CONCEPTO DE CUENCAEl decreto 1729 de agosto 6 de 2002 del Ministerio del Medio Ambiente en su articulo 1 define cuenca u hoya hidrogrfica como el rea de aguas superficiales o subterrneas que vierten, a una red natural un caudal continuo o intermitente, que a su vez confluyen en un curso mayor, a un deposito natural, a un pantano o directamente al mar.Un conjunto de cuencas forman una hoya o cuenca principal y un conjunto de cuencas principales forman una vertiente. La cuenca como unidad hidrolgica, tiene caractersticas geogrficas, fsicas y biolgicas similares que la hacen funcionar como un ecosistema.Es igualmente, una unidad geogrfica donde todos los elementos que la integran se relacionan de una manera estrecha y armnica. Es por esto que las cuencas hidrogrficas son la mejor unidad geogrfica para la planeacin del desarrollo regional. (Cardona 2002).

CUENCA HIDROLOGICA

DIVORCIO DE AGUASPara limitar una cuenca hay que tener en cuenta la configuracin topografa del terreno. Los limites de la cuenca son las partes ms altas de su contorno, el cual toma el nombre de divisorias o divorcios de aguas. Se llama divorcios de aguas por ser una lnea de separacin con cuencas adyacentes, lo que garantiza que las precipitaciones que caen dentro de ella van a un colector nico.

DERTERMINACION ESQUEMATICA DE UNA CUENCA

MORFOMETRIA DE CUENCASEs el estudio cuantitativo de las caractersticas fsicas de una cuenca hidrogrfica y se utiliza para analizar la red de drenaje , las pendientes y las formas de una cuenca a partir del calculo de valores numricos. Dentro de este contexto es importante sealar que las mediciones deben ser realizadas sobre un mapa con suficiente informacin hidrogrfica y topogrfica.

Principales factores morfomtricos y fisiogrficos del rgimen hidrolgicoEn el conocimiento del rgimen hidrolgico de la cuencas, los factores morfomtricos y fisiogrficos de las mismas juegan un papel muy importante para el entendimiento de los procesos hidrolgicos y sus variaciones en tiempo y espacio.

Por tanto se considera de utilidad aquellos que sirvan directamente para el clculo de datos hidrolgicos en sitios en donde no se dispone de observaciones hidromtricas directas y para otras aplicaciones donde es necesario determinar las caractersticas propias del rgimen hidrolgico de las corrientes.

Las caractersticas morfomtricas y fisiogrficasLas caractersticas morfomtricas y fisiogrficas que presentan mayor inters en el proceso de generalizacin, determinacin y clculo indirecto de parmetros hidrolgicos son los siguientes: Morfomtricosrea de la cuencaPermetro Longitud de la corrienteDensidad de drenajeElevacin media de la cuenca Forma de la cuencaPendiente media de la corrientePendiente media de la cuenca

Las caractersticas morfomtricas y fisiogrficasFisiogrficas RelieveTipos de drenajeTipos de sueloErosinCoberturas forestal y vegetal Geologa

FACTORES MORFOMETRICOSreaEs la medida de la superficie de la cuenca, encerrada por la divisoria topogrfica. Es una de las caractersticas morfomtricas ms importantes de una cuenca. Una cuenca puede catalogarse como: grande, media o pequea de acuerdo con la extensin de su rea y se puede considerar como criterio de magnitud del caudal. Con el crecimiento de la superficie de una corriente, se captan mayores cantidades de precipitacin y consecuentemente crecen los caudales promedios. Como resultado de lo anterior se puede deducir que:Q = f(A) o q = f(A)Donde:Q = Caudal m/sgq = Rendimiento l/sg.kmA = rea de la cuenca kmf = Una funcin

Conceptualizacin de los factores morfomtricos y fisiogrficosPermetro de la cuenca.El permetro es la lnea envolvente del rea o divisoria de aguas; a la cual se le atribuye como la lnea que separa las precipitaciones en cuencas inmediatamente vecinas, y que encaminan la escorrenta resultante para una u otro sistema fluvial (Monsalve Senz, 1999. Pagina 35). Longitud de la corriente (Lt)Es la sumatoria de todas las longitudes parciales de la corriente principal o la longitud total del cauce principal.

Conceptualizacin de los factores morfomtricos y fisiogrficos7 Pendiente media de la corriente (Ic)Es la diferencia total de elevacin del lecho del ri dividido por su longitud entre esos puntos Ic = (H1- H0) / (L1 L0) Donde:H0 = Elevacin de desembocadura del ro principal. H1 = Elevacin del nacimiento del ro principal.L1- L0 = Longitud de la corriente principal.

Conceptualizacin de los factores morfomtricos y fisiogrficosPendiente media de la cuencaLa pendiente media de la superficie de una cuenca hidrogrfica se define como el promedio ponderado de las pendientes que se encuentran en el interior de los lmites de dicha cuenca Para facilidad de clculo, se utiliza la siguiente frmula general:Lm = ( Ed * Li ) / ADonde:Lm = Pendiente media de la cuenca en m/kmLi = Longitud total de las curvas de nivel que se encuentran en la cuenca considerada, en kmEd = El valor de la equidistancia entre curvas de nivel que se han medido, en m.A = rea de la cuenca en Km

Conceptualizacin de los factores morfomtricos y fisiogrficosPendiente media de la cuenca

Tanto el caudal mximo como el proceso de degradacin estn influidos por la configuracin topogrfica de la cuenca, ya que si crece la pendiente aumenta la velocidad del agua, es decir, son directamente proporcionales. Con el aumento de la velocidad del agua, crece la rapacidad de la erosin y la cantidad y tamao de los materiales arrastrados.Las prdidas de las tierras aumentan con relacin a la pendiente, con pendientes mayores el aumento es ms rpido; ejerce una relacin compleja con la infiltracin, el escurrimiento superficial, la humedad del suelo y el agua fretica que llega al ro.La clasificacin adoptada en trminos descriptivos en porcentaje es:

Pendientes medias (%) RelieveO -3 Plano3 - 7 Suave7 12 Mediano12~20 Accidentado20-35 Fuerte35-50 Muy Fuerte50- 75 EscarpadoMayor de 75 Muy escarpado

Elevacin media de la cuenca (Hm) La elevacin media de la cuenca (Hm) presenta importancia prctica, por constituir, en reas montaosas, el criterio de la variacin territorial del rendimiento, escorrenta o caudal especfico de las corrientes de agua. Por tanto su gran utilidad radica en el proceso de determinar la variacin territorial de los elementos hidrolgicos, de generalizar los datos hidrolgicos y de calcular las caractersticas del rgimen hidrolgico a travs de relaciones de generalizacin.Se debe tener en cuenta que la altitud y la elevacin media de una cuenca son, tambin importantes por la influencia que ejercen sobre la precipitacin, sobre las perdidas de agua por evaporacin y transpiracin y, consecuentemente sobre el caudal medio[1].Generalmente en zonas montaosas los rendimientos medios, mnimos y mximos crecen con la elevacin media de la cuenca hasta ciertas alturas correspondientes al nivel promedio de la base de las nubes que producen las precipitaciones. Por encima de estas altitudes, los valores de rendimiento disminuyen de acuerdo, igualmente, con la disminucin de las lluvias. (Silviu Stanescu). [1] Hidrologa en la Ingeniera. Germn Monsalve Senz. 1999, pagina 47.

Elevacin media de la cuenca (Hm)La ecuacin o frmula que se utiliza en este trabajo es la propuesta por Germn Monsalve Senz (1999) en su libro Hidrologa en la Ingeniera. La cual se muestra a continuacinFrmula:E =( a*e ) / A Donde: E = Elevacin media = Sumatoriaa = rea entre un par de curvas de nivel dadoe = Altitud media (rango entre las curvas de nivel)A = rea de la cuenca

Curva hipsomtrica

Es la representacin grfica del relieve de una cuenca. Representa el estudio de la variacin de la elevacin de varios terrenos de la cuenca con referencia al nivel medio del mar. La curva hipsomtrica relaciona el valor de la cota, en las ordenadas, con el porcentaje del rea acumulada, en las abscisas. Para su construccin se grafican, con excepcin de los valores mximos y mnimos de cota hallados, los valores menores de cota de cada intervalo de clase contra su correspondiente rea acumulada.

CUADRO DE CALCULOS

Conceptualizacin de los factores morfomtricos y fisiogrficosreaEs la medida de la superficie de la cuenca, encerrada por la divisoria topogrfica. Es una de las caractersticas morfomtricas ms importantes de una cuenca. Una cuenca puede catalogarse como: grande, media o pequea de acuerdo con la extensin de su rea y se puede considerar como criterio de magnitud del caudal. Con el crecimiento de la superficie de una corriente, se captan mayores cantidades de precipitacin y consecuentemente crecen los caudales promedios. Como resultado de lo anterior se puede deducir que:Q = f(A) o q = f(A)Donde:Q = Caudal m/sgq = Rendimiento l/sg.kmA = rea de la cuenca kmf = Una funcin

CURVA HIPSOMETRICAAl valor de la cota mayor encontrada corresponde el cero por ciento del porcentaje de rea acumulada. Al valor de la cota mnima encontrada corresponde el ciento por ciento del porcentaje de rea acumulada. La curva hipsomtrica representa, entonces, el porcentaje de rea acumulado igualado o excedido para una cota determinada.

FORMA DE LA CUENCAForma de la cuenca Representa de una manera cuantitativa la geometra de la cuenca. ndice de Gravellius o Coeficiente de compacidad

Este ndice es definido y utilizado por varios autores como Monsalve, Senz Germn; Aparicio, Mijares Francisco; entre otros. Se define como el valor resultante de dividir el permetro de la cuenca por la longitud de la circunferencia de un crculo que tiene como rea la misma de la cuenca. Para hallarlo se utiliza la siguiente frmula:

Kc= 0.28 * P/A 1/2Donde: Kc: es el coeficiente de compacidadP: permetro de la cuencaA: rea de la cuenca

Coeficiente de compacidad

El coeficiente de compacidad est relacionado estrechamente con el tiempo de concentracin definido como el tiempo que tarda una gota de lluvia en moverse desde la parte ms lejana de la cuenca hasta el desage; en este momento ocurre la mxima concentracin de agua en el cauce, puesto que estn llegando gotas de lluvia de todos los puntos de la cuenca.

Generalmente las cuencas extensas tienen forma de pera y las pequeas de abanicos. pero estas denominaciones descriptivas deben evitarse y emplear datos numricos que ofrecen mayor facilidad para comparacin. As, si el factor (Kc) tiende a uno (1) la cuenca se asemeja a un crculo y por tanto el tiempo de concentracin es muy rpido y en la medida que este factor vaya siendo mayor de uno (1) las crecientes se vuelven mas controlables.

Factor de formaEste parmetro morfomtrico expresa la relacin entre el ancho promedio y la longitud axial de la cuenca, la forma de la cuenca esta relacionada con las facilidades de drenaje superficial de la cuenca y por tanto con la rapidez con la cual los caudales generados por las lluvias alcanzan la estacin localizada en el punto de salida.

La formula es:

Ff = A / L 2

Donde

A= rea de la cuenca L= Longitud de la corriente mas larga.Para calculo de este parmetro utilizando herramientas SIG, se debe contar con la capa de cuencas con el atributo de rea de cada polgono y la capa de red hdrica con el atributo de longitud, se determina la corriente mas larga para cada cuenca y con la herramienta calculadora de campos, se aplica la formula obteniendo en forma automtica el valor de factor de forma.

Caractersticas fisiogrficas

Densidad de drenaje (Dd). Es la relacin de la longitud total de los cursos de agua de la cuenca y el rea total. Dd = Lx / A. (km/Km2)

Dd = Densidad de drenaje.Lx = Longitud total de los cursos de agua de la cuencaA = rea Total de la cuenca

La Dd usualmente toma valores entre 0.5 Km / Km2 para cuencas con drenaje pobre y hasta 3.5 Km / Km2 para cuencas excepcionalmente bien drenadas. La densidad de drenaje caracteriza cuantitativamente la red hidrogrfica de la cuenca; adems, aclara el grado de relacin entre el tipo de red de drenaje y la clase de escurrimiento dominante.

Relieve.

Se refiere a la forma del terreno, sus elevaciones y desigualdades, tienen gran importancia en los estudios de cuencas hidrogrficas, por estar ntimamente ligadas con la formacin de los suelos, el drenaje superficial e interno, la erosin, etc. y determinan consecuentemente la clase de cultivo o utilizacin pecuaria que se debe adelantar.

Este factor formador del suelo, se manifiesta como un modificador de la accin de otros factores, especialmente clima y organismos, y de ste ltimo la vegetacin. La diferencia de altitud determina variaciones en la temperatura, la direccin de los vientos o indirectamente en la cantidad de precipitacin pluvial de un lugar. Lo anterior repercute a su vez en el desarrollo y calidad de la vegetacin. (CARDONA, 2002)

Caractersticas fisiogrficasPorcentaje de la cobertura de bosquesUno de los procesos en el modelo hidrolgico es la infiltracin, en el cual el agua penetra por la superficie del terreno y llega a las capas inferiores del suelo, la capacidad de penetracin del agua depende de la clase de cobertura vegetal del rea. Para el caso que nos ocupa se estudiara la cobertura de bosques.

Para la determinacin del porcentaje de la cobertura de bosques, se debe tener como datos de entrada la capa superficial de las cuencas y la capa de cobertura de bosques, y utilizando alguna de las funciones de la herramienta de anlisis espacial con las que cuentan los software SIG obtenemos una nueva capa de informacin con atributos de rea y apoyndonos en la calculadora que posee el software se determina el porcentaje por cuenca de la cobertura de bosques.

Caractersticas fisiogrficas Densidad de drenaje

Es la relacin de la longitud de todos los ros de una cuenca con su superficie. La formula es:

Donde

Dd = Densidad de drenajeLi= Sumatoria del sistema de drenaje km.A= rea de la cuenca km

El software SIG que se maneja para este caso permite en forma automtica y con la capa de red de drenaje realizar la sumatoria de las longitudes de los ros que pertenecen a la cuenca, con este dato y la capa de cuencas se aplica la formula para cada cuenca utilizando la calculadora de campos obteniendo el dato de densidad de drenaje.

CLASIFICACION DE LOS CURSOS DE AGUAExisten diferentes formas de clasificacion de acuerdo con las caracteristicas fisicas, ubicacion geografica, forma del curso y etapa de maduracion de los mismos. Las mas importantes son las siguientes:Por su ubicacion geografica: Rios de curso superior. Son aquellos que se ubican en los valles interandinos y discurren desde su nacimiento (6000 mts de altura hasta los 2000msnm) Las caractristicas son fuerte pendiente, torrentosos, y lechos rocosos muy estables. Rios de curso medio. Discurren entre los 2000 mts hasta los 800 msnm. Caracteristicas: Velocidad mas lenta ya que la pendiente es menos pronunciada, el rio empieza a ensancharse por erosion de las vertientes.

Rios de curso inferior. Presentan pendiente muy sueve (5cm/km), dinamica morfologica muy fuerte; son rios caudalosos y forman muchos meandros o curva pronunciadas; Los lechos y las margenes de los cauces estan constituidos por arenas finas limos y arcillas, cauces inestables.

POR LA FORMA DE LOS CURSOS DE AGUALos investigadores buscan correlacionar, mediante modelos en laboratorio, los diversos parmetros que caracterizan los ros, buscando resultados de la relacin entre:Erosin/sedimentacin de las riberas y lechos;Magnitud de agua en movimiento y la concentracin de materiales en suspensin;La pendiente hidrulica y la forma del canal desarrollado

Bajo este criterio los ros pueden ser clasificados en trminos de anchura del canal y de la forma como describe el cauce, es decir la configuracin del ro

POR LA FORMA DE LOS CURSOS DE AGUACursos meandricos. Caracterizadas por curvas alternadas que dan una apariencia de una S . Aguas abajo y aguas arriba del punto de mxima inflexin del meandro se presentan trechos de cauce relativamente rectos denominados estironesLa linea de mxima profundidad se denomina THALWEGEn el punto de mxima inflexin tiende a pegarse a la parte cncava, margen sobre la cual la corriente incide con mayor intensidad produciendo erosin lateral y vertical importante mientras que en el lado opuesto las lineas de corriente son mnimas permitiento el deposito de sedimentos formando las playas.

POR LA FORMA DE LOS CURSOS DE AGUACursos rectilneos. Los ros que presentan esta forma de cauces, tienen pendientes hidrulicas pronunciadas con lecho y riberas fcilmente erosionables lo que facilita su movimiento lateral aguas abajo (cauces 10 veces el ancho del ro)

El Thalweg en rios rectilneos tienen una trayectoria casi recta y la seccin transversal uniforme

Cursos trenzados. Un ro se considera trenzado cuando el canal es ancho y poco profundo con presencia de islas e islotes. El thalweg es muy dinmico, se dificulta la navegacin

Modelo de drenaje

MODELOS DE DRENAJE

Dendrtico

ste es el modelo encontrado con ms frecuencia, se caracteriza por una ramificacin irregular de corrientes triangulares que recuerda al modelo ramificado de un rbol caducifolio. El modelo dendrtico se forma donde el sustrato de roca subyacente es relativamente uniforme, como en estratos sedimentarios planos o rocas gneas masivas. Dado que el material subyacente es esencialmente uniforme en su resistencia a la erosin, no controla el modelo de flujo de corriente. En cambio el modelo viene determinado fundamentalmente por la direccin de la pendiente del terreno. (Figura2.a)

Modelo de drenaje -Dendrtico

Modelo de drenaje -El modelo radialSe presenta este modelo cuando las corrientes divergen desde un rea central como los radios de una rueda. Este modelo se desarrolla normalmente en zonas volcnicas aisladas y en elevaciones de tipo domo. (Figura 2.b)

Modelo de drenaje -Modelo Rectangular Como se ve en la Figura 2.c, ste modelo presenta muchos recodos en ngulo recto. Se desarrolla cuando el sustrato de roca est entrecruzado por una serie de diaclazas o fallas. Dado que estas estructuras son erosionadas con ms facilidad que la roca no fracturada, su modelo geomtrico orienta la direccin de la corriente a medida que excavan sus valles.

Modelo de drenaje -Modelo de red enrejada Es un modelo rectangular en el cual los afluentes son casi paralelos entre s y tienen el aspecto de un jardn enrejado. Este modelo se forma en reas donde subyacen bandas alternativas de roca resistente y menos resistente. (Figura 2.d).

*