Tema 2 Hidro

8/17/2019 Tema 2 Hidro

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Universidad Nacional de Ingeniería.Recinto Universitario Augusto Sandino.Facultad de tecnología de la Construcción.

FTC.“Cuencas”

ING. HENRY J. VÍLCHEZ

Fuente: Weimar, 2!"


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!. INTR#$UCCI%N

&os 'ro(lemas 'r)cticos de *idrología conciernen, mu+ a

etensiones de terreno limitadas a la 'orción del mismo -ue vierte

agua determinado. &as características to'ogr)icas, g

geomorológicas de tales su'ericies tienen una incidencia mu+ m

com'ortamiento *idrológico, resultando de sumo inter/s 'r)cti

num/ricamente tanto como sea 'osi(le.


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Sin em(argo en Nicaragua legalmente conce'to de lo -ue es una cuenca *idtitulado en la &e+ 0eneral de Aguas Nacionales + su Reglamento. 1l cual se sigue Es La unidad del territorio, diferenciada de otras unidades, normalmente delim

línea imaginaria que marca los puntos de mayor elevación en dicha unidad, en escurre el agua en distintas formas, y ésta se almacena o fluye en form

subsuperficial y subterránea, hasta un punto de salida que puede ser el mar

receptor interior, a través de una red hidrográfica de cauces que convergen en

La cuenca hidrográfica está a su vez integrada por subcuencas y estas ltim

cuencas. 3#4S5#6S, 278


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Figura 1. Cuenca *idrogr)ica


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!. INTR#$UCCI%N

Una cuenca vertiente unciona como un sistema colector encargado de re'reci'itadas so(re a-u/lla + conducirlas *acia la sección de control. 1stacom'a9ado de '/rdidas de agua + retardos en el escurrimiento, -ue de'enden ude las características ísicas de la cuenca.

$esde este 'unto de vista, la cuenca se caracteri:a 'or Su morología 3orma, relieve, red de drena;e8 &a naturale:a del suelo &a cu(ierta vegetal

&a diicultad radica en e'resar esta inluencia en 'ar)metros v)lidos -ue sean re'a-uel modo de acción. 1l 'ro(lema no est) a


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Cada cuenca est) se'arada de las otras -ue la rodean 'or una líde las aguas, entendiendo 'or tal a la línea de contorno de la cuenun 'unto del cauce 'rinci'al.

&a línea divisoria de las aguas se tra:a en un 'lano con curvas delas líneas de m)imas alturas -ue (ordean la cuenca + las calocales de las su'ericies vertientes. 1l conce'to así deinido corre

una cuenca to'ogr)ica o *idrogr)ica, es decir, a-uella cu+a ddada 'or los 'untos de m)imas alturas -ue dividen las aguas *aclado. Si el terreno uera 'ermea(le, aguas +a iniltradas 'odrían 'aotra vertiente to'ogr)ica, dando lugar a una línea divisoria real dela anterior, a la -ue se denomina divisoria *idrológica + su corcuenca *idrológica.

2. TRA=A$# $1 &AS CU1NCAS


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Las reglas prácticas para el trazado de ladivisoria topográfca son las siguientes:

a) La línea divisoria corta ortogonalmente alas curvas de nivel.

b) Cuando la divisoria va aumentando sualtitud, corta a las curvas de nivel por suparte convexa.c) Cuando la altitud de la divisoria vadisminuyendo, corta a las curvas de nivel porsu parte cóncava.d) i se corta el terreno con un plano verticalnormal a la divisoria, el punto de interseccióncon !sta "a de ser el punto de mayor altitudde la curva de intersección del terreno con elplano.e) Como comprobación, la línea divisorianunca debe cortar a un río, arroyo, tal#eg ovaguada, excepto en el punto deconcentración relativo a la divisoria trazada.

FuFigura 2. Cuenca *idrogr)ica


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Tam(i/n denominado >tiem'o de res'uesta? o >tiem'o de e-udeine como el tiem'o re-uerido 'ara -ue, durante una lluviauniorme, se alcance el estado estacionario@ es decir, el tiem'o ne-ue todo el sistema 3toda la cuenca8 contri(u+a eica:mente a la glu;o en el desage.

Bistóricamente se lo *a deinido como el tiem'o -ue tarda una agua caída en el 'unto de la cuenca m)s ale;ado 3seg


9/40 FuFigura 3. Cuenca *idrogr)ica

Figura 4. Forma d


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FuenFigura 5. Cuenca *idrogr)ica


11/40Figura 6. Cuenca *idrogr)ica

Fuente: $illodas, %&'%


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4. Planos de las cuencas

A in de estudiar las condiciones de escurrimiento + de dmatem)ticos o ísicos de una cuenca, resulta re-uisito im'conección de diversos 'lanos de la misma, conteniendo undamsiguientes as'ectos to'ograía, red de drena;e, ti'os de sueloestructura geológica su'ericial, 'r)cticas de uso del suelo + o(rasde crecidas.

&a escala m)s adecuada 'ara estos 'lanos de'ende $e la etensión 'ro'ia de la cuenca, o con;unto de cuencas, (a;o $e la varia(ilidad de los elementos re'resentados $el ti'o de 'ro(lema a estudiar.

Fuent


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(n t!rminos generales, escalas de ':% &&&* ':& &&& suelen ser enteramente aceptables, salvo el caso relativamente pe+ueas, o de estudios especiales, o por el cuencas muy extensas en +ue puede llegarse a escalas de

Las -otogra-ías a!reas resultan un complemento sumamemuc"os casos pueden reemplazar a los planos y reducir ladeterminadas investigaciones de campaa.

4. Planos de las cuencas

Fue


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$esde el 'unto de vistade su salida, eistenundamentalmente dos

ti'os de cuencas1ndorreicas + eorreicas.1n las 'rimeras el 'untode salida est) dentro delos límites de la cuenca +generalmente es un lago@en las segundas, el 'untode salida se encuentra enlos límites de la cuenca +est) en otra corriente o enel mar

Fuente: $illodas, %&'%

Figura 7. 6a'as geod/sicos


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5. Condiciones climáticas

1l r/gimen de escurrimiento 'uede ser considerado como 'arte de las condicdeterminado a su ve: 'or otros elementos de esa naturale:a 3regímene'reci'itaciones8 + 'or las características de la cuenca.

Con res'ecto al ti'o de inormación re-uerida 'ara la consideración de clim)ticas en grandes cuencas de ríos de llanura, 'ueden distinguirse dos nive

a8 4ara cual-uier ti'o de estudios de escurrimiento, de(e contarse con 'lanos

valores 'romedio 3de un largo 'eríodo de a9os8 de la 'reci'itación anual + de lanieve, cuando corres'onda. (8 1n caso de estudios 'articulares + de detalle, se re-uerir)n datos adiciona

distri(ución de la 'reci'itación a lo largo del a9o, valores de las 'reci'itaa(solutas registradas + su distri(ución tem'oral, 'romedios + etremos de laaire durante el 'eríodo de usión de las nieves, etc.

Fue


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Con el in de estudiar la ainidad *idrológica entre cuencas, se *an introducido diversos coníndices -ue 'onen en evidencia sus características m)s salientes desde distintos 'untos de

4ara su determinación es necesario conocer, como 'ar)metros ()sicos de 'artida, los sigude la cuenca

Su'ericie total de la cuenca 3 A 8, en mD

4erímetro del contorno de la cuenca 34 8, en m

&ongitud del cauce 'rinci'al de la cuenca 3& C 8, en m

Cota del 'unto m)s alto del cauce 'rinci'al

Cota del 'unto m)s alto de la cuenca 3B 6a 8, en msnm

Cota de la sección de control o menor de la cuenca 3B6in 8, en msnm

Como orden de magnitud de la escala de los 'lanos a utili:ar 'ara tales determinacionesconsiderarse la siguiente distri(ución tentativa

5. Características constantes de las cuenc

Fue


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Toda cuenca tiene siem're un )rea + un 'erímetro 'erectamente deinidos, 'erde igual )rea, no necesariamente de(en tener igual com'ortamiento *idrolódiversidad de ormas -ue 'ueden ado'tar.

4ara clariicar el conce'to, (asta considerar dos cuencas de )reas iguales, una mla otra con tendencia a una coniguración circular. Resulta evidente -ue concentración variar) notoriamente de un caso a otro, dada la dierente magnituda recorrer, lo -ue inluir) so(re la escorrentía, + en es'ecial, la coniguración d

resultante de una 'reci'itación dada. Se *an eectuado numerosos esuer:os 'ara tratar de descu(rir el eecto de la or

de un solo valor num/rico. &a ma+oría de las cuencas tienden a tener la orma de em(argo, los condicionantes geomorológicos conducen a numerosas desviacioneconiguración.

&a orma de una cuenca 'uede ser caracteri:ada 'or medio de diversos índices + 'as)ndose a considerar los m)s usuales.

5. Forma

Fue


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$e las consideraciones anteriores se des'rende -ue la relación 3 A 8 + el 'erímetro 34 8, tiene notoria inluencia en la res'uestade una cuenca.

1l índice m)s usualmente admitido 'ara re'resentar esta caractCoeiciente de Com'acidad de 0ravelius o sim'lementeCom'acidad, -ue -ueda deinido 'or la relación entre el 'ercuenca + el 'erímetro de un círculo de igual )rea 3 o 4 8

5.1. Índice compacidad

Fue


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4ara una cuenca de 'lanta cuadrada, si el cauce 'rinci'al tuviesde una arista, resultaría A ! G @ en cam(io, si se desarrolladiagonal el coeiciente sería A !,H! G , con lo -ue este índicerecorrido de los cauces colectores del drena;e en el interior de la

5.2. Alojamiento medio

Fue


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Borton sugirió un actor adimensional de orma 3 F R 8, como Indice de la Formcuenca, determinado

'or la e'resión@

Siendo & la longitud de la cuenca, -ue se deine como la distancia entre la salm)s ale;ado, cercano a la ca(ecera del cauce 'rinci'al, medida en línea recta

1ste índice, o su recí'roco, *an sido am'liamente utili:ados como indicadoresconiguración del *idrograma unitario.

6ediante este 'ar)metro se relacionan otros 'ar)metros morom/tricos de la e;em'lo, el 'erímetro 'uede estimarse mediante la e'resión

5.. Factor !orma

Fue


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Aun-ue menos recuentemente em'leados, otros 'ar)metros o dimcaracterísticas de una cuenca

citados en la (i(liograía es'eciali:ada son Anc*o m)imo 318 -ue generalmente 'asa 'róimo al centro de

de la misma.

Anc*o medio est) deinido 'or la relación

5.4. "tros parámetros

Fue


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Longitud al centro de gravedad: &a longitud al centro de gravedad de la-ue corres'onde a la distancia medida en línea recta desde el 'unto de con(aricentro de la igura geom/trica -ue corres'onde a la cuenca, o *asta la este 'unto so(re el cauce 'rinci'al.

Relaciones área- elevación: 1l relieve de una cuenca -ueda 'erectamente'or las curvas de nivel, 'ero en ocasiones, su tra:ado es sumamenconteniendo demasiados datos 'ara cuantiicar la caracteri:ación altim/trica

Curva i!so"#trica: Consiste en la curva -ue resulta de re'resentar, ensu'ericie de la cuenca -ue se *alla 'or encima de las cotas de altura ordenadas, re'resentando las su'ericies dominadas 'or so(re cada coconsiderar esta curva como una es'ecie de 'eril de la cuenca, + su 'en

e'resada en mmD, resulta un 'ar)metro sint/tico de com'aración ddiversas cuencas.

$e esta curva se 'uede etraer una im'ortante relación, + es la Relación Bi'som/

#onde: AS )rea so(re la curva *i'som/trica AI )rea (a;o la curva *i'som/trica.

Fue


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Curva $i!so"#trica

FueFigura %. Curva *i'som/trica


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Seg


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Curva $i!so"#trica

FueFigura %. Curva *i'som/trica


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4uede ser tra:ado 'ara reem'la:ar a la curva *i'som/trica, e indica, en un diaorma escalonada, las su'ericies 3en mD + en L8 com'rendidas en intervalos conaltura.

Fue

Figura &. $iagrama de recuencia aritm/tica


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$ectán%ulo e&ui'alente

Se suele admitir -ue una cuenca se com'orta, *idrológicamenan)logo a un rect)ngulo -ue tuviera la misma )rea + 'erímetroigual Endice de Com'acidad e igual distri(ución de alturas 3o seaBi'som/trica8.

Se trata en consecuencia de una transormación 'uramente geocuenca en un rect)ngulo de igual )rea + 'erímetro, con lo -ue lnivel se convierten en rectas 'aralelas a los lados menores, sie'rimera +


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$ectán%ulo e&ui'alente

Lo +ue indicarepresentacióntiene signifpara valores d

FueFigura 1'. Curva *i'som/trica


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Altitud media

&a altitud media de la cuenca 3 # B 8 'uede ser determinada mediante la e'r

donde i a ..... son las )reas 'arciales com'rendidas entre las curvas de nivel del 'lan i * ..... son las alturas medias entre las dos curvas de nivel consecutivas -ue e

)rea i a 1n orma e'editiva, la altitud media de una cuenca 'uede determinarse en co

con la ordenada media de la curva *i'som/trica.

Fue


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1n la gran ma+oría de los casos la 'endiente de un río disminu+e gradualmuentes *asta su desem(ocadura.

4ara los c)lculos 'r)cticos de la *idrología se re-uiere un valor


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1l es-ueleto *idrogeornorológico determinante de una cuencconstitu+e la coniguración -ue en ella 'resenta el sistema de causus niveles 3-ue(radas, arro+os, ríos8, los -ue en su con;unto denominada red de drena;e de la cuenca, cu+o an)lisis ad-urelevancia cuando se 'lantean relaciones de seme;an:a entre cue

4ara eectuar una descri'ción cuantitativa de las redes de drintroducirse los conce'tos del orden de los cauces + los de eistentes entre los cauces de distinto orden.

$ed de drenaje

Fue


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A los ines de deinir su im'ortancia 'r)ctica, en diversos 'aíses se clanavega(les como cauces de !er orden, a los ríos im'ortantes como delos de menor signiicación les corres'onde el "er orden.

1ste conce'to de clasiicación no 'resenta ninguna utilidad en *idrolog(rinda la o'ortunidad de com'render las le+es de ormación de losesta(lecer relaciones entre los diversos órdenes + las dem)s carac

cuenca. 4ara alcan:ar estos o(;etivos, Borton 3!MH8 introdu;o el estudio cua

redes de drena;e. 1ste cientíico desarrolló un sistema de ordenamientoen unción de su u(icación relativa dentro de la cuenca + derivórelacionando el n


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FueFigura 11. Curva *i'som/trica + orden de rio.


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1l )rea u A , vertiente a un cauce de orden >u?, se deine como la 'ro+eccde la su'ericie total -ue corres'onde a las su(cuencas -ue a'ortan a *asta su 'ro'ia sección de control, inclu+endo las de todos los cauces de 3Figura "8, es decir

1sta su'ericie total se com'one de la suma de todas las )reas elemsu(cuencas de los cauces de orden ! + las de a'orte 'ro'io a los caucma+or8.

1stas )reas individuales 'ueden asimilarse a unidades *idrogeomorolócuales se considera -ue a cada uno de sus 'untos son a'lica(les las medias del )rea, con 'rescindencia de las 'ro'ias.

Si se designa 'or u A la su'ericie 'romedio de aluencia a los tramos de corden dado >u?

Fue


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Fue

Figura 12. Curva *i'som/trica e índice de rio


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&a densidad de la red de drena;e 3$d 8 de una cuenca -ueda d'rinci'almente 'or su to'ograía, condiciones del suelo + r/'reci'itaciones.

Su valor 'uede ser cuantiicado 'or la longitud total de los caudividida 'or el )rea de la cuenca, o sea -ue, indica la longitud de unidad de )rea de la cuenca

#ensidad de drenaje

Fue

Coe!iciente de torrencialidad


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Se relaciona con la densidad de drena;e mediante la e'resión

$onde Ni n


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Los valores "edid

!lanos to!ográ(ico

rea 3 A 8 G "!.H

4erímetro 34 8 G 2.

&ongitud de cauce !.7 m

Cota m)ima cauc

!". msnm

Cota m)ima de la !O" msnm

Cota mínima de la c

M! msnmFuente: $illodas, %&'%

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