevar al menos cuatro (4) cuadros por lado, pero si se trata de una

superficie mayor, deber aumentarse el nmero de cuadros por lado, ya que la precisin

del clculo depende de ello.

Cuadricula para el anlisis por el mtodo HORTON

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

12

Del grafico obtuvimos los siguientes datos:

Criterio de HORTON

Nmero de la lneas de la

malla

Intersecciones Longitudes(Km)

Nx Ny Lx Ly

0 0 0 0 0

1 0 0 0 0

2 10 4 6.8478697 1.4128175

3 18 3 9.7428269 2.1373799

4 8 6 9.748538 2.962403

5 5 7 3.519193 5.5813709

6 2 7 2.2828413 5.2278515

7 1 9 0.5815845 7.4747855

8 0 8 0 3.9728704

9 0 4 0 2.983837

10 0 2 0 1.9463553

11 0 2 0 1.7474491

12 0 0 0 1.154486

13 0 0 0 0

Suma parcial 44 52 32.7228534 36.6016061

Suma Total 96 69.3244595

Luego aplicando la formula tenemos:

pendiente media de la cuenca: S: 27.696 %

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

13

NMERO DE ORDEN DE UN CAUCE

Existen diversos criterios para el ordenamiento de los cauces (o canales) en la red de

drenaje de una cuenca hidrogrfica; destacando Horton (1945) y Strahler (1957).

En esta caso utilizaremos el criterio de Strahler:

De donde observamos que la cuenca es de tercer orden.

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

14

GRAFICAR LA CURVA HIPSOMTRICA DE LA CUENCA Y DETERMINAR EL

VALOR DE LA

ALTITUD MEDIA (M.S.N.M.), ANALTICA Y GRFICAMENTE

Se define como curva hipsomtrica a la representacin grfica 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 elevacin media tiene importancia principalmente en zonas

montaosas donde influye en el escurrimiento y en otros elementos que tambin afectan

el rgimen hidrolgico, como el tipo de precipitacin, la temperatura, etc. Para obtener la

elevacin media se aplica un mtodo basado en la siguiente frmula:

cota media(m)

rea(Km2) cota*area

1900 0.35957334 683.189346

2100 1.76640522 3709.45096

2300 2.929483305 6737.8116

2500 3.288463326 8221.15832

2700 4.807021821 12978.9589

2900 6.518000979 18902.2028

3100 5.173040619 16036.4259

3300 3.225216528 10643.2145

3500 2.685173964 9398.10887

3700 1.987856207 7355.06797

3900 0.078062859 304.445152

sumatroria 94970.0344

AREA: 32.8182982Km2

De donde: H=94970.0344/32.8182982 =2893.8135m

Altura media de la cuenca es H=2893.8135.

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

15

GRAFICAMENTE

rea total= 32.8182982 intervalo entre curvas de

nivel(m)

cota media(m)

rea(Km2) rea/rea

total % porcentaje de area

acumulado%

2000 1900 0.35957334 1.096 1.10

2000-2200 2100 1.76640522 5.382 6.48

2200-2400 2300 2.929483305 8.926 15.40

2400-2600 2500 3.288463326 10.020 25.42

2600-2800 2700 4.807021821 14.647 40.07

2800-3000 2900 6.518000979 19.861 59.93

3000-3200 3100 5.173040619 15.763 75.70

3200-3400 3300 3.225216528 9.827 85.52

3400-3600 3500 2.685173964 8.182 93.70

3600-3800 3700 1.987856207 6.057 99.76

4000 3900 0.078062859 0.238 100.00

32.8182982 100.00

Grficamente Obtenemos: H=3099.6m

Se puede ver que la diferencia entre el met. Grafico (3099.6m) y numrico (2893.8135.)

es: 205.78m

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

16

POLGONO DE FRECUENCIAS.

Se denomina as a la representacin grfica de la relacin existente entre altitud y

la relacin porcentual del rea a esa altitud con respecto al rea total.

En el polgono de frecuencias existen valores representativos como: la altitud ms

frecuente, que es el polgono de mayor porcentaje o frecuencia.

El polgono y las grafica se harn con la siente tabla:

Polgono de frecuencias

cota(msnm) rea

parciales(Km2) % del total

reas referidas a la cota ms alta

menor mayor por debajo por encima

Km2 % Km2 %

2000 2200 0.35957334 1.096 0 0 32.818 100

2200 2400 1.76640522 5.382 0.3596 1.096 32.459 98.904

2400 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 ms 0 0.000 32.8183 100.000 0.000 0.000

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

17

GRAFICAR LA CURVA HIPSOMTRICA POR DEBAJO

GRAFICAR LA CURVA HIPSOMTRICA POR DEBAJO

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

18

POLGONO DE FRECUENCIAS DE ALTITUDES

CALCULO DE LA PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL:

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

19

TRAMOS COTAS Pi-Pi-1 li Si (li^2/Si) (li^2/Si)^1/2

T1 2200 200 1519.5 0.13 17541717.7 4188.283383

T2 2400 200 1935.5 0.10 36253465.8 6021.085103

T3 2600 200 1411.47 0.14 14059988.3 3749.665095

T4 2800 200 1461.9 0.14 15621509.7 3952.405558

T5 3000 200 1106.2 0.18 6768165.45 2601.569805

T6 3200 200 1070.29 0.19 6130196.66 2475.923396

T7 3400 200 1219.48 0.16 9067635.43 3011.251472

T8 3600 200 1046 0.19 5722226.68 2392.117614

T9 3800 200 1111 0.18 6856653.16 2618.521177

T10 4000 100 1016.36 0.10 10498873.3 3240.196487

4100

SUMA 12897.7 34251.01909

Scp= 14.18%

TIEMPO DE CONCENTRACION

Parmetro 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 concentracin (mim)

L=mxima longitud del recorrido

H=diferencia de los puntos max y min de la cuenca.

L=12897.7m

H=2000m

Tc=0.0195*( /2000 =58.44min

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

Ing. CIVIL

20

CONCLUSIONES

Se puede ver la pendiente media de la cuenta es casi parecida para los mtodos:

Pendiente por tramos con reas compensadas y por el mtodo de la formula

,

La frmula del tiempo de concentracin no es muy exacta, lo ideal seria medir el

tiempo nsito.

Es de suma importancia el clculo de los parmetros geomorfolgicos de la

cuenca.

BIBLIOGRAFIA

Cuaderno de apuntes.

Separata y diapositivas brindadas por el docente.