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8/10/2019 H-1 HIDROLOGIA.ppt
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MSc Ing Jos Arbul Ramos
HIDROLOGIA
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HIDROLOGIA
La hidrologa es la ciencia natural que estudia del agua
Su ocurrencia, circulacin y distribucin en la superficieterrestre.
Sus propiedades qumicas y fsicas.
Su relacin con el Medio Ambiente, incluyendo los seresvivos.
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IMPORTANCIA DE LA HIDROLOGIA
Proporciona al Ingeniero o hidrlogo, losmtodos para resolver los problemasprcticos que se presentan en :
El diseo
La planeacin
Operacin de estructuras hidrulicas.
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Determina si el volumen
aportado por una ciertacorriente es suficiente para :
El Abastecimiento de Agua
Potable a una poblacin o auna industria.
Satisfacer la demanda de un
Proyecto de Riego, Drenaje Generacin hidroelctrica.
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Define la capacidadde diseo de obras
como: Presas y Vertederos Drenaje Agrcola Drenaje Poblacional Drenaje Vial Alcantarillas Puentes Aeropuertos.
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HIDROLOGIA Estudia los conceptos fsicos
del ciclo hidrolgico La disponibilidad y utilizacin
de agua superficial y de agua
subterrnea Los mtodos de recoleccin de
informacin hidrolgica y
Los procedimientos clsicos deprocesamiento de datosestadsticos.
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CICLO HIDROLOGICOSecuencia de fenmenospor medio de los cuales
el agua pasa de lasuperficie terrestre, enla fase de vapor, a laatmsfera y regresa ensus fases lquida y
slida.
El agua no es un elemento esttico, sufre uncontinuo trasvase recproco entre continentes y
ocanos dentro de la hidrosfera.
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CICLO HIDROLOGICO
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Ing MSc. Jos Arbul R.
HIDROLOGIA
PRECIPITACION
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CICLO HIDROLOGICO
PRECIPITACION
Puede ocurrir :
En la fase lquida (lluvia)En la fase slida (nieveogranizo).
Por condensacin del vaporde agua (roco)
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CICLO HIDROLOGICO
CONDENSACION
La humedad asciende a lascapas superiores de laatmsfera, y al encontrartemperaturas ms bajassecondensa formando lasnubes, las que son
arrastradas por los vientoshacia en interior de loscontinentes.
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CICLO HIDROLOGICO
EVAPORACION
Es una gran parte delas precipitaciones quecae a la tierra y seevapora antes deformar parte de laescorrenta.
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CICLO HIDROLOGICO
EVAPORACION
Para poder describir y entender mejor los procesos deevaporacin se usan los trminos:
Evaporacin, que describe la evaporacin desuperficies libres del suelo o de lagos, ros u ocanos
Evapotranspiracin, que incluye no solo la evaporacinde superficies sino tambin la transpiracin de lavegetacin.
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CUENCA
QUE ES UNACUENCA?
El rea de terrenodonde todas las aguas
cadas por precipitacinse unen para formar unsolo curso de agua .
Cada curso de aguatiene una cuenca bien
definida.
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TIPOS DE CUENCAS
CUENCAHIDROGRAFICA
TOPOGRAFICA
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Cuenca Topogrfica
Delimitada por lalnea divisoria de las
aguas.,uniendo lospuntos de mximasalturas.
Se puede trazar enun plano de curvasde nivel.
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Cuenca HidrogrficaLlamada tambin
cuenca de drenaje.
Es la superficieterrestre que
recorren todos losros y afluentes quedesaguan en unmismo ro principal.
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DELIMITACION DE UNA CUENCA
Se hace sobre un plano o mapa a curvas de nivelsiguiendo las lneas del Divortium Acuarum(parteaguas)
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DELIMITACION DE UNA CUENCA
Es una lnea imaginaria, formado por los puntos de mayor niveltopogrfico que divide a las cuencas adyacentes y
Distribuye el escurrimiento originado por la precipitacin.
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rea y Permetro de la Cuenca
Mtodos de determinar
PlanmetroCurvmetro
Papel cuadriculado(sobreponer)
Software(AUTOCAD)
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rea de la cuenca :
Planmetro
Curvmetro
Permetro de la cuenca:
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Partes de una cuencaDentro de una cuenca hidrogrfica se distingue 3partes
Alta :Topografa empinada y cubiertas debosque, nacientes de ros y quebradas
Media :Nacientes de ros y quebradasBaja :Importante para la agricultura
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ClasificacinCHICA:La cantidad y distribucin del escurrimiento son
influenciadas por el clima, geomorfologa, condicionesfsicas del suelo y la cobertura, etc,
GRANDEEl hombre determina el efecto de almacenamiento en lacuenca as como el escurrimiento.
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Como referencia se puede utilizar esta clasificacin
Tamao de la cuenca(km2) Descripcin
< 25 Muy pequea25 a 250 Pequea
250 a 500 Intermedia-pequea
500 a 2500 Intermedia-grande
2500 a 5000 Grande
> 5000 Muy grande
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Otras clasificaciones de cuencas:
UNIDADHIDROLGICA AREA (Ha)
CUENCA 50 000 - 800 000
SUBCUENCA 5 000 - 50 000
MICROCUENCA < 5 000
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CURVAS CARACTERISTICAS
DE UNA CUENCA
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Curva hipsomtrica
Curva puesta en coordenadas rectangulares,
representa la relacin entre la altitud y la superficiede la cuenca que queda sobre esa altitud.
Se utiliza un mapa a curvas de nivel.
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Curvas de
nivel (m)
Superficie
(km)700 800 6.13
800 900 45.62
900 1000 215.0
1000 1100 281.25
1100 1200 89.38
1200 1300 20.62
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Proceso de construccin:
Se marcan sub.-reas de la cuenca siguiendo las curvas
de nivel, por ejemplo de 100 en 100 m. Se determinan las reas parciales de esos contornos. Se determinan las reas acumuladas, de las porciones de
la cuenca.
Se determina el rea acumulada que queda sobre cadaaltitud del contorno. Se plotean las altitudes, vs. las correspondientes reas
acumuladas que quedan sobre esas altitudes. Columnas
(1) Y (4) Curva De Frecuencia De Altitudes
Es la representacin grafica, de la distribucin en %, de lassuperficies ocupadas por diferentes altitudes.
Es un complemento de la curva hipsomtrica.
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Elevacin Media de la Cuenca:
Es la altitud correspondiente al punto deabscisa media (50%)de la curva de frecuenciade altitudes.
Em = Elevacin media a = rea entre dos contornos e = elevacin media entre dos contornos
A = rea total de la cuenca
A
axeE
m
INDICES REPRESENTATIVOS
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DEFINICIONES GENERALES
COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)
RELACION DE ELONGACION FACTOR DE FORMA PENDIENTE DE LA CUENCA COEFICIENTE DE MASIVIDAD
INDICES REPRESENTATIVOS
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
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COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc) RELACION DE ELONGACION FACTOR DE FORMA PENDIENTE DE LA CUENCA COEFICIENTE DE MASIVIDAD
COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
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COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)
P :Permetro de la cuencaPc :Permetro circunferencia
A :rea de la cuenca
El rea de Pc debe ser igual al A
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
Cc = 1 : cuenca circular ( crecientes). Cc > 1, cuencas alargadas
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Ejemplo:
Caso : Cuenca del ro Chilln
rea de la cuenca : 2 353.53 km
2
Permetro de la cuenca : 328.19 km.
Cc = 1.908
La cuenca del Chilln es medianamente alargada.
CaractersticaCuenca
Jequetepeque Chancay Zaa
Permetro: Km. 470.70 469.90 261.80
rea: Km2 4,194.09 5,849.75 2,090.50
Cc 2.04 1.72 1.60
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
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COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc) RELACION DE ELONGACION FACTOR DE FORMA PENDIENTE DE CUENCA COEFICIENTE DE MASIVIDAD
RELACION DE ELONGACION
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
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RELACION DE ELONGACION
D :Dimetro de un crculo que tiene igual reaA :Area de la cuenca
Lc :Longitud de la cuenca.
Ojo:La longitud Lc se define como la ms grande dimensin de lacuenca, a lo largo de una lnea recta desde la salida hasta ladivisoria, paralela al cauce principal
Si Re ~ 1 se correlations con relieves fuertes y pendientespronunciadas.
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
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COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc) RELACION DE ELONGACION FACTOR DE FORMA PENDIENTE DE CUENCA COEFICIENTE DE MASIVIDAD
FACTOR DE FORMA
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
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FACTOR DE FORMA
Para esta definicin se debe saber primero que es el ancho medio
L
A A :Area de la cuenca
L :Longitud del cauce principal
Factor de forma (FF) =L
medioAncho..
Ancho medio =
S S S S
Un F menor : menos tendencia de concentracin de intensidadesde lluvias en la cuenca
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Factor de formapara dos cuencas
Si : F2 es mayor que F1 : Existe mayor posibilidad de tener una tormenta
intensa simultnea, sobre toda la extensin de la
cuenca.
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Ejemplo:
Caso : Cuenca del ro ChillnA = 2353.53 krn2
L = 126.1 km
FF = 0.148
CaractersticaCuenca
Jequetepeque Chancay Zaa
A = Km2. 4,194.09 5,819.75 2,090.50
L = Km 167.10 176 121.60
Am = Km 25.10 3.24 17.19
Ff = 0.15 0.189 0.14
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
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COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc) RELACION DE ELONGACION FACTOR DE FORMA PENDIENTE DE CUENCA COEFICIENTE DE MASIVIDAD
PENDIENTE DE CUENCA
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PENDIENTE DE CUENCA
Parmetro muy importante en el estudio de la cuenca.
Controla el tiempo de escurrimiento y concentracinde la lluvia.Importancia directa con la magnitud de las crecidas.Relacin importante y compleja con:
La infiltracin, la escorrenta, la humedad del suelo yla contribucin del agua subterrnea a la escorrenta
Criterios para evaluar la pendiente de una cuencaCriterio de AlvordCriterio de HortonCriterio d NashCriterio del rectngulo equivalente
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PENDIENTE DE CUENCA
CRITERIO DE J.W.Alvord Mapa de curvas de nivel
S = DL /A
L = L1+ L2+ L3+Ln
L= Longitud total de las curvas denivel dentro de la cuenca en km.
S = pendiente de la cuenca
D= desnivel constante entre curvas
de nivel, en kmA= rea de la cuenca, en km2
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
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DIVISORIA O PARTE AGUAS
COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)
RELACION DE ELONGACION
FACTOR DE FORMA
PENDIENTE DE CUENCA
COEFICIENTE DE MASIVIDAD
COEFICIENTE DE MASIVIDAD
CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
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COEFICIENTE DE MASIVIDAD
Sc : Pendiente media de la cuenca
A : rea de la cuenca.
R t l E i l t
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Rectngulo Equivalente
Es un a transformacingeomtrica, que permiterepresentar a la cuenca, de suforma heterognea, con laforma de un rectngulo
El rectngulo tiene la mismasuperficie y permetro de lacuencaEl mismo coeficiente decompacidad
Idntica curva hipsomtricaLas curvas de nivel sonrectas, paralelas al lado menor.
R tn l Eq i l nt
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Rectngulo EquivalenteLos lados del rectngulose calculan con :
L= longitud del lado mayordel rectngulo.
l = longitud del lado menordel rectngulo.
K = ndice de Gravelious
A= rea de la cuenca
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Perfil longitudinal del curso de agua
Si se plotea la proyeccin horizontal de la longitudde un cauce versus su altitud, se obtiene el perfillongitudinal del curso de agua.
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Perfil longitudinal del curso de agua
Idea de pendientes quetiene el cauce endiferentes tramos de surecorrido.
Control de las aguas
Puntos de captacin
Ubicacin de centraleshidroeltricas.Puntos de cruce con
infraestructura vial.
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Pendiente del cauce principalImportante en el estudio delcomportamiento hdrico.
Determinacin de las
caractersticas ptimas de suaprovechamiento hidroelctrico.
Solucin de problemas de
inundaciones.Definir tipo de estructuras de
drenaje vial.
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Pendiente del cauce principalMtodo : Pendiente Uniforme.
S = H / L
S= pendiente
H= diferencia de cotas entrelos extremos del cauce,
en kmL= longitud del cauce, en km
Puede usarse en tramos
cortos.
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Pendiente del cauce principalMtodo :Ecuacin de Taylor y Schwarz
n = nmero de tramos iguales, enlos cuales se subdivide el
perfil.S1,S2,,Sn = pendiente de cada
tramo, segn S = H/L
S= pendiente media del cauce
2
21
1.....11
n
SSS
nS=
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Pendiente del cauce principalMtodo : Ecuacin de Taylor y Schwarz
Li= longitud del tramo i
Si=pendiente del tramo i
S= pendiente media del cauce
Para tramos de diferentes longitudes
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DRENAJE
El drenaje de una cuenca en sntesis es laforma como es evacuada el agua cada dentrode los limites de esta cuenca
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RED DE DRENAJE
Es el sistema de cauces por el que fluyen los escurrimientossuperficiales, Sub-superficiales y subterrneos, de manera
temporal o permanente, de esta red depende la rapidez deevacuacin.
Importancia:
La formacin y rapidez de drenado de los escurrimientos
Proporciona indicios sobre las condiciones fsicas del suelo yde la superficie de la cuenca
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MODELOS DE DRENAJE
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Se clasifican en:perennes, intermitentes y efmeros, en base a la constanciade su escurrimiento o flujo.
Perennes conducen agua todo el tiempo excepto durantesequas extremas.
Intermitente lleva agua la mayor parte del tiempo pero
principalmente en pocas de lluvias .
Efimeras slo conducen agua durante las lluvias oinmediatamente despus de stas.
CORRIENTES DE UNA CUENCA
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Segn su ramificacin, Horton se clasifican en:
ORDEN DE CORRIENTES
Orden 1: las ms pequeas,
es decir no estn ramificadasOrden 2: a las corrientes queslo tienen ramificaciones otributarios de primer orden
Orden 3: aquellos con dos oms tributarlos de orden 2 omenor etc
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MAPA DECUENCAS
HIDROGRAFICAS
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EVALUACIN HIDROLGICA
Se ha determinado las zonas vulnerables en nuestroterritorio, para lo cual ha subdividido el pas en sietezonas para el estudio de las principales cuencas
Pacfico Norte
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Jequetepeque
Motupe - La Leche - Chancay
Piura
Chira
Tumbes
Pacfico CentralHuaura
Rmac
Chilln
Pacfico SurCamanaQuilca
Atlntico NorteHuallaga
Amazonas
Atlntico CentralMantaroUcayali
Atlntico SurUrubamba
TiticacaTiticaca
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GRACIAS