PARMETROS GEOMORFOLGICOS DE UNA CUENCA

PARMETROS GEOMORFOLGICOS DE UNA CUENCA2013

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO N 01 MANEJO DE CUENCAS

DOCENTE:Ing. Guido Robert, MARIN CUBAS

INTEGRANTES: BUSTAMANTE TASILLA, German ROJAS RODRIGUEZ, Ricsy Judit TAPIA RUIZ, William Edwin TORRES ABANTO, Obandy VILLA QUIROZ, Jorge Junior CICLO:X

Cajamarca, Octubre del 2013

RESUMEN En el presente trabajo se ha realizado el clculo de parmetros de cuenca: rea, permetro, longitud del cauce principal, Ancho promedio, factor de forma, coeficiente de capacidad, altitud media, altitud ms frecuente, pendiente de la cuenca y pendiente del cauce principal.As como tambin se describe la metodologa aplicada para encontrar cada parmetro, ya que es fundamental en un estudio geomorfolgico de una cuenca.Adems se presenta puntos tericos importantes para el desarrollo del tema, como conceptos, desarrollo de metodologas, etc. I. INTRODUCCIN

La problemtica del manejo del agua es compleja por su incidencia decisiva sobre los de ms recursos naturales, la vida humana y sus actividades econmicas y se traduce en su uso indiscriminado, ineficiente e ilegal, deforestacin, erosin del suelo, sedimentacin de los embalses y lechos de los ros, contaminacin de las aguas superficiales y subterrneas, carencia y deficiencia en la operacin y mantenimiento de la infraestructura del riego y aunado a ello las reservas de agua no son infinitas, motivos por la que se acenta la competencia de usos y conflictos entre los usuarios del agua constituyendo una limitante para el desarrollo sostenible de una cuenca hidrogrfica.En este contexto, el Servicio Nacional de Meteorologa e Hidrologa (SENAMHI), a travs de la Direccin General de Hidrologa viene elaborando el Atlas Hidrolgicos de la vertiente del Pacifico con la finalidad de caracterizar el comportamiento de las variables del ciclo hidrolgico sobre las 53 cuencas hidrogrficas del Pacifico, estos documentos tcnicos estn diseados para ser una fuente de datos hidrolgicos al alcance de investigadores y planificadores con la finalidad de contribuir a las actividades de gestin integral del recurso agua.Las caractersticas fsicas de una cuenca forman un conjunto que influye profundamente en el comportamiento hidrolgico de dicha zona tanto a nivel de las excitaciones como de las respuestas de la cuenca tomada como un sistema. Los parmetros geomorfolgicos pretenden cuantificar determinados rasgos de la superficie de la cuenca a travs de ndices y terminologas que el hidrlogo ha ideado para analizar las caractersticas fsicas de la cuenca ya que estas particularidades juegan un papel condicionante en el rgimen hidrolgico. Los parmetros se determinan a travs de expresiones matemticas que se indican en el presente estudio.

1.1 UBICACIN:La Sub-cuenca del Rio Porcn se ubica en el Departamento de Cajamarca, en el pas Per.

Latitud sur:entre paralelos 433'7" y 82'12"

Longitud oeste:entre meridianos 7842'27" y 7744'20"

Densidad demogrfica:43,7 habitantes/km

Altura de la capital:2.720 msnm

1.2 CARACTERISTICAS LOCALES:El clima del departamento es variado, fro en las alturas andinas, templado en los valles y clido en las quebradas y las mrgenes del ro Maran. Los climas templado y fro tienen como caracterstica general las temperaturas diurnas elevadas (ms de 20C) y bajas temperaturas nocturnas que descienden a 0C a partir de los 3 mil metros de altitud, por lo menos durante los meses de invierno. La atmsfera es seca y las precipitaciones son abundantes durante el verano.

1.3 JUSTIFICACION:

II. OBJETIVOS

II.1. Objetivo General Delimitar una cuenca hidrogrfica, y calcular sus parmetros geomorfolgicos de superficie y de relieve as como de la red hidrogrfica.

II.2. Objetivos Especficos Calcular el rea proyectada y permetro de la cuenca. Determinar la longitud del cauce principal. Determinar la altitud media y la altitud ms frecuente. Determinar ancho promedio, factor de forma y coeficiente de compacidad Determinar la pendiente de la cuenca y del curso principal..

III. REVISION LITERARIA

3.1. CUENCA HIDROGRFICASe conoce como cuenca hidrogrfica al rea drenada por un rio. La cuenca es una unidad natural hidrolgica y geofsica, con lmites definidos que facilitan la planificacin y el aprovechamiento de sus recursos. Los lmites de la cuenca dependen de su topografa y estn determinados por la lnea divisoria de aguas. En la cuenca es posible efectuar un balance del ciclo hidrolgico, cuantificando con mayor precisin el agua disponible. Asimismo, las cuencas hidrogrficas facilitan la percepcin del efecto negativo de las acciones del hombre sobre su entorno, evidencindolas en la contaminacin y en la calidad del agua evacuada por la cuenca, quedando claro, por cierto, que el agua es el recurso integrador y el producto resultante de la cuenca.

Es importante indicar que la cuenca hidrogrfica no es un simple plano de dos dimensiones, sino un espacio tridimensional limitado hacia arriba por la interfase del horizonte superior de sus suelos, sus superficies libres de agua y la parte acrea de su vegetacin con la atmosfera; y hacia abajo, por los estratos de su subsuelo que incluyen las aguas subterrneas, el regolith -es decir, material en partculas y fraccionado del suelo- y la roca subyacente, los que pueden ser afectados por los procesos naturales o antrpicos -0riginados por la accin del hombre- que tienen lugar en la cuenca o, a su vez, afectarlos. Se debe destacar el caso bastante comn de la no coincidencia entre la divisoria de aguas que se ubica en la superficie de la cuenca y la de sus aguas subterrneas.a. Divisiones de la cuenca hidrogrfica

La cuenca puede subdividirse de varias formas:

Subcuenta para denominar a las unidades de menor jerarqua, drenadas por un tributario del rio principal. Micro cuenca se emplea para definir las unidades hidrogrficas ms pequeas dentro de una cuenca principal. Esta subdivisin de las cuencas permite una mejor priorizacin de las unidades de intervencin o tratamiento.Microcuenca

Otra forma conocida de dividir las cuencas hidrogrficas, de clara aplicaci6n en las cuencas andinas y basada en la elevacin relativa de sus partes, da lugar a los tipos de cuenca alta, media y baja.

La parte alta: es conocida tambin como cabecera de la cuenca, cuenca de recepcin, cuenca hmeda o imbrifera y se considera, en general, la parte de la cuenca que, por su posicin, capta y almacena en los nevados y glaciares de sus cumbres y en las lagunas y represamientos de sus altiplanicies la mayor parte de los aportes de la precipitacin y tiene una cobertura vegetal tpica de pastos o bosques y menor presin demogrfica. A la parte media de la cuenca, de mayor pendiente relativa, con un caudal caracterizado por torrentes turbulentos, se le denomina tambin zona de transporte de sedimentos o de escurrimiento. La parte baja de la cuenca, de menor pendiente relativa, con un caudal de flujo continuo, cauce definido y amplia planicie de inundacin, suele llamarse cono de deyeccin o zona de depsito. En esta parte, el uso de la tierra es predominantemente agrcola, con gran presin poblacional, extensas reas urbanas e importante demanda de agua. La relacin entre la parte alta y la baja de las cuencas es generalmente conflictiva por los efectos negativos que suele tener el uso de los recursos en las zonas elevadas sobre las reas bajas.

Una divisin transversal de la cuenca, en sentido paralelo al curso del rio, da lugar a la identificacin de partes que tienen importancia prctica en la intervencin del hombre en ella con fines de manejo. De esta forma, observamos: El rea central de la cuenca conformada por el espacio de dominio del rio que incluye su cauce y su planicie de inundacin. A ambos lados continua el rea de valle, de ocupacin agrcola, con asentamientos rurales o urbanos. Seguida por las reas de laderas en las cuales se hallan los terrenos marginales para uso agrcola y poblacional tradicional.

Dentro de estas sub-unidades, cauce, valle y ladera, es posible identificar con mayor precisin las llamadas reas especficas de tratamiento.

b. Los componentes de la cuenca

Los componentes principales que determinan el funcionamiento de una cuenca son los elementos naturales y los de generacin antrpica. 1. Naturales: Los componentes biticos como: El hombre, la flora y la fauna. Los componentes abiticos como el agua, el suelo, el aire, los minerales, la energa y el clima.

2. Los elementos de generacin antrpica, o generados por el hombre, pueden ser: De carcter socioeconmico: la tecnologa, la organizacin social, la cultura y las tradiciones, la calidad de vida y la infraestructura desarrollada. Entre los elementos jurdico-institucionales tenemos las polticas, las leyes, la administracin de los recursos y las instituciones involucradas en la cuenca.

Los componentes abiticos y biticos estn condicionados por las caractersticas geogrficas (latitud, altitud), geomorfolgicas (tamao, forma, relieve, densidad y tipo de drenaje), geolgicas (orognicas, volcnicas y ssmicas) y demogrficasEn su evolucin y bsqueda de la satisfaccin de sus necesidades, el hombre origina los elementos antrpicos al reconocer y aprovechar los elementos de la oferta ambiental para satisfacer sus necesidades; aquellos elementos se vuelven recursos. Consecuentemente, el aprovechamiento de estos recursos produce impactos que pueden ser benficos o nocivos.

c. Las cuencas hidrogrficas del PerExisten tres grandes agrupaciones de cuencas hidrogrficas en el Per, llamadas con propiedad vertientes: la del Pacifico, la del Atlntico y la del lago Titicaca. La vertiente del PacificoTiene una longitud de 3.079,5 km, un ancho promedio de 110 km y una extensin de 279.689Km2 que cubre el 21,7% del territorio peruano. Est constituida por 53 ros que fluyen de noreste al suroeste, con excepcin del rio Santa, que tiene un rumbo inicial noroeste. Las cuencas se originan sobre los 4.000 msnm. Tienen un rgimen irregular y torrentoso que produce del 60 al 70% de la descarga total anual entre diciembre y marzo con periodos de estiaje o sequia el resto del ao. La vertiente del AtlnticoEsta vertiente, que aporta la totalidad de sus aguas al rio Amazonas, abarca un rea de 956.751 km2, que significa el 74,5% de la extensin del pas. Los ros de esta vertiente se originan tambin sobre los 4.000 msnm y estn alimentados por las fuertes precipitaciones que ocurren durante el verano y producen caudales de comportamiento irregular con crecidas notables entere octubre y marzo, con un periodo de vaciante el resto del ao que se pronuncia en forma notoria generalmente en julio y agosto. La vertiente del lago TiticacaEst formada por doce ros principales de drenaje radial y es compartida por Per y Bolivia. Considerando la superficie del lago, que se halla a una elevacin promedio de 3.809 msnm, esta vertiente tiene 48.775 km2, lo que significa 3,8% del territorio peruano. El origen de todos los ros esta entre los 4.000 y 6.000 msnm, salvo el del rio Desaguadero, que drena el lago hacia territorio boliviano. Las precipitaciones en la zona son marcadamente estacionales, originando tpicos escurrimientos irregulares y torrentosos que concentran de diciembre a abril entre el 60 y el 80% de las descargas anuales, presentndose el resto del ao sequias extremas.

d. Manejo De Cuencas

Se entiende por manejo de cuencas la aplicacin de principios y mtodos para el uso racional, integrado y participativo de los recursos naturales de la cuenca; fundamentalmente del agua, del suelo y de la vegetacin, a fin de lograr una produccin optima y sostenida de estos recursos con el mnimo deterioro ambiental, para beneficio de los pobladores y usuarios de la cuenca. En el manejo de la cuenca es importante la labor coordinada de las instituciones pblicas y privadas pertinentes.Los principios y mtodos empleados estn basados en ciencias como la hidrologa, la geologa, la ciencia del suelo, la aerotecnia y el cultivo de las plantas, la forestara, la ciencia de los pastos, la meteorologa, la ecologa, la geografa, la sociologa, la antropologa, la administracin, la economa y la informtica, entre las principales. Esta diversidad de especialidades hace que el manejo de cuencas sea una actividad necesariamente multi e interdisciplinaria y, sobre todo, transectorial.

IV. METODOLOGIAPARAMETROS DE LA CUENCA1. rea (A).-Es el rea plana (proyeccin horizontal) incluida su divisoria topogrfica.

2. Permetro (P).-Es la longitud de la curva cerrada correspondiente al Divortio Aquarum.

3. Longitud del Cauce Principal (L).-La longitud del cauce principal es un parmetro asociado con la geometra y tiempo de concentracin; intensidad de la escorrenta directa de la cuenca. Se mide con el curvmetro y se expresa en km, siendo la distancia que hay entre el punto emisor y el extremo final del tramo de igual orden que el de la cuenca.

4. Ancho Promedio (B).-Se obtiene dividiendo el rea de la cuenca por la longitud del curso principal.

Dnde: A: rea de la cuenca L: Longitud del cauce principal

5. Factor de Forma (F).-Es la relacin entre el ancho medio y la longitud axial de la cuenca. La longitud axial de la cuenca se mide cuando se sigue el curso del agua ms largo desde la desembocadura hasta la cabecera ms distante de la cuenca.

Donde: A: rea de la cuencaL: Longitud del cauce principalB: Ancho promedio6. Coeficiente de Compacidad (KC).-Es la relacin entre el permetro de la cuenca y la longitud de la circunferencia de un circulo de rea igual a la de la cuenca.

Donde: A: rea de la cuencaP: Permetro de la lnea de Divortio Aquarum.

7. Altitud media

Dnde:A : rea de la cuenca.Hi : Altitud de la curva i.Hi+1: Altitud de la curva i +1Ai : rea comprendida entre las curvas i e i +1

8. Altitud ms Frecuente.-Es el complemento de la curva hipsomtrica, puesto que es la representacin grfica de la distribucin de reas ocupadas por las diferentes altitudes. Las reas parciales, en porcentaje, se plotean en el eje de las abscisas versus las alturas en el eje de las ordenadas.La altitud ms frecuente est definida por la abscisa de mayor valor en la curva de frecuencia de altitudes.9. Pendiente de la Cuenca (SC).-Esta caracterstica controla en buena parte la velocidad con que se da la escorrenta superficial y afecta, por lo tanto, el tiempo que lleva el agua de la lluvia para concentrarse en los lechos fluviales que constituyen la red de drenaje de las cuencas.La pendiente de la cuenca, al igual que la geometra, juega un papel un papel muy importante en el tiempo de equilibrio o de concentracin y por lo tanto es de especial inters en la estimacin de mximas crecientes en un determinado punto del cauce. Dos cuencas similares de igual rea tienen menor tiempo de concentracin la que tiene mayor pendiente y viceversa, producindose en el primer caso los mayores gastos de escurrimiento instantneos. Siendo mayores tambin los problemas de erosin y transporte de sedimentos, sobre todo en terrenos desprotegidos de cobertura vegetal y suelos poco cohesivos

Donde:C: Equidistancia entre curvas de nivel.A: rea de la cuenca.Li: Longitud de cada curvaDESCRIPCIN DEL CRITERIO HORTON1. Delimitar la cuenca en la cual se va a trabajar.2. Luego de delimitar la cuenca, la misma que contiene curvas de nivel, procedemos a realizar lo siguiente:3. Siguiendo la orientacin del cauce principal se traza un una recta paralela a este para posteriormente cuadricularlas de acuerdo al siguiente criterio.rea de la cuenca: A

Si A 250 Km2 se utilizara un cuadriculado de por lo menos de 4 cuadrados por lado. Si A > 250 Km2 se tendr que aumentar necesariamente el nmero de cuadros.4. Con este cuadriculado se forma un sistema de ejes rectangulares (x , y) y se enumera cada eje originndose una coordenada a cada lnea del reticulado.5. Luego se mide la longitud de cada lnea del rectngulo en las direcciones x e y, contamos el nmero de intersecciones y tangentes de cada lnea de las curvas de nivel constante en las direcciones x e y.6. Procedemos a evaluar las pendientes de la curva en la direccin x e y para la cual utilizamos las ecuaciones que Horton propone:

; Dnde:Ex: Pendiente de la cuenca en la direccin X.Sy: Pendiente de la cuenca en la direccin Y.Nx: N Total de intersecciones y tangentes de las lneas del reticulado con las curvas de nivel en la direccin X.Ny: N Total de intersecciones y tangentes de las lneas del reticulado con las curvas de nivel en la direccin Y.D : Desnivel constante entre las curva de nivel.Lx: Longitud total de las lneas del reticulado comprendidas dentro de la cuenca en direccin X.Ly: Longitud total de las lneas del reticulado comprendidas dentro de la cuenca en direccin Y.7. Se determina el ngulo entre las lneas del reticulado y las curvas de nivel para aplicar la ecuacin de Horton y obtener la pendiente media de la cuenca:

Donde:SC : Pendiente de la cuencaL = Lx + LyN = Nx + Ny

10. Pendiente del Cauce Principal (So)-El conocimiento de este parmetro es tambin de suma importancia en el estudio del recurso hdrico con diversos fines, tales como: la ubicacin de obras de toma, evaluacin y optimizacin del potencial hidroenergtico, emplazamiento de presas, proteccin de riberas, ubicacin de puentes, etc.

Dnde:Li: Longitud de cada tramo de pendiente SiSi: Pendiente de cada tramo.

V. CLCULOS Y RESULTADOS

1. CALCULO DEL AREA PROYECTADA DE LA CUENCADel uso de software se obtuvo la siguiente rea: 152.44 Km2

2. PERMETRO DE LA CUENCADel uso de software se obtuvo la siguiente rea: 58251.22 Km

3. ANCHO PROMEDIO

Dnde: A: rea de la cuenca L: Longitud del cauce principal

4. FACTOR DE FORMA

Dnde:

F = Factor de forma (adimensional)

A = rea de la cuenca

L = Longitud de mximo recorrido

B = Ancho promedio de la cuenca. Se obtiene dividiendo el rea proyectada por la longitud de mximo recorrido.

B=Ac/LL= 23.423 km

B=152.4433m

F=0.2779

5. COEFICIENTE O NDICE DE COMPACIDAD

Kc =Coeficiente de compacidad

P =Permetro de la cuenca

D =Dimetro del crculo equivalente

A =rea de la cuenca

Kc=1.33

Clase de formaRangos de claseforma de la cuenca

Clase I1.0 a 1.25Casi redonda a oval-redonda

Clase II1.25 a 1.50Oval-redonda a oval-oblonga

Clase III1.50 a 1.75Oval-oblonga a rectangular-oblonga

como Kc= 1.60

Por lo tanto se trata de una cuenca: Oval-redonda a oval-oblonga

6. LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL Del software se ha obtenido la siguiente longitud de mximo recorrido:L= 23.423 km

7. ALTITUD MEDIA

Ai = AREAS PARCIALES Km2

A1 =1.31

A2 =13.245399

A3 =20.973159

A4 =29.977508

A5 =47.379366

A6 =10.366842

A7 =6.822997

A8 =5.197987

A9 =9.744255

A10=6.537682

rea total152.4433

CotaAA*H

28001.313668

300013.24539939736.197

320020.97315967114.1088

340029.977508101923.5272

360047.379366170565.7176

380010.36684239393.9996

40006.82299727291.988

41005.19798721311.7467

37509.74425536540.95625

37006.53768224189.4234Altura media

Sumatoria152.443309531735.66463488.087923488.09 km

ALTURA MEDIA DE LA CUENCA =3488.09 msnm8. CURVA DE FRECUENCIA DE ALTITUDESAREA TOTAL (A) =152.44 km2

COTA m.s.n.mAREA BAJO LA CURVAAREA ACUMULADA SOBRE LA CURVAPARTE LADO MAYOR DEL RECTANGULO EQUIVALENTE

PARCIALACUMULADOPARCIALACUMULADO

Km2%Km2Km2KmKm

Pto ms bajo H0000152.44 0.000.00

H16.1274.026.13146.3130.000.00

H213.258.6919.37133.071.961.97

H320.97313.7640.35112.0946.248.20

H429.97819.6770.3282.1179.9318.14

H547.37931.08117.7047.9837.2925.43

H67.5364.94125.2427.2026.4631.89

H710.3676.80135.6116.8356.1638.05

H86.8234.48142.4310.0124.4042.44

H910.0156.57152.4400.0742.52

9. PENDIENTE DE LA CUENCANUMERO DE LA LINEA DE LA MALLAINTERSECCIONESLONGITUDES (Km)

NxNyLxLy

0000.000.00

1033.572.07

2327.602.09

315613.807.85

4141015.8914.37

5161319.9317.40

6171424.5121.46

714720.8718.48

871410.9813.66

9474.3712.40

10020.006.35

11-0-0.64

12-0-0.00

SUMA PARCIALES9078121.52116.77

SUMA TOTAL168238.29

Luego tenemos:

D =0.2 Km

Sx =0.148123766

Sy =0.133595958

Promedio Aritmtico:0.140859862= 14.086%

Promedio Geomtrico:0.140672443= 14.067%

10. PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPALTRAMOS COTASPi -Pi-1Li Si(Li2/Si)(Li2/Si)1/2

T138002002174.070.0951379731.767167.97

T236002003367.780.06190985131.7813819.74

T334002003477.090.06210191894.3314498.00

T432002005652.390.04902954332.6930049.20

T530002009516.890.024309784996.1465648.95

T628002007777.510.032352297923.4448500.49

T7260025256.860.10677892.12823.34

2575

SUMA32222.59180507.69

0.18

Scp = 3.19%

Orden de corrienteN de cursosLongitud totalDensidad de drenaje

159158.910.53

23038.910.13

31521.180.07

41315.340.05

TOTALES117234.340.78

Area proyectada=299.49

CURVA HIPSOMTRICA Y CURVA DE FRECUENCIA ALTITUDESCURVA DE FRECUENCIAS DE ALTITUDES

|Cotas (m.s.n.m.)rea parcial bajo la curva (%)

CURVA HIPSOMETRICA

rea sobre la curva (Km2)Cotas (m.s.n.m.)

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Observamos las lneas divisorias de las aguas de una cuenca.

Calculamos los parmetros de la cuenca que son:

Parmetros geomorfolgicos de superficie y de relieve. rea proyectada de la cuenca = 299.49 km2 Permetro de la cuenca = 98.4 km rectangular-oblonga Longitud de Mximo Recorrido = 33 km Factor de Forma = 0.275 Coeficiente o ndice de Compacidad = 1.604, por lo tanto es Oval-oblonga a Altura media de la cuenca= 3418.57 msnm Altura ms frecuente Pendiente de la cuenca = 14.07% Pendiente del Curso Principal : Scp= 3.19%

Se recomienda: Los equipos a utilizar sean los ms adecuados y de precisin, con el fin de obtener resultados ms veraces, asimismo cada equipo deber contar con su certificado de calibracin correspondiente.

VII. BIBLIOGRAFIA

http://www.ingeba.org/lurralde/lurranet/lur06/06cruz/06cruz.htm H:\HIDROLOGIA\Cuencas Hidrogrficas ECOAGUA.mht http://transparencia.mtc.gob.pe/idm_docs/P_recientes/970.pdfMANEJO DE CUENCAS18