CAP 2 CUENCA HIDROGRAFICA 10oct2014.pdf

2012

DR. NESTOR LANZA MEJIA

FAMILIA LANZA MEITCHOUK

9/5/2012

CAP. 2: CUENCA HIDROGRAFICA

NELAME

HIDROLOGIA PARA INGENIEROS CIVILES CAPITULO 2: CUENCA HIDROGRAFICA

DR. NSTOR JAVIER LANZA MEJIA martes, 21 de abril de 2015 6:39:48 PM Pgina 13

Contenido

2. CUENCA HIDROGRAFICA ...................................................................................................................................................... 15

2.1 PRINICPALES RIOS EN NICARAGUA ................................................................................................................................... 15

2.1.1 PRINCIPALES VERTIENTES HACIA EL MAR CARIBE .................................................................................................... 16

2.1.2 PRINCIPALES VERTIENTES HACIA EL OCEANO PACIFICO .......................................................................................... 16

2.2 DELIMITACIN DE CUENCA .............................................................................................................................................. 17

2.2.1 PARTEAGUAS DE UNA CUENCA ................................................................................................................................ 18

2.2.2 CORRIENTE PRINCIPAL DE UNA CUENCA ................................................................................................................. 19

2.2.3 SUBDIVISIN DE LA CUENCA EN SUBCUENCAS ........................................................................................................ 19

2.2.4 APLICACIN DE SOFTWARE EN LA DELIMITACIN................................................................................................... 20

2.3 SISTEMA DE DRENAJE Y ROS DE LA CUENCA ................................................................................................................... 20

2.3.1 DESCRIPCIN DE PATRONES DE DRENAJE ............................................................................................................... 20

2.3.2 CARACTERSTICAS DE LAS REDES DE ROS ................................................................................................................ 21

2.3.3 ORDEN DE LAS CORRIENTES ..................................................................................................................................... 23

2.3.4 RGIMEN DE LOS ROS O NUMERO DE ESCURRIMIENTOS ....................................................................................... 23

2.3.5 DENSIDAD DE DRENAJE ............................................................................................................................................ 24

2.3.6 EXTENSIN MEDIA DE LA ESCORRENTA SUPERFICIAL ............................................................................................ 25

2.3.7 SINUOSIDAD DE LAS CORRIENTES ............................................................................................................................ 25

2.4 CARACTERSTICAS FSICAS DE LA CUENCA ........................................................................................................................ 26

2.4.1 REA, PERMETRO Y LONGITUD DEL CAUCE DE LA CUENCA .................................................................................... 26

A. REA Y PERIMETRO DE LA CUENCA .................................................................................................................... 26

B. LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL ...................................................................................................................... 27

2.4.2 FORMA DE LA CUENCA ............................................................................................................................................. 27

A. NDICE DE GRAVELUIS O DE COMPACIDAD ........................................................................................................ 27

B. FACTOR DE FORMA ............................................................................................................................................ 28

C. NDICE DE ALARGAMIENTO (IA) .......................................................................................................................... 28

D. COEFICIENTE DE MASIVIDAD (KM) ...................................................................................................................... 29

2.4.3 CARACTERSTICAS DEL RELIEVE ................................................................................................................................ 29

A. PENDIENTE DE LA CUENCA ................................................................................................................................. 29

B. INDICE DE PENDIENTE ........................................................................................................................................ 30

C. CURVA HIPSOMTRICA ....................................................................................................................................... 30

D. CIRVA DE REA DE FRECUENCIA ........................................................................................................................ 32

E. ELEVACIN MEDIA DE LA CUENCA ..................................................................................................................... 32

F. PENDIENTE DE LA CORRIENTE PRINCIPAL O DEL CAUCE .................................................................................... 33

G. RECTNGULO EQUIVALENTE .............................................................................................................................. 35



2.5 TIPO Y USO DE SUELOS ..................................................................................................................................................... 37

2.5.1 TEXTURA DEL SUELO ................................................................................................................................................ 37

2.5.2 USOS DE SUELOS ...................................................................................................................................................... 38

2.5.3 TIPOS DE SUELOS ..................................................................................................................................................... 39

A. ENTISOLES .......................................................................................................................................................... 39

B. VERTISOLES (SONZOCUITE) ................................................................................................................................ 39

C. INCEPTISOLES ..................................................................................................................................................... 39

D. MOLISOLES ......................................................................................................................................................... 39

E. ALFISOLES ........................................................................................................................................................... 39

F. ALFISOLES ........................................................................................................................................................... 39

G. ULTISOLES........................................................................................................................................................... 39

H. OXISOLES: ........................................................................................................................................................... 40

I. HISTOSOLES: ....................................................................................................................................................... 40

2.5.4 PENDIENTE DEL TERRENO DE LA CUENCA NO CANALIZADA. ................................................................................... 40

2.6 ANEXOS ............................................................................................................................................................................ 41

2.6.1 SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIN DE SUELOS SUCS ASTM D 2487. .............................................................. 41

2.6.2 USO DE SUELO ACTUAL EN MANAGU SEGN BASE DE DATOS MAGFOR. .............................................................. 42

2.6.3 USO DEL SUELO EN LA CIUDAD DE MANAGUA SEGN LA ALCALDIA DE MANAGUA ............................................... 43

2.6.4 SUBCUENCAS DE LA CUENCA SUR DE MANAGUA SEGUN LA ALCALDIA DE MANAGUA .......................................... 44

2.6.5 SISTEMA DE DREMAJE PLUVIAL DE MANAGUA SEGN LA ALCALDIA DE MANAGUA .............................................. 45

2.6.6 NIVELES ANUALES MAXIMOS HISTORICOS DEL LAGO DE MANAGUA SEGN INETER ............................................. 46

2.7 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................................................... 47



2. CUENCA HIDROGRAFICA

La cuenca hidrogrfica es la unidad bsica en el estudio hidrolgico. Una cuenca es una zona de

la superficie terrestre en donde las gotas de lluvias que caen sobre ella a ser drenadas por el

sistema de corrientes hacia un mismo punto de salida, llamado punto de cierre del estudio

hidrolgico. Desde el punto de vista de su salida, existen fundamentalmente dos tipos de cuencas,

Endorreicas donde su punto de cierre est dentro los lmites de la cuenca y en general es un lago

y Exorreicas donde su punto de cierre se encuentra en los lmites de la cuenca y est en otra

corriente o en el mar.

2.1 MAPA DE CUENCAS HIDROGAFICAS DE NICARAGUA



2.2 PRINICPALES RIOS EN NICARAGUA

La informacin hidrometeorolgica es la base principal para una evaluacin optima de los

recursos climticos e hdricos, tanto temporal como espacialmente. Durante el registro y proceso

de los datos, stos se ven afectados por diversos factores que causan la falta de homogeneidad en

la informacin, provocando en forma general errores de tipo aleatorio o sistemtico.

2.2.1 PRINCIPALES VERTIENTES HACIA EL MAR CARIBE

VERTIENTE DEL MAR CARIBE

CUENCA NOMBRE DE LA CUENCA AREA PRECIPITACION

N RIO PRINCIPAL ( KM2 )

MEDIA (mm)

45 RIO COCO 19,969.00 1,937

47 RIO ULANG 3,777.40 2,405

49 RIO WAWA 5,371.98 2,820

51 RIO KUKALAYA 3,910.25 2,800

53 RIO PRINZAPOLKA 11,292.40 2,586

55 RIO GDE

de MATAGALPA 18,445.00 2,095

57 RIO KURINWAS 4,456.76 2,725

59 ENTRE R. KURINWAS Y R. ESCONDIDO 2,034.20 3,564

61 RIO ESCONDIDO 11,650.00 2,722

63 ENTRE R.ESCONDIDO Y R.PTA. GORDA 1,592.96 3,710

65 RIO PUNTA GORDA 2,867.42 3,552

67 ENTRE R. PTA.GORDA Y R.San JUAN 2,228.86 4,510

69 RIO SAN JUAN DE NICARAGUA. 29,824.00 1,694

TOTAL 117,420.23

2.2.2 PRINCIPALES VERTIENTES HACIA EL OCEANO PACIFICO



VERTIENTE DEL PACIFICO

CUENCA NOMBRE DE LA CUENCA AREA PRECIPITACION

N RIO PRINCIPAL KM2

MEDIA (mm)

58 RIO NEGRO 1,428.00 1,859

60 RIO ESTERO REAL 3,690.60 1,682

62 ENTRE R. E. REAL Y V.COSIGUINA 429.00 1,881

64 ENTRE V.C. Y RIO TAMARINDO 2,950.66 1,670

66 RIO TAMARINDO 317.62 1,175

68 ENTRE RIO TAMARINDO Y RIO BRITO 2,768.69 1,357

70 RIO BRITO 274.00 1,316

72 ENTRE RIO BRITO Y RIO SAPOA 325.00 1,625

TOTAL 12,183.57

El ciclo hidrolgico, desde el punto de vista de una cuenca, se puede esquematizar como un

evento, el evento y la respuesta ocurren varios fenmenos que condicionan la relacin entre uno y

otra, y que estn controlados por las caractersticas geomorfolgicas de la cuenca y su

urbanizacin, las cuales pueden ser, a saber.

2.3 DELIMITACIN DE CUENCA

La delimitacin de una cuenca est en funcin del anlisis hidrolgico que puede ser

concretizado en el clculo del caudal mximo probable que puede ocurrir a travs de un puente o

una alcantarilla que es identificado como punto de cierre o la estimacin del recurso hdrico a

travs de un balance hdrico.

Desde este punto de cierre se inicia la delimitacin de la cuenca, identificando el cauce principal

de la cuenca, as como sus tributarios, o sea la forma de drenaje de la cuenca.



2.3.1 PARTEAGUAS DE UNA CUENCA

El Parteaguas es una lnea imaginaria formada por los puntos de mayor nivel topogrfico y que

separa la cuenca de las cuencas vecinas a travs de su punto de cierre. Dicho de otro modo, existe

una divisoria superficial o topogrfica, que demarca el rea de la que deriva el escurrimiento

superficial, o sea, esta lnea designa la lnea que separa las precipitaciones que caen en cuencas

inmediatamente vecinas, y que encaminan la escorrenta resultante para un u otro sistema fluvial.

Existe otra, que es determinada por la estructura geolgica, aunque a veces influida por la

topografa, una divisoria subterrnea que delimita el rea que atributa agua subterrnea a cada

sistema fluvial. Donde estas dos divisorias no son coincidentes, se dice que hay filtraciones o

escape, de cuenca o vertiente.

La situacin exacta de la divisoria subterrnea se desconoce por lo general. Se sabe que existe al

realizar los balances hidrolgicos de dos cuencas contiguas. La posicin de la divisoria

subterrnea no es fija, ni permanente por lo general, sino que cambia con el nivel del agua

subterrnea. Cuanto ms alto est el nivel del agua subterrnea, tanto ms coinciden

aproximadamente, las divisorias subterrnea y topogrfica. Cuanto ms desciende el nivel de

agua subterrnea, ms se alejaran las dos divisorias.



2.3.2 CORRIENTE PRINCIPAL DE UNA CUENCA

La Corriente o Cauce Principal de una cuenca es la corriente que pasa por la salida de la misma.

Las dems corrientes de una cuenca de este tipo se denominan corrientes tributarias. Todo punto

de cualquier corriente tiene una cuenca de aportacin, toda cuenca tiene una y sola una corriente

principal.

Las cuencas correspondientes a las corrientes tributarias o a los puntos de salida se llaman

cuencas tributarias o subcuencas. La corriente principal, desde su nacimiento a la boca o

desembocadura, se cuenta como una sola, despus, se suma los afluentes del siguiente orden

inferior, cada uno desde su nacimiento hasta su confluencia con la corriente principal y as

sucesivamente, hasta los afluentes de primer orden. La relacin entre el nmero de corrientes y el

rea drenada, proporciona una medida de la eficiencia del drenaje.

Entre ms corrientes tributarias tenga una cuenca, es decir, entre mayor sea el grado de

bifurcacin de su sistema de drenaje, ms rpida ser su respuesta a la precipitacin.

2.3.3 SUBDIVISIN DE LA CUENCA EN SUBCUENCAS

Cuando una cuenca es demasiado grande, no se puede aplicar unos mtodos (por ejemplo el

mtodo racional) para la determinacin del caudal mximo probable en su punto de cierre. Por lo

tanto, se hace necesario de dividir la cuenca en subcuencas, de esta forma aplicar mtodos ms

exacto (por ejemplo de transito de avenida).



El tamao de la subcuenca estar acorde del rea de la cuenca y del estudio del anlisis

hidrolgico. Segn el Ministerio de Transporte e Infraestructura (MTI), en su normativa estipula

un rea para la subcuenca est entre 3 a 5 Km2.

2.3.4 APLICACIN DE SOFTWARE EN LA DELIMITACIN

En la actualidad, en base a la tecnologa de punta computacional, existen herramientas para la

facilidad en la delimitacin de la cuenca con respecto a su punto de cierre. Se puede imaginar y lo

tedioso en la delimitar la cuenca hidrogrfica del Ro Coco, Rio Grande de Matagalpa, Rio San

Juan de Nicaragua con todos sus tributarios.

Estas herramientas computacionales, tales como el Arcgis, son utilizados para delimitar y

caracterizar una cuenca hidrogrfica. Por lo tanto, hoy da, se necesita como parte

complementaria aprender utilizar estas herramientas para realizar un anlisis hidrolgico.

2.4 SISTEMA DE DRENAJE Y ROS DE LA CUENCA

2.4.1 DESCRIPCIN DE PATRONES DE DRENAJE

En dependencia del punto de cierre de una cuenca su sistema de drenaje tipifica la cuenca en dos

formas:

1. Cuenca endorreica, el sistema de drenaje de la cuenca es hacia el interior, su punto de

cierre puede ser un lago.

2. Cuenca exorreica, el sistema de drenaje de la cuenca es hacia el exterior, su punto de

cierre puede ser el mar o una corriente de un rio.



El Sistema de Drenaje se relaciona a la cuenca segn el grado de bifurcacin de sus corrientes, es

decir, entre ms corrientes tenga una cuenca, ms rpida ser su respuesta a la precipitacin. El

tipo y distribucin de los cauces naturales es una caracterstica importante de toda cuenca de

drenaje.

La eficiencia del sistema de drenaje depende de las caractersticas del Hidrograma, por ejemplo,

si la cuenca esta drenada, la longitud y duracin del flujo sobre tierra son cortas, el escurrimiento

superficial se concentra rpidamente, los picos de avenidas son altos, y con toda probabilidad, el

caudal mnimo es consecuentemente bajo. Dicho de otro modo, cuanto ms eficiente es el

drenaje, tanto ms torrencial es el caudal y viceversa.

Otro factor importante para la hidrologa, es la naturaleza del suelo y las condiciones de la

superficie de la cuenca que es llevado a cabo por la naturaleza mediante el proceso de erosin, se

relaciona claramente y est regulado por la clase de materiales en que estos cauces han sido

abiertos.

2.4.2 CARACTERSTICAS DE LAS REDES DE ROS

En la hidrologa, la geomorfologa de la cuenca, o estudio cuantitativo de la forma del terreno

superficial, se utiliza para hacer medidas de similaridad geomtrica entre cuencas, especialmente

entre sus redes de ros.

Horton desarrollo un sistema para ordenar las redes de los ros y derivo algunas leyes al

relacionar el nmero y la longitud de los ros de diferente orden. El sistema de ordenamiento de

ros de Horton es como sigue:

1. Los canales reconocibles ms pequeos se designan como de oren 1; normalmente estos canales fluyen solo durante tiempo de invierno.

2. Cuando dos canales de orden 1 se unen, resulta un canal de orden 2 hacia aguas abajo; en general, cuando dos canales de orden i se unen, resulta un canal de orden (i+1).

3. Cuando un canal de orden bajo se une con un canal de orden mayor, el canal resultante hacia aguas abajo retiene el mayor de las dos rdenes.

4. El orden de la cuenca de drenaje es el mismo del rio a su salida, el mayor orden de la cuenca.



Para determinar correctamente, el orden de una corriente y hacer un anlisis completo de la red

de drenaje, es necesario disponer de un mapa de la cuenca con todos sus afluentes. Este mapa

debe incluir tanto los afluentes perennes como los intermitentes, pero no puede incluir los cauces

efmeros originados por la lluvia que no ha formado corrientes definidas.

En este mapa, cada corriente y sus afluentes deben ser numerados de acuerdo con su orden.

Generalmente la escala pertinente para estos tipos de mapas pueden ser de 1: 50 000.

El orden de una cuenca depende en mucho de la escala del plano utilizado para su

determinacin; en este sentido, las comparaciones entre una cuenca y otra deben hacer con

cuidado, especialmente cuando los planos correspondiente no estn a la misma escala o estn

editados por diferentes organismos. Casi siempre a mayor rea de cuenca, mayor nmero de

orden de corriente.

Por lo tanto, el cauce principal de una cuenca estara definido a travs de su orden de drenaje,

delimitada por su punto de cierre hasta el punto ms lejano con respecto a este, o sea, con un

orden de corriente igual a 1.



Determinando la longitud del cauce se puede clasificar como.

Clases de valores de longitudes del cauce principal

Rangos de longitud en kilmetros Clases de longitud del cauce

6.9 - 10.9 Corto

11 - 15 Mediano

15.1 - 19.1 Largo

FUENTE: MARCO METODOLOGICO DEL MTI

2.4.3 ORDEN DE LAS CORRIENTES

La Orden de Corrientes es un indicador del grado de bifurcacin en la cuenca, o sea, toda

corriente grande tiene afluentes importantes, cada uno de los cuales cuenta con sus propios

afluentes, y as sucesivamente, hasta que finalmente se llega a los ltimos ramales que no tienen

afluentes. Por regla general, cuanto mayor es la corriente, tanto mayor es el nmero de

ramificaciones o bifurcaciones. Es conveniente clasificar las corrientes segn el nmero de

bifurcaciones de los afluentes.

Clases de orden de corriente

Rango de ordenes Clases de orden

1 - 2 Bajo

2 - 4 Medio

4 - 6 Alto


2.4.4 RGIMEN DE LOS ROS O NUMERO DE ESCURRIMIENTOS

Horton encontr empricamente que la relacin de bifurcacin RB, o relacin del nmero Ni de

canales de orden i y el numero Ni+1 de canales de orden (i+1), es relativamente constante de un

orden a otro, o sea, que la Relacin de Bifurcacin:

Es la cantidad de afluentes naturales de la cuenca. Un mayor nmero de escurrimientos o canales

proporciona un mejor drenaje de la cuenca y por tanto, favorece el escurrimiento.

Los valores de escurrimiento se han agrupado en la siguiente tabla.



Clases de valores escurrimientos

Rangos de Escurrimientos Clases

0 - 17 Bajo

17 - 34 Medio

34 - 51 Alto


2.4.5 DENSIDAD DE DRENAJE

Es otro indicador til del grado de bifurcacin de una cuenca, que se define como relacin la

longitud total de canales o corrientes, Lij, por el rea total de la cuenca, A, o sea,

Dnde: Lij la longitud del rio j-esimo de orden i.

Si los ros se alimentan por flujo superficial de Horton des toda su rea contribuyente, entonces la

longitud promedio del flujo superficial, Lo, se da aproximadamente por:

Casi siempre a mayor rea de la cuenca, mayor nmero de orden de corriente. Un orden de

corriente alto o una densidad elevada refleja una cuenca altamente disectada, que responde

rpidamente a una tormenta.

Las densidades u rdenes de corrientes pequeas se observan donde los suelos son muy

resistentes a la erosin o muy permeables. La densidad de drenaje usualmente toma valores entre

0.5 km/km2 para cuencas con un drenaje pobre y 3.5 km/km

2 excepcionalmente bien drenadas.

Donde estos indicadores son elevados, los suelos se erosionan fcilmente o son relativamente

permeables, las pendientes son altas y la cobertura vegetal es escasa.

Las densidades u rdenes de corrientes pequeas se observan donde los suelos son muy

resistentes a la erosin o muy impermeables.

La densidad de drenaje vara en relacin inversa a la longitud del flujo sobre tierra y proporciona,

por lo menos, un indicio de la eficiencia del drenaje de la cuenca.



Clases de densidades de drenaje

Rangos de densidad Clases

0.1 1.8 Baja

1.9 - 3.6 Moderada

3.7 - 5.6 Alta


2.4.6 EXTENSIN MEDIA DE LA ESCORRENTA SUPERFICIAL

Se define como la distancia media en que el agua de lluvia tendra que escurrir sobre los terrenos

de una cuenca, en caso de que la escorrenta se diese en lnea recta desde donde la lluvia cay

hasta el punto ms prximo al lecho de una corriente de la cuenca. Si se usa el rectngulo

equivalente. La extensin media de la cuenca seria:

2.4.7 SINUOSIDAD DE LAS CORRIENTES

Es la relacin entre la longitud del rio principal medida a lo largo de su cauce L, y su longitud del

valle del rio principal medida en la lnea curva o recta Lt.

Este parmetro da una medida de la velocidad de la escorrenta del agua a los largo de la

corriente. Un valor de S menor o igual a 1.25 indica una baja sinuosidad. Se define entonces

como un rio con alineamiento recto.



2.5 CARACTERSTICAS FSICAS DE LA CUENCA

2.5.1 REA, PERMETRO Y LONGITUD DEL CAUCE DE LA CUENCA

A. REA Y PERIMETRO DE LA CUENCA

rea drenaje de la cuenca se define como la superficie, en proyeccin horizontal, delimitada por

el Parteaguas. Toda cuenca de drenaje est rodeada prcticamente por una divisoria o parteadas,

as llamada porque se trata de una lnea de separacin, que divide la lluvia que cae sobre dos

cuencas adyacentes, y dirige el consiguiente flujo superficial y subterrneo hacia una u otra red

fluvial.

En orden de magnitud, las escalas de los planos que se deben utilizar, para el trazado de la

divisoria de la cuenca, en funcin de su superficie, son:

Km2 1 100 1,000 5,000 10,000 25,000 Mayor de 25,000

Escala 1: 5,000 1: 10,000 1: 25,000 1: 50,000 1: 100,000 1: 200,000 1: 500,000

El conocimiento del parmetro A (rea de una cuenca) nos permite, adems del clculo de otras

variables morfomtricas, establecer una primera clasificacin entre diversas cuencas en orden a

su tamao, a la vez que conocer su valor nos permitir escoger de antemano la escala del mapa

ms idnea segn sea el tipo de estudio que se quiera realizar.

FUENTE: MARCO METODOLGICO DEL MTI

Clases de tamao de cuencas (km2).

Rangos de reas Clases de tamao

Menos de 25 Muy Pequea

25 a 250 Pequea

250 a 500 Intermedia Pequea

500 a 2500 Intermedia Grande

2500 a 5000 Grande

Ms de 5000 Muy Grande



B. LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL

Esta corresponde a la suma total de los n tramos del cauce principal considerado, su medida se obtiene directamente de los levantamientos planimtricos. Determinando la longitud del cauce

esta se puede clasificar como:

Clases de valores de longitudes del cauce principal

Rangos de longitud en Km Clases de longitud del cauce

6.9 - 10.9 Corto

11.0 - 15.0 Mediano

15.1 - 19.1 Largo

FUENTE: MARCO METODOLGICO DEL MTI (CORASCO, 2008)

2.5.2 FORMA DE LA CUENCA

A. NDICE DE GRAVELUIS O DE COMPACIDAD

Es otro ndice de la forma de la cuenca de drenaje, sugerido por Graveluis, que se define como la

relacin del permetro de cuenca con la longitud de la circunferencia de un circulo de rea igual a

de la cuenca (Acuenca = Acirculo).

Las condiciones del crculo: .

Cuando ms irregular sea la cuenca mayor ser su coeficiente de compacidad. Una cuenca

circular posee el ndice de compacidad mnimo, igual a uno. Hay mayor tendencia a las crecientes

en la medida en que este nmero sea prximo a la unidad.

Clases de valores de compacidad

Rangos de Ic Clases de compacidad

- 1.25 Redonda a Oval redonda

1.25 - 1.50 De Oval redonda a Oval Oblonga

1.50 - 1.75 De Oval Oblonga a Rectangular Oblonga




B. FACTOR DE FORMA

La forma de la cuenca de drenaje determina, principalmente, la proporcin en que el agua pasa a

la corriente principal, al seguir esta su curso desde las cabeceras a la desembocadura (punto de

cierre).

Aunque es muy difcil expresar numricamente la afectacin de la forma de la cuenca en el

rgimen de corriente, se han sugerido, el factor forma, para expresar la relacin del ancho

promedio B, con la longitud axial de la cuenca, L. Si , obtenemos el factor de forma:

La longitud axial se mide desde la boca, hasta el punto ms lejano de la cuenca. El ancho

promedio se obtiene al dividir el rea por la longitud axial.

Clases de valores de forma

Rangos de Kf Clases de Factor de forma

0.01-0.18 Muy poca achatada

0.18-0.36 Ligeramente achatada

0.36-0.54 Moderadamente achatada


El factor forma ofrece algn indicio de la tendencia a las avenidas, porque una cuenca, cuyo

factor forma es bajo, esta menos sujeta a crecientes que otra del mismo tamao pero con mayor

factor de forma.

Se ha encontrado que la forma, en cuanto afecta a las caractersticas del escurrimiento de una

cuenca, se relaciona con la distancia a lo largo de la corriente principal, que existe desde la boca,

a un punto adyacente al centro geogrfico de la cuenca.

C. NDICE DE ALARGAMIENTO (IA)

Este ndice propuesto por Horton, relaciona la longitud mxima encontrada en la cuenca, medida

en el sentido del ro principal y el ancho mximo de ella medido perpendicularmente; se lo

calcula de acuerdo a la frmula siguiente.

Dnde: Ia - ndice de alargamiento, Lm - Longitud mxima de la cuenca, l - Ancho mximo de

la cuenca.



Clases de valores de alargamiento

Rangos de Ia Clases de alargamiento

0.0 - 1.4 Poco alargada

1.5 - 2.8 Moderadamente alargada

2.9 - 4.2 Muy alargada


D. COEFICIENTE DE MASIVIDAD (KM)

Este coeficiente representa la relacin entre la elevacin media de la cuenca y su superficie de la

cuenca.

Este valor toma valores bajos en cuencas montaosas y altos en cuencas llanas.

Clases de valores de masividad

Rangos de Km Clases de masividad

0 - 35 Muy montaosa

35 - 70 Montaosa

70 - 105 Moderadamente montaosa


2.5.3 CARACTERSTICAS DEL RELIEVE

A. PENDIENTE DE LA CUENCA

Esta caracterstica controla en buena parte la velocidad con que se da la escorrenta superficial en

cada subcuenca, la cual se logra mediante un mapeo de pendiente del drenaje no canalizado y

afecta, por lo tanto, el tiempo que lleva el agua de la lluvia para concentrarse en los canales

fluviales que constituyen la red de drenaje de las cuencas. Este valor influye en la determinacin

del coeficiente de escorrenta de cada subcuenca.



B. INDICE DE PENDIENTE

El ndice de pendiente es el valor medio de las pendientes, se deduce del rectngulo equivalente y

viene dado por la expresin

Dnde: L longitud del lado mayor del rectngulo equivalente, H diferencia de altitud entre dos curvas de nivel consecutivas, B tanto por ciento de las superficies comprendidas entre cada dos curvas de nivel consecutivas respecto a la superficie total de la cuenca.

C. CURVA HIPSOMTRICA

Es la representacin grfica de relieve de una cuenca, o sea, es el estudio de la variacin de la

elevacin de los varios terrenos de la cuenca con referencia al nivel medio del mar (msnm). Esta

variacin puede ser indicada por medio de un grfico que muestre el porcentaje de rea de

drenaje que existe por encima o por debajo de varias elevaciones.

Dicho grafico se puede determinar por el mtodo de la cuadricula o planimetrando las reas entre

curvas de nivel o utilizar programas tales como, Arcgis, Arview o AutoCAD.

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 cotas

hallados, los valores menores de cota de cada intervalo de clase contra su correspondiente rea

acumulada.

Al valor de la cota mayor encontrada corresponde el cero por ciento del porcentaje de rea

acumulada y el valor de la cota mnima encontrada corresponde el ciento por ciento del

porcentaje de rea acumulada o sea el rea total de la cuenca.

La moda de una curva hipsomtrica es el valor ms frecuente (mayor rea) del intervalo de clase

de cota que se encuentra en una cuenca hidrogrfica, o sea, que con la curva hipsomtrica se

puede determinar la elevacin media de la cuenca.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

592-600 600-700 700-800 800-900 900-1000 1000-1100 1100-1200 1200-1300 1300-1400 1400-1483

% D

E A

RE

A D

E L

A C

UE

NC

A

INTERVALOS DE CLASE DE COTAS

CURVA HIPSOMETRICA



Las curvas hipsomtricas sirven, adems, para definir caractersticas fisiogrficas de las cuencas

hidrogrficas, tales como definir las zonas alta, media y baja con respecto a su punto de cierre.

En la grfica se observa:

La mayor frecuencia encontrada se da cercano al intervalo de la elevacin media de la cuenca de 1078.22 msnm.

Segn la distribucin de frecuencia de rea se puede determinar las tres zonas principales de la cuenca, zona baja comprendida de 592 900 msnm (30%), zona media desde 900 1200 msnm (58%) y zona alta de 1200 -1483 msnm (18%).

En el estudio de zona de inundacin, se debe hacer un trabajo cuidadoso en la zona baja con un 30% del rea de la cuenca propicio para urbanizaciones y valorar el factor de

riesgo en las subcuencas que estn en esta zona.

En la zona media con un 58% del rea de la cuenca se deber establecer un manejo integral de las subcuencas, tales como forestacin, un buen uso de suelo de las

subcuencas, establecer prcticas agrcolas para mitigar la escorrenta y la construccin de

microcuencas para regular la escorrenta superficial si lo amerita.

En la zona alta con un 18% del rea de la cuenca, hacer un estudio de riesgo desde el punto de vista de deslizamientos de laderas, se puede recomendar un plan turstico

recreativo.



D. CIRVA DE REA DE FRECUENCIA

Es la proporcin en % de la superficie total de la cuenca comprendida entre curva de nivel.

En la grfica se observa:

En la zona baja, el relieve es suave propicio para inundaciones y depsitos de sedimentos erosionados por la corriente en las zonas alta y media.

En la zona media, el relieve es pronunciado, donde la escorrenta puede aumentar su velocidad y forma crcavas considerables en el cauce principal, posiblemente se tendra

que proteger y el transporte de sedimento puede ser grande.

En la zona alta, el relieve es bajo, en la transicin hacia la zona media sera conveniente hacer un estudio de deslizamiento de laderas.

E. ELEVACIN MEDIA DE LA CUENCA

La elevacin media de una cuenca, es importante en relacin con la temperatura y la lluvia. Por

elevacin media de la cuenca se toma:

Dnde: Hi Altura media entre cada dos curvas de nivel consecutivas, Ai Superficie entre dos curvas de nivel consecutivas.

Se puede definir, tambin por un rectngulo de rea equivalente al rea limitada por la curva

hipsomtrica y los ejes de coordenadas. La altura del rectngulo representa la elevacin media.

2.63

4.92

12.19

20.23

38.42

21.56

0.05

1500-1350

1350-1200

1200-1050

1050-900

900-750

750-600

600-450

Distribucion de Frecuencia



Se debe tomar en que la altitud y la elevacin media de una cuenca son, tambin importantes por

la influencia que ejercen sobre la precipitacin, por diferencias de temperatura resultantes, ejerce

efecto sobre las prdidas de agua, todas ellas de naturaleza evaporativa y de transpiracin y,

consecuentemente, sobre el caudal medio.

Clases de desnivel altitudinal (msnm)

Rangos de elevacin en msnm Clases de elevacin

600 - 1220 Bajo

1221 - 1841 Mediano

1842 - 2462 Alto


F. PENDIENTE DE LA CORRIENTE PRINCIPAL O DEL CAUCE

Es uno de los indicadores ms importante del grado de respuesta de una cuenca a una tormenta.

Dado que est pendiente varia a lo largo del cauce, es necesario definir, una pendiente media,

para lo cual existen varios mtodos, a saber:

1. La pendiente media, S1 es igual al desnivel entre los extremos de la corriente dividido entre su longitud medida en planta.

2. La pendiente media Ponderada, S2 es la de una lnea recta que, apoyndose en el extremo de aguas debajo de la corriente, hace que se tengan reas iguales entre la curva

del perfil del cauce y arriba y debajo de dicha lnea. Este es un valor razonable.

3. La pendiente equivalente constante, S3 se calcula como de un canal de seccin transversal uniforme que tenga la misma longitud y tiempo de recorrido que la corriente

en cuestin, de acuerdo a la ecuacin de Manning y la velocidad cinemtica

El tiempo del recorrido del agua seria



El tiempo de recorrido varia en toda la extensin del curso de agua como el reciproco de la raz

cuadrada de las pendientes.

Ahora dividiendo el perfil de la corriente en un gran nmero de trechos rectilneos, se tiene la raz

cuadrada de la pendiente equivalente constante, la cual es la media harmnica ponderada de la

raz cuadrada de las pendientes de los diversos trechos rectilneos, tomndose como peso la

longitud de cada trecho.

La media harmnica de un conjunto de observaciones xi con i desde 1 hasta n es igual a:

(

)

Dnde:

[

]

Para hallar dicho valor se puede preparar un cuadro como:



Clases de valores de pendiente del cauce principal (m/m)

Rangos de pendiente Clases

0.01 - 0.05 Suave

0.06 - 0.11 Moderada

0.12 - 0.17 Fuerte


G. RECTNGULO EQUIVALENTE

Este ndice es introducido para poder comparar la influencia de las caractersticas de la cuenca

sobre la escorrenta. La caracterstica ms importante del rectngulo equivalente es que tiene

igual distribucin de alturas que la curva hipsomtrica original de la cuenca.

Se construye un rectngulo equivalente de rea igual a la de la cuenca, tal que el lado menor sea

l y el lado mayor L. Se sitan las curvas de nivel paralelas a l, respetando la hipsometra natural de la cuenca.

El permetro y el rea de la cuenca deber ser igual al permetro y rea del rectngulo

equivalente, o sea: , donde la longitud mayor del rectngulo equivalente es correspondiente + y corresponde a la longitud menor:



Si el ndice de compacidad de una cuenca, se puede expresar como:

, entonces la

longitud mayor del rectngulo equivalente seria:

[

]

[

]

Admitiendo solucin real para cuando Ic 1.12:

[ (

)]



2.6 TIPO Y USO DE SUELOS

Los suelos van influir en el fenmeno de la escorrenta. Son importantes su naturaleza, su color y

su tipo de vegetacin. Entre las impermeable es el suelo ms rpida es la escorrenta. Sin

embargo, no se puede hablar de un suelo 100% impermeable.

As como la precipitacin depende de las condiciones climatolgicas de la cuenca, la escorrenta

y las prdidas de precipitacin dependen de las caractersticas fsicas de la cuenca, entre las

cuales los suelos desempean un papel muy importante.

La escorrenta y las prdidas determinan el volumen de agua aportado en la cuenca, y la manera

como ese volumen de agua se distribuye en el tiempo.

2.6.1 TEXTURA DEL SUELO

Con respecto a su textura, el suelo no es totalmente homogneo, sino que se encuentra mezclado,

lo que da lugar a su curva granulomtrica.

Segn la clasificacin del sistema internacional de Atterberg, las fracciones del suelo se

clasifican segn sus dimetros.

Tipo de material del suelo de acuerdo con su tamao

Tipo de material Dimetro (mm)

Gravas 2

Arena gruesa 0.2 2

Arena fina 0.02 0.2

Limo 0.002 0.02

arcilla 0.002

La textura afecta en gran medida el proceso de infiltracin en el suelo. Los suelos con un

porcentaje elevado de arena suelen ser incapaces de almacenar agua suficiente, debido a que

tienen velocidades de infiltracin rpidas, en cambio los suelos que contienen una proporcin

mayor de partculas pequeas, por ejemplo las arcillas y los limos, son depsitos excelentes de

agua, de tal forma este tipo de texturas originan ms encharcamientos en las cuencas.

En Anexos se observa otra categorizacin del suelo segn su textura, la cual corresponde a la

clasificacin unificada de suelos (SUCS) cuyo sistema fue propuesto por Arturo Casagrande

como una modificacin y adaptacin ms general a su sistema de clasificacin propuesto en el

ao 1942.



En este sistema de clasificacin, los suelos se dividen en tres grupos principales: de partculas

gruesas, de partculas finas y altamente orgnicas. Para los dos primeros grupos las partculas del

suelo se distinguen mediante el cribado en el tamiz No. 200. Los suelos de partculas gruesas

corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los finos a los que lo pasan; y as, un suelo se

considera grueso si ms del 50% de las partculas del mismo son retenidas en el tamiz No. 200, y

fino si ms del 50% de sus partculas pasan dicho tamiz.

2.6.2 USOS DE SUELOS

El cambio del uso de suelo natural o rural a uso urbano produce importantes transformaciones,

como por ejemplo el aumento de la escorrenta superficial. El reemplazo de la vegetacin nativa

por zonas impermeables disminuye la efectividad de la evapotranspiracin e infiltracin

ocasionando el aumento en los volmenes de aguas de lluvias, y por ende mayores velocidades

de escurrimiento especialmente cuando se producen fuertes precipitaciones de tormentas lo que

ocasiona desbordes, inundaciones, erosin, difusin de entre otros efectos.

En la ciudad de Managua, se est produciendo un rpido crecimiento urbanstico que al

combinarse con la ocurrencia de fuertes precipitaciones invernales, concentradas en pocos das,

originan importantes impactos ambientales. Los efectos de una precipitacin extrema son de

diversa ndole, destacando inundaciones en los sectores topogrficamente ms deprimidos de la

ciudad, destruccin de viviendas de condiciones estructurales precarias, colapso de red de

alcantarillados y red de desages de aguas de lluvia, entre otros.

Otro uso comn de los suelos en la capital adems del urbano importante de destacar son los de

fines agrcolas cuyo uso en su mayora se da de forma indiscriminada, como consecuencia esta

prctica priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su proteccin contra la erosin del

agua y del viento.

En anexo se presenta un mapa de Managua con uso de suelo actual.



2.6.3 TIPOS DE SUELOS

En Nicaragua existe una variedad de suelos que son clasificados de acuerdo a sus caractersticas

fsicas y qumicas.

A. ENTISOLES

Son suelos minerales recientes, con horizonte superficial de colores claros u oscuros. Las texturas

varan de arenosos a arcillosos. No son aptos para la agricultura, su mayor uso es conservacin de

flora y fauna.

B. VERTISOLES (SONZOCUITE)

Suelos minerales recientes con horizonte superficial de poco espesor y muy bajo contenido de

materia orgnica. Estos suelos son formados por sedimentos en antiguos fondos lacustres o

lagunares. Su mayor uso bajo riego, son aptos para arroz, caa de azcar, sorgo, hortalizas, pasto

y bosque.

Son suelos minerales de desarrollo reciente, con horizonte superficial de poco espesor, muy

arcillosos, que durante la estacin seca se contraen y presentan grietas anchas y profundas y

durante la estacin lluviosa se expanden, tienen formacin de micro relieve en la superficie, son

de muy profundos a moderadamente profundos (que no tienen contacto rocoso a menos de 50 cm.

de profundidad), la fertilidad del suelo es de alta a baja, formados de sedimentos lacustres o

lagunares, de tobas, basaltos y otras rocas ricas en bases y fcilmente meteorizables, en

pendientes de 0-8%, tambin se encuentran en pendientes de hasta 15%.

C. INCEPTISOLES

Suelos minerales incipientes con horizontes superficiales de colores claros u oscuros, de texturas

gruesas moderadamente finas. Uso apto para cultivos anuales, semiperennes y perennes.

D. MOLISOLES

Suelos minerales con estado de desarrollo joven, incipiente y maduro. Uso apto para cultivos

anuales, semiperennes y perennes.

E. ALFISOLES

Suelos minerales maduros, con horizonte superficial de colores claros u oscuros y un subsuelo de

acumulacin de arcilla aluvial. Este suelo es apto para cultivos anuales, semiperennes y perennes.

F. ALFISOLES

Suelos minerales maduros, con horizonte superficial de colores claros u oscuros y un subsuelo de

acumulacin de arcilla aluvial. Este suelo es apto para cultivos anuales,semiperennes y perennes.

G. ULTISOLES

Suelos minerales maduros u seriles, con horizonte superficial de colores claros y oscuros, son

aptos para los cultivos perennes.



H. OXISOLES:

Descansan sobre un subsuelo grueso, de color rojo moderadamente estructurado. No son aptos

para la agricultura y la ganadera.

I. HISTOSOLES:

Suelos orgnicos con un horizonte superficial de gran espesor, que contiene ms del 20 por ciento

de materia orgnica. Por encontrarse inundados la mayor parte del ao nicamente son aptos para

la conservacin de la flora y fauna.

2.6.4 PENDIENTE DEL TERRENO DE LA CUENCA NO CANALIZADA.

Es la pendiente del terreno natural de la microcuenca que conforma la subcuenca donde el

escurrimiento superficial no es canalizado por una corriente principal y esta alimenta el

escurrimiento superficial canalizado por el cauce conformado por la subcuenca. Este factor

influye en la cuantificacin del coeficiente de escorrenta, que en una mayor pendiente del terreno

la respuesta de un evento de precipitacin tendra un tiempo de respuesta muy corto o viceversa.

2.7 ANEXOS

2.7.1 SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIN DE SUELOS SUCS ASTM D 2487.

Simbolo

de grupo

Cu 4 y 1 Cc Cc >3 GP

Ip< 4 o debajo de la linea "A" en la carta de

plasticidadGM

Ip> 7 o arriba de la linea "A" en la carta de

plasticidadGC

Cumple los criterios para GW y GM GW-GM

Cumple los criterios para GW y GC GW-GC

Cumple los criterios para GP y GM GP-GM

Cumple los criterios para GP y GC GP-GC

Cu 6 y 1 Cc 3 SP

Ip< 4 o debajo de la linea "A" en la carta de

plasticidad SM

Ip> 7 o arriba de la linea "A" en la carta de

plasticidad SC

Cumple los criterios para SW y SM SW-SM

Cumple los criterios para SW y SC SW-SC

Cumple los criterios para SP y SM SP-SM

Cumple los criterios para SP y SC SP-SC

Ip> 7 y se grafica en la carta de plasticidad arriba

de la linea "A" CL

Ip 7 y se grafica en la carta de plasticidad arriba

de la linea "A"CH

Ip



2.7.2 USO DE SUELO ACTUAL EN MANAGU SEGN BASE DE DATOS MAGFOR.



2.7.3 USO DEL SUELO EN LA CIUDAD DE MANAGUA SEGN LA ALCALDIA DE MANAGUA



2.7.4 SUBCUENCAS DE LA CUENCA SUR DE MANAGUA SEGUN LA ALCALDIA DE MANAGUA



2.7.5 SISTEMA DE DREMAJE PLUVIAL DE MANAGUA SEGN LA ALCALDIA DE MANAGUA



2.7.6 NIVELES ANUALES MAXIMOS HISTORICOS DEL LAGO DE MANAGUA SEGN INETER

2.8 BIBLIOGRAFIA

1. APARICIO MIJARES, Francisco J. Fundamentos de Hidrologa de Superficie. Limusa. Grupo Noriega Editores, 1992.

2. FERRO BERNAL, Froilan. Hidrologa General. Editorial Cientfico Tcnico, ciudad de la Habana, 1985.

3. CHOW, Ven Te; MAIDMENT, David R; MAYS, Larry W. Hidrologa Aplicada. McGraw-Hill, 1994.

4. MONSALVE SAENZ, German. Hidrologa en la ingeniera. 2da edicin, Alfa omega, 1999.

5. CALERO, Karen; GOMEZ, Lester. Monografa Diseo hidrulico para extensin del cauce las amricas 4 en el distrito VI de la ciudad de Managua. UCA, 2013.

Documents

CAP 2 CUENCA HIDROGRAFICA 10oct2014.pdf