View
236
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
MEDICION DE LOS PARAMETROSGEOMORFOLOGICOS DE LA CUENCA DEL RIO
CAJAMARQUINO
I. INTRODUCCIN.
La hidrologa como ciencia es una especialidad cientfica que tiene como finalidad
conocer, identificar, evaluar y proyectar a travs del estudio hidrolgico las
caractersticas y el comportamiento de una cuenca.
Las cuencas en estudio pueden ser de dos tipos llamadas cuencas hidrogrficas o
topogrficas cuya rea de influencia est delimitada por una mapa y las otras llamadas
cuencas hidrogeolgicas que estn relacionadas con el manejo de cursos de agua
subterrneas.
Estas reas geogrficas naturales y en algunos casos artificiales permiten captar el agua
de lluvia que es creada a travs de un ciclo natural llamado el ciclo hidrolgico. A partir
de ello podemos considerar que una cuenca es una unidad dinmica y natural de un
sistema hidrolgico que est ntimamente relacionado con las caractersticas
fisiogrficas y climticas de una regin, pas o continente. Tales caractersticas pueden
ser medidas y usadas como parmetros en los modelamientos computaciones como el
SIG las cuales junto con otras variables externas como la escorrenta, precipitacin ,
salinidad, infiltracin , cobertura vegetal , evapotranspiracin nos ayudan a obtener un
modelo matemtico que nos permitan predecir su comportamiento.
II. OBJETIVOS
Objetivo general
Delimitar la cuenca del rio Cajamarquino usando una carta nacional a escala
1:100000.
Determinar sus parmetros geomorfolgicos usando mapas a escala.
III. MARCO TEORICO
IV. METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTOS
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
IV.1.- DELIMITACION DE LA CUENCA
FIGURA N1. Identificacin de la red de drenaje superficial
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
FOTO N 1.Determinacion de los ptos ms altos de la cuenca
FOTO N 2. Determinacion del limite de la cuena
Una vez trazada la lnea divisoria, verificamos que esta lnea no corte a ningn flujo de
agua natural.
IV.2.- PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS DE LA CUENCA
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
A. AREA PROYECTADA DE LA CUENCA
Para calcular el are utilizamos el mtodo de la balanza analtica.
PASO 1. Construimos un molde de cartn de la cuenca y un molde de cartn
de un rectngulo con rea conocida.
FOTO N 3. rea de la cuenta delimitada y representada en un molde de
cartn.
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
PASO 2. Pesamos el molde de cartn de la cuenca y del molde del
rectngulo.
Peso del molde = M =
Peso del rectngulo = R
rea del rectngulo =0.04m
40000000
PASO 3. Aplicamos una relacin de proporcionalidad para ambos moldes
usando sus pesos y reas.
1520000000
10*152.0
04.0025.0
095.0
20.0*20.0
10
A
A
A
A
R
M
AREA PROYECTADA
Para un mejor clculo del permetro y del rea procedemos a usar el
programa de diseo AutoCAD.
Seleccionamos el permetro de la cuenca
rea = 1457513556.348 m2
1. PERMETRO (P)
Permetro = 190870.592 m
2. INDICE DE COMPACIDAD O COEFICIENTE DE GRAVELIUS
Calculando:
Kc = 0.2821(190870.592)(1457513556.348)12
Kc = 1.410
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
TABLA N 1: Tabla de comparacin del ndice de compacidad (rango de
clase) Vs Forma de la cuenca
Clase de Forma Rango de Clase Forma de la Cuenca
Forma I 1 a 1.25 Casi redonda a oval-redonda
Forma II 1.25 a 1.50 Oval- redonda a oval-oblonga
Forma III 1.50 a1.75 Oval-oblonga a rectangular-oblonga
Segn la Tabla N 1, deducimos que la cuenca en mencin es Oval Redonda
a oval- oblonga.
3. LONGUITUD DE MAXIMO RECORRIDO
Se determina con un hilo, recorrindolo sobre el cauce principal entre
el punto de afluencia y un punto sobre la divisoria de aguas que sea de
mxima distancia.
Medimos la longitud total que cubri el recorrido y le llevamos a la
escala natural.
Longitud del mximo recorrido = 72146.89 m
5. FACTOR DE FORMA.
Calculando el ancho promedio
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
=A
L= 1457513556.348 m2
72146.89 m
= 20202.029 m
Habiendo calculado el ancho promedio y la longitud de mximo
recorrido, procedemos a determinar el factor de forma:
=B
L= 20202.029 m
72146.89 m
= 0.28
Debido a que el factor de forma es pequeo, deducimos que la cuenca
en estudio estar expuesta a aumentos no significativos en sus caudales.
6. RECTANGULO EQUIVALENTE.
Rectngulo Equivalente
PERIMETRO 191283.41
AREA 1457915131.18
Kc 1.4132
a 18797.447
b 77559.209
AREA EN 2m LONGITUDES m COTA
A1 5081601.083 b1 A1/a 270.335 2400
A2 64500587.38 b2 A2/a 3431.348 2600
A3 199147268.6 b3 A3/a 10594.379 2800
A4 246672494.9 b4 A4/a 13122.659 3000
A5 225940979.7 b5 A5/a 12019.769 3200
A6 189756071.1 b6 A6/a 10094.779 3400
A7 197690591.2 b7 A7/a 10516.885 3600
A8 229506842.1 b8 A8/a 12209.469 3800
A9 59034951.3 b9 A9/a 3140.583 4000
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
A10 40529534.89 b10 A10/a 2156.119 4200
SUMA 1457860922.24200 77556.326
ERROR 54208.938 2.883
7. PENDIENTE DE LA CUENCA
Existen dos criterios por el cual determinar la pendiente:
Criterio de J.W. Alvord
1.- Analiza la pendiente existente entre curvas de nivel, trabajando con la faja definida
por las lneas medias que pasan entre las curvas de nivel, Para una de ellas la
pendiente es:
2.-Determinamos la simbologa para luego aplicar la frmula.
a1 = rea de la faja a, b, c, d, en m2.
w1 = ancho promedio de la faja a, b, c, d, en m.
L1 = longitud de la curva de nivel 62, en m.
S1 = pendiente promedio de la faja a, b, c, d, adimensional.
Sc = pendiente promedio de la cuenca, adimensional.
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
De = intervalo o desnivel constante entre curvas de nivel, en m.
A = rea o tamao de la cuenca, en m2.
Ln = longitud total de las curvas de nivel dentro de la cuenca, en Km.
3.- Formulas a aplicar.
=
=
As la pendiente media de la cuenca ser el promedio pesado de la
pendiente de cada faja en relacin con su rea:
= (. 11.1) + (
. 22
.2) + + (
.
.) =
. (1 + 2 ++ )
Finalmente tenemos:
=.
Siendo: S: Pendiente de la Cuenca
L: Longitud total de las curvas de nivel de la cuenca.
A: rea de la cuenca
criterio alvord
D ai li Wi Si si*ai
1 200 34791094.23 270.334641 128696.3969 0.00155405 54066.9282
2 200 131823928 3431.34828 38417.53076 0.00520596 686269.655
3 200 222909881.8 10594.3785 21040.39246 0.00950553 2118875.7
4 200 236306737.3 13122.6594 18007.53413 0.01110646 2624531.88
5 200 207848525.4 12019.7695 17292.22227 0.01156589 2403953.9
6 200 193723331.2 10094.7789 19190.44818 0.01042185 2018955.78
7 200 213598716.6 10516.8851 20310.0741 0.00984733 2103377.03
8 200 144270896.7 12209.4688 11816.31236 0.01692575 2441893.75
9 200 49782243.09 3140.58347 15851.27209 0.01261728 628116.694
suma 1435055354 75400.2066 15080041.3
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
S obtenido del libro usando
la tabla = 0.01050833
S para D constante = 200 0.01050833 PENDIENTE MEDIA DE LA
CUENCA
8. LONGITUD AL CENTROIDE.
Paso 1. Con una plomada y un pita del molde trazamos una lnea paralela
al eje de la plomada
Trazo por un punto una lnea en la direccin de la plomada
Paso 2. Con la misma plomada y otro punto del molde trazamos una
segunda lnea paralela al eje de la plomada
=(1 + 2 + 3 ++ ln)
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
Trazo por un segundo punto otra lnea en la direccin de la plomada.
Paso 3. Verificamos con un tercer paso si la direccin de plomada
coincide con el punto de interseccin de las dos lneas antes trazadas
Las lneas de cruce determinan el centroide la cuenca
LONGITUD 48832.86 m
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
9. TIEMPO DE CONCENTRACION
Tc = Tiempo de concentracin, en horas.
L = Longitud de mximo recorrido, Km.
Lc = Longitud al centroide, Km.
S = Pendiente del mximo recorrido (adim.)
C = Coeficiente que depende de la pendiente de la cuenca, vara entre 0.25 y
0.40, correspondiendo los valores ms bajos para pendientes ms altas y
viceversa
C 0.3
L (km) 72.146
Lc (km) 48.832
S 0.02516
TC 13.454
10. CURVA HIPSOMETRICA
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
Resulta de plotear el rea acumulada que queda por encima de cada curva de
nivel, en el eje de las abscisas versus las alturas correspondientes en el eje de las
ordenadas
11. CURVA DE FRECUENCIA DE ALTITUDES.
% PARCIAL (m) ACUMULADA (m)
0 0 0 1457860922.242 0 0
2600 5081601.083 0.34856556 5081601.083 1452779321.160 270.335 270.335
2800 64500587.38 4.424330634 69582188.46 1388278733.779 3431.348 3701.683
3000 199147268.6 13.66023779 268729457.1 1189131465.179 10594.379 14296.061
3200 246672494.9 16.92016647 515401952 942458970.279 13122.659 27418.721
3400 225940979.7 15.4981162 741342931.7 716517990.579 12019.769 39438.490
3600 189756071.1 13.01606129 931099002.8 526761919.479 10094.779 49533.269
3800 197690591.2 13.56031897 1128789594 329071328.279 10516.885 60050.154
4000 229506842.1 15.74271171 1358296436 99564486.186 12209.469 72259.623
4200 59034951.3 4.049422712 1417331387 40529534.886 3140.583 75400.207
2156.119 77556.326
77556.326
SUMA 1457860922.242
AREAS A CUMULADAS AREAS PARCIALES
AREA BAJO LA CURAVACOTA m.s.n.m
AREAS QUE QUEDAN
SOBRE LAS CURVAS
PARTE LADO MAYOR DEL
RECTANGULO EQUIVALENTE
Por ms bajo
de 2400
2.780068679Por ms alto de
4400 40529534.89 1457860922.242 0.000
2 2 2
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
12. CALCULO DE LA ALTURA MEDIA DE LA CUENCA
1 Calculamos la altura media de la cuenca.
Dnde:
H= Altura media de la cuenca
A= rea de la cuenca
=
=
2 Clculos
ALTURA MEDIA DE LA CUENTA
Ai = AREAS PARCIALES km2 Hi = ALTURAS PARCIALES m.s.n.m. H=Ai*Hi
i
N
i
iH
1
1
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
A1= 5.081601083 H1= 2500 12704.0027
A2= 64.50058738 H2= 2700 174151.586
A3= 199.1472686 H3= 2900 577527.079
A4= 246.6724949 H4= 3100 764684.734
A5= 225.9409797 H5= 3300 745605.233
A6= 189.7560711 H6= 3500 664146.249
A7= 197.6905912 H7= 3700 731455.187
A8= 229.5068421 H8= 3900 895076.684
A9= 59.0349513 H9= 4100 242043.3
A10= 40.52953489 H10= 4300 174277
AREA TOTAL
Km2=
1457.860922 4981671.06
ALTURA MEDIA DE LA CUENTA H 3417.109945 msnm
13. PENDIENTE DEL CURSO PRINCIPAL
se calcul las distancias parciales entre las curvas maestras , luego se
determin las distancias acumuladas, corrigindolas con el error
producido comparndolo con la longitud de mximo recorrido, para
finalmente graficar el perfil del cauce del rio, con la longitud de mximo
recorrido.
MTODO DE UN SOLO TRAMO
LONGITUD km COTA
0.00 2250
10.95508 2400
29.66863 2600
47.71331 2800
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
57.04211 3000
60.77321 3200
65.75788 3400
68.57689 3600
70.46677 3800
72.14699 3960
PENDIENTE DEL
CAUCE
0.02370161
PENDIENTE
DEL CAUCE
0.02370161
MTODO DE LAS REAS COMPENSADAS
Es el ms usado
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00
CO
TA m
snm
LONGITUD EN km
PERFIL LONGITUDINAL DEL RIO
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
Longitud
(Km)
Elevacin
0 3960
1.68022 3800
3.5701 3600
6.38911 3400
11.37378 3200
15.10488 3000
24.43368 2800
42.47836 2600
72.14699 2400
S = 0.0117815
14. COEFICIENTE DE MASIVIDAD.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 10 20 30 40 50 60 70 80
CO
TAS
DISTANCIA EN km
ELEVACION VS LONGITUD
A2A1=A2A1
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
H 3417.10995
A(Km) 1457.86092
Cm =
2.34392E-
06
15. COEFICIENTE OROGRAFICO.
Es el producto de la altitud media por el coeficiente de masividad.
H: ALTURA MEDIA DE LA CUENCA
A: AREA PROYECTADA
H 3417.10995
A(Km) 1457.86092
Co = 0.008009434
16. POTENCIAL DE DEGRADACION DE LA CUENCA
E = Prdida de suelo o degradacin especfica, Tn/Haxao
P* = Precipitacin del mes de mxima pluviosidad, mm.
P = Mdulo pluviomtrico promedio anual, mm.
C0 = Coeficiente orogrfico, en %
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
17. ORIENTACION DE LA CUENCA.
Las cuencas con orientacin N - S y viceversa, es decir, aquellas cuyas aguas del
curso principal corre hacia el Sur o hacia el Norte, no reciben insolacin uniforme
en las dos vertientes durante el da; en cambio las cuencas con orientacin E - O
y viceversa, es decir, aquellas cuyas aguas del curso principal corre hacia el Oste
o hacia el Este reciben insolacin mas o menos uniforme en las dos vertientes
durante todo el da.
18. NUMERO DE ORDEN DE UN CAUCE
Del anlisis de la red Hidrogrfica asignamos los valores de los rdenes a
cada tributario obteniendo un valor total de quinto orden.
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
19. RELACION DE CONFLUENCIAS.
Para que una cuenca determinada, el nmero de ros de cada orden forma una
serie geomtrica inversa cuyo primer trmino es la unidad y la razn es la
relacin de confluencias que se obtiene dividiendo el nmero total de ros de
cierto orden por el nmero total de ros de orden inmediatamente superior.
rc = relacin de confluencias (parmetro adimensional)
Nr = nmero total de ros
N = orden de la cuenca o del cauce principal:
ni = nmero total de cursos i
ni +1 = nmero de cursos de orden inmediatamente superior, i+1
n1 131
n2 69
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
n3 27
n4 29
n5 3
N 5
rc1 1.89855072 Nr1 9.4516129
rc2 2.55555556 Nr2 7.57142857
rc3 0.93103448 Nr3 -53
rc4 9.66666667 Nr4 5.46153846
20. RELACION DE LONGITUDES.
Relacin de longitudes
rL = relacin de longitudes (parmetro adimensional)
Li = longitud media de todos los ros de orden i
Li+1 = longitud media de todos los ros de orden i -1
L1 2711.426244 rl1 0
L2 1492.610493 rl2 0.550489063
L3 2435.299248 rl3 1.6315705
L4 2476.428048 rl4 1.016888602
L5 2791.816067 rl5 1.127356019
PROMEDIO 1.081576046
21. DENSIDAD DE DRENAJE
La densidad de drenaje, se define como la relacin entre la longitud de todos los
cursos de la cuenca y su rea correspondiente.
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
D = densidad de drenaje (Km/Km2)
Lj = longitud total de los cursos de cada orden
A = rea de la cuenca
N = orden del cauce principal
L1 355196.8379
L2 102990.124
L3 65753.0797
L4 71816.4134
L5 8375.4482
SUMATORIA 604131.9032
AREA 1457915131
D 0.000414381
VII.- RESULTADOS
PARMETROS clculos
1. REA PROYECTADA 1457513556.348 m2
2. PERMETRO 190870.592 m
3. NDICES DE COMPACIDAD O COEFICIENTE DE GRAVELIUS Kc = 1.410
4. LONGUITUD DE MAXIMO RECORRIDO 72146.89 m
5. FACTOR DE FORMA. = 0.28
6. RECTANGULO EQUIVALENTE. A = 18797.447
B = 77559.209
7. PENDIENTE DE LA CUENCA 0.01050833
8. LONGITUD AL CENTROIDE. 48832.86 m
9. TIEMPO DE CONCENTRACION 13.454
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
10. CALCULO DE LA ALTURA MEDIA DE LA CUENCA 3417.109945 msnm
13. PENDIENTE DEL CURSO PRINCIPAL 0.02370161
14. COEFICIENTE DE MASIVIDAD 2.34392E-06
15. COEFICIENTE OROGRAFICO 0.008009434
16. POTENCIAL DE DEGRADACION DE LA CUENCA
17. ORIENTACION DE LA CUENCA. SUR ESTE
18. NUMERO DE ORDEN DE UN CAUCE N 5
19. RELACION DE LONGITUDES. 1.081576046
20. DENSIDAD DE DRENAJE 0.000414381
VIII.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
Se logr determinar los parmetros geomorfolgicos de la cuenca
Identificamos las variables o acciones externas de entradas y salida como ests
estn ligadas a la forma y relieve de una cuenca
Como influyen los parmetros geomorfolgicos en las variables de entrada y
salida de una cuenca como son la precipitacin, escorrenta directa, infiltracin,
evapotranspiracin, etc.
Mantenindose constante los parmetros geomorfolgicos.
Adems son de gran importancia en
RECOMENDACIONES
Determinar ms parmetros geomorfolgicos en la determinacin para la mejor
compresin de estos.
Verificar la influencia de cada parmetro en las variables de la cuenca
(precipitacin, infiltracin, etc.)
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
La realizacin de una prctica de campo para la mejor comprensin de los
parmetros geomorfolgicos.
IX.- BIBLIOGRAFA
Apuntes de clase
Libro de manejo de cuencas del ingeniero Oswaldo Ortiz
http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/oguerre/4_Geomorfologia.pdf
X.- ANEXOS
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
MANEJO DE CUENCAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
INGENIERA CIVIL UNC
Recommended