Cuenca hidrologica

CUENCA HIDROLÓGICA

UNIDAD I

PROFESOR: Ing. Jorge Quintal

EQUIPO: Escudero Nájera Fernanda Abril

Esquivel Gómez Nhilce Nahomi

Mercader Alonso Andrea Margarita

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL

Ingeniería Civil 7ºC

Chetumal Quintana Roo a 18 de Septiembre de 2012

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE

CHETUMAL

UNIDAD I. CUENCA HIDROLÓGICA HIDROLOGÍA SUPERFICIAL

1

ÍNDICE

ÍNDICE ............................................................................................................................................ 1

BALANCE HIDROLÓGICO ............................................................................................................... 2

1.1.1 CICLO HIDROLÓGICO ........................................................................................................ 2

1.1.2 ECUACIÓN DE BALANCE HIDROLÓGICO ........................................................................... 3

PROPIEDADES ................................................................................................................................ 5

1.2.1 DEFINICIONES .................................................................................................................. 5

1.2.2 DETERMINACIÓN DE LA CUENCA ..................................................................................... 6

1.2.3 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS .................................................................................. 6

1.2.4 IMPORTANCIA DE LOS RECURSOS HIDROLÓGICOS .......................................................... 8

GLOSARIO .................................................................................................................................. 9

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................ 9


2

BALANCE HIDROLÓGICO

1.1.1 CICLO HIDROLÓGICO

El ciclo hidrológico, como ya se mencionó, se considera el concepto fundamental de la

hidrología. De las muchas representaciones que se pueden hacer de él, la más

ilustrativa es quizás la descriptiva.

Como todo ciclo, el hidrológico no tiene ni principio ni fin; y su descripción puede

comenzar en cualquier punto. El agua que se encuentra sobre la superficie terrestre o

muy cerca de ella se evapora bajo el efecto de la radiación solar y el viento. El vapor de

agua, que así se forma, se eleva y se transporta por la atmósfera en forma de nubes

hasta que se condensa y cae hacia la tierra en forma de precipitación. Durante su

trayecto hacia la superficie de la tierra, el agua precipitada puede volver a evaporarse

o ser interceptada por las plantas o las construcciones, luego fluye por la superficie

hasta las corrientes o se infiltra. El agua interceptada y una parte de la infiltrada y de la

que corre por la superficie se evapora nuevamente. De la precipitación que llega a las

corrientes, una parte se infiltra y otra llega hasta los océanos y otros grandes cuerpos

de agua, como presas y lagos. Del agua infiltrada, una parte es absorbida por las

plantas y posteriormente es transpirada, casi en su totalidad, hacia la atmósfera y otra

parte fluye bajo la superficie de la tierra hacia las corrientes, el mar u otros cuerpos de

agua, o bien hacia zonas profundas del suelo (percolación) para ser almacenada como

agua subterránea y después aflorar en manantiales, ríos o el mar.

NUBES Y VAPOR DE AGUA

AGUA DULCE ALMACENADA EN

HIELO Y NIEVE

FLUIDO POR LA SUPERFICIE FILTRACIÓN

VAPOR DE

AGUA

PERCOLACIÓN

HUMEDAD DEL

SUELO

AGUA DULCE

EMBALSADA

CAPA FREÁTICA

ROCA

FLUJO

SUBTERRÁNEO

DE AGUA

AGUA

ALMACENADA

EN OCÉANOS

EVAPOTRANSPIRACIÓN

EVAPORACIÓN


3

1.1.2 ECUACIÓN DE BALANCE HIDROLÓGICO

El balance hidrológico se refiere a los movimientos que realiza el agua durante todo su

ciclo y tiene como propósito saber la cantidad de agua en cada una de las etapas del

mismo.

El balance hidrológico se basa en el axioma de Lavoisier el cual menciona que

“nada se crea ni se destruye, solo se transforma”, que además es la base de la

ecuación de la continuidad, y describe perfectamente los cambios por los que pasa el

agua.

Algunos de los usos más importantes de conocer el balance hidrológico de una

región son:

Conocer el volumen anual de escurrimientos o excedentes.

Saber el periodo en que se produce el excedente y por tanto la infiltración o recarga del acuífero.

Determinar el periodo en que hay sequias y calcular la demanda en ese periodo.

Para establecer el balance hidrológico se debe analizar las entradas y salidas del

sistema que se desea analizar y es necesario tomar en cuenta todo el ciclo del agua

incluyendo no solo las acciones donde se evapora y condensa para regresar a su

estado líquido, sino también las infiltraciones, evapotranspiración y circulación

hipodérmica. Deduciendo asi que:

Entradas – Salidas = Variación de almacenamiento

La precipitación se puede definir de manera general, representado

matemáticamente de la siguiente forma:

P= E+ R + I + e

Donde:

P= precipitaciones atmosféricas

E= evapotranspiración

R= aguas de escurrimiento

I= agua de infiltración

e= error cometido en las estimaciones

Para poder aplicar esta ecuación hay que tener en cuenta dos condiciones importantes:

Unidad hidrogeológica: es decir, que todas las aguas que se miden y comparan

pertenezcan al mismo acuífero.

Período de tiempo: el período de medición deberá de ser de al menos un año.

De modo más concreto podríamos reescribir la ecuación de forma que abarque todas las

fuentes y sumideros de la zona en estudio de la siguiente forma:


4

e = P + Qse + Qte - E - Qss - Qts - ΔS

Donde:

e = error de cierre

P = aportación pluviométrica

Qse = caudal superficial entrante

Qte = caudal subterráneo entrante

E = evapotranspiración real

Qss = caudal de superficie saliente

Qts = caudal subterráneo saliente

ΔS = variación del almacenamiento (final - inicial). En condiciones ideales de medida debe ser

igual al error de cierre.

Para realizar un balance hídrico lo principal es la adquisición de datos, por lo cual se requiere

que ésta se haga de la forma más precisa posible.

Se deben recoger datos de:

Precipitación (P): Se mide por la altura que alcanzaría sobre una superficie plana y

horizontal, antes de sufrir pérdidas. Para determinarla se usan los pluviómetros y la

unidad de precipitación es el milímetro de altura (1 mm).

Evapotranspiración (ET): Se determina mediante cálculos basados en la temperatura y

humedad de la atmósfera y del suelo.

Escurrimiento superficial o directo (ED): Se determina por aforos de cursos fluviales

Escurrimiento subterráneo o base (ES): Se calcula por diferencia, una vez conocidos

los demás términos del balance hídrico, o por cálculos y experiencias basados en la

porosidad y permeabilidad de diferentes rocas.


5

PROPIEDADES

1.2.1 DEFINICIONES DIFERENTES DEFINICIONES DE CUENCAS HIDROLÓGICAS.

Existen diferentes definiciones que dependen del autor y de la profundidad, a continuación

damos unos ejemplos.

La cuenca tributaria a un valle queda determinada por el área comprendida dentro de la línea divisoria de las aguas, la cual separa una vertiente de las otras. (Gómez y Aparicio, 1980. p. 334)

Área más alta de determinado punto de referencia de una corriente de agua cuya escorrentía o escurriemiento contribuye al volumen de esa corriente (Foster,..1981,..p.394)

El área total de terrenos sin consideración a su tamaño situada aguas arriba de un determinado punto sobre una corriente de agua y que aporta aguas de escurrimiento superficial al volumen de agua que pasa por ese punto. ( )

Territorio cuyas aguas afluyen todas a un mismo río, lago o mar. (Diccionario de la Real Academia de la Lengua)

Unidad natural definida por la existencia de la divisoria de las aguas en un territorio dado. Las cuencas hidrográficas son unidades morfográficas superficiales. Sus límites quedan establecidos por la divisoria principal de las aguas de las precipitaciones; también conocido como “parteaguas”. El parteaguas, teóricamente, es una línea imaginaria que une los puntos de máximo valor de altura relativa entre dos laderas adyacentes pero de exposición opuesta; desde la parte más alta de la cuenca hasta su punto de emisión, en la zona hipsométricamnente más baja. Al interior de las cuencas se pueden delimitar subcuencas o cuencas de orden inferior. Las di visorias que delimitan las subcuencas se conocen como parteaguas secundarios. (Instituto Nacional de Ecología)

A los efectos de la presente ley se entiende por cuenca hidr ográfica el territorio en que las aguas fluyen al mar a través de una red de cauces secundarios que convergen en un cauce principal único. La cuenca hidrográfica, como unidad de gestión del recurso, se considera indivisible. (Ley de Aguas de España -art. 16- aprobada el 20 de julio de 2001)

Superficie de la tierra firme, delimitada por líneas divisorias de aguas, donde queda comprendida una corriente principal y todos sus afluentes. (Diccionario geomorfológico, UNAM. 1989)


6

1.2.2 DETERMINACIÓN DE LA CUENCA

Lo primero que hay que hacer es definir sobre el cauce el punto donde cerrará la cuenca, es decir, el lugar por donde cuantificaremos el escurrimiento. A este punto se le denomina desembocadura. Para iniciar la determinación siempre es conveniente destacar las curvas que mas sobresalen, de tal manera que nos permitan interpretar de una vista rápida hacia donde “corren” en forma general los escurrimientos. La línea divisoria de aguas es la línea imaginaria que une los puntos más altos del relieve entre dos corrientes fluviales, y ella nos va a permitir separar las corrientes que fluyen hacia adentro de la cuenca con las que fluyen hacia afuera, el análisis que debemos realizar a partir del punto de desembocadura, primero hacia un lado hasta la parte más alta y luego, nuevamente, desde el punto de desembocadura por el otro lado, hasta unirla con el primer trazo. Si esto se nos complica, entonces antes de iniciar el trazo del parte aguas será conveniente dibujar todos los escurrimientos que fluirán hacia el punto de desembocadura.

1.2.3 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS

Para estudiar las características descriptivas de los rasgos físicos de una cuenca hidrológica se requieren métodos cuantitativos (cantidad) y cualitativos (cualidad o calidad). Para los cuantitativos, es fundamental definir parámetros que representen algunas características particulares importantes, que pueden ofrecer una información relevante acerca de las variaciones o tipos de cambios y los procesos hidrológicos. Los siguientes son algunos de los parámetros característicos de mayor interés: Parteaguas: Línea imaginaria formada por los puntos de mayor nivel topográfico y que separa dos cuencas contiguas o próximas una de otra. Área de la cuenca: Es la proyección del parteaguas a un plano horizontal, caracterizándose así el tamaño de la cuenca. El valor del área se obtiene de los mapas topográficos a través del uso del planímetro o de otros métodos. Corriente principal: Es la corriente de mayor longitud que pasa por la salida de la cuenca hidrológica. Corrientes tributarias: Serie de corrientes tributarias con un diferente grado de división en dos ramas.


7

Orden de corrientes: Se determina a partir del grado de división en ramas de las corrientes tributarias.

a) Corriente de orden 1 es un tributario sin ramificaciones; b) Corriente de orden 2 solo tiene corrientes de orden uno; c) Y así sucesivamente dos corrientes de orden 1 forman una de orden 2, dos

corrientes de orden 2 forman una de orden 3, dos corrientes de orden 3 forman una de orden 4, etc.

Longitud del eje mayor de la cuenca: Es la máxima longitud que va desde el punto de la descarga o salida de la cuenca al punto más lejano de la cuenca. Este parámetro es importante, ya que da una idea de la forma de la cuenca. Los procesos hidrológicos, por ejemplo el escurrimiento superficial, responden de manera diferente en una cuenca alargada que a la que se aproxima a una forma circular. Ancho de la cuenca: Es la longitud perpendicular a la longitud del eje mayor de la cuenca y para su estimación se miden las longitudes perpendiculares representativas de cada parte de la cuenca, tomando como referencia la recta que se ha trazado para la longitud del eje mayor. Orientación de la cuenca: Es el ángulo de orientación a partir del norte geográfico y para su determinación se toma como punto de referencia la descarga o salida de la cuenca y utilizando la recta que representa a la longitud del eje mayor, se determina el ángulo de la orientación a partir del norte geográfico. Este parámetro es importante, ya que los sistemas de circulación atmosférica son fundamentales en lo que respecta al régimen pluviométrico de una cuenca. Índice de forma: Es la relación del perímetro de la cuenca entre el perímetro que tendría un círculo con el mismo valor de área. Con este parámetro se determina cuanto se aleja la forma de la cuenca de un círculo. Relación de alargamiento: Es la relación del diámetro de un círculo que tiene el mismo valor de área de la cuenca entre la longitud del eje mayor.


8

1.2.4 IMPORTANCIA DE LOS RECURSOS HIDROLÓGICOS

La actividad humana y los factores naturales están agotando los recursos hidrológicos disponibles. Aunque en la última década la sociedad se ha ido concienciando de la necesidad de mejorar la gestión y la protección del agua, los criterios económicos y los factores políticos todavía tienden a dirigir todos los ámbitos de la política del agua. La ciencia y las mejores prácticas a menudo no reciben la atención adecuada. La presión sobre los recursos hídricos está aumentando, principalmente como resultado de actividades humanas tales como la urbanización, el crecimiento demográfico, la elevación del nivel de vida, la creciente competencia por el agua y la contaminación, cuyas consecuencias se ven agravadas por el cambio climático y las variaciones en las condiciones naturales. El agua de la Tierra se encuentra naturalmente en varias formas y lugares: en la atmósfera, en la superficie, bajo tierra y en los océanos. El agua dulce representa sólo el 2,5% del agua de la Tierra, y se encuentra en su mayoría congelada en glaciares. El resto se presenta principalmente en forma de agua subterránea, y sólo el 1% se encuentra en la superficie o en la atmósfera. Por lo que podemos observar que es en su minoría el agua disponible para el consumo humano y que debido a los contaminantes y a que no se le dio el valor adecuado desde un principio ahora corremos el riesgo de acabarla ya que se considera un recurso finito y el agua dulce es vital para la vida, para la cual no hay sustitutos. Los siguientes son algunos de los factores que hay que considerar para entender la importancia de los recursos hidrológicos:

o Los cambios en el clima están afectando la disponibilidad de agua. o Los recursos de agua dulce son limitados. o Estos recursos están siendo cada vez más contaminados, y en consecuencia,

menos apropiados para el consumo humano o para mantener el ecosistema. o Estos recursos tienen que ser repartidos entre las distintas necesidades

competitivas y demandas de la sociedad. o Muchas personas no tienen un acceso suficiente y seguro al agua dulce. o Las técnicas utilizadas para controlar el agua (presas, diques) pueden tener, por

lo general, efectos negativos sobre los ecosistemas. o A menudo, el agua subterránea se sobreexplota y se contamina.


9

GLOSARIO

Fisiográficas: Descripción de los rasgos físicos de la superficie terrestre y de los fenómenos que en ella se producen. Cuantitativo: Se trata de un adjetivo que está vinculado a la cantidad. Este concepto, por su parte, hace referencia a una cuantía, una magnitud, una porción o un número de cosas. Lo cuantitativo, por lo tanto, presenta información sobre una cierta cantidad. Cualitativo: Centrado en la cualidad o calidad. Tributaria: Del tributo o relativo a el. Bifurcación: División en dos ramas. Agua subterránea: Agua que se encuentra bajo la superficie de la tierra ocupando el espacio entre las partículas del suelo o entre las superficies rocosas.

BIBLIOGRAFÍA

Fundamentos de Hidrología de Superficie, Autor: Felipe Javier Aparicio Mijares Principios y Fundamentos de la Hidrología Superficial, Autores: Agustín Felipe Breña Puyol y Marco Antonio Jacobo Villa http://www.greenfacts.org/es/recursos-hidricos/recursos-hidricos-foldout.pdf http://www.virtual.chapingo.mx/dona/topos/cuenca.pdf Canales Elorduy, Armando. 1989. Hidrología Subterránea. Ed. Insto. Tecnológico de Sonora. 224 http://www1.ceit.es/asignaturas/Cursos/ii/cuarto/ciemedamTEMA1ciclohidrol.htm http://www.isf.uva.es/cursotsd/tsd4/ Agua_Saneamiento_e_Infraestructuras_I.pdf

http://www.greenfacts.org/es/recursos-hidricos/recursos-hidricos-foldout.pdf

http://www.virtual.chapingo.mx/dona/topos/cuenca.pdf

http://www1.ceit.es/asignaturas/Cursos/ii/cuarto/ciemedamTEMA1ciclohidrol.htm

http://www.isf.uva.es/cursotsd/tsd4/%20Agua_Saneamiento_e_Infraestructuras_I.pdf

Documents

Cuenca hidrologica