hisroenergia- namora

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA- HIDROENERGIA

Universidad Nacional de Cajamarca

Facultad de Ingeniería

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE UNA CUENCACAUDAL DE LA CUENCA

ASIGNATURA: Hidroenergia

DOCENTE : ING. Jose Longa Alvarez

ALUMNOS :

GRUPO : “A”

Cajamarca, Julio del 2014

INTRODUCCIÓN.

1 PAMETROS Y CAUDAL DE LA CUENCA DEL RIO NAMORA


Hoy en día es de mucha importancia el estudio hidrológico de un sistema, pues aquí se

obtiene los datos que se van a tomar en cuenta en el diseño, si este paso no se tomará en

cuenta con plena seguridad que cualquier estructura hidráulica colapsaría y con ello traería

pérdidas irreparables, el estudio hidrológico debe hacerse con mucha cautela ya que el

más mínimo error podría variar considerablemente muchos parámetros con lo cual no

obtendríamos los datos exactos para empezar a desarrollar cualquier proyecto.

En este tipo de proyectos es necesario conocer todo lo que está relacionado con la

hidrología superficial, en donde veremos: la distribución, cuantificación y utilización de los

recursos hídricos que están disponibles en el globo terrestre. Estos recursos se distribuyen

en la atmósfera, la superficie terrestre y las capas del suelo. Es importante tener

cocimiento de éstos datos ya que nuestro campo profesional es muy común encontrase

con problemas relacionados al cauce de aguas, cabe resaltar que es una de las

aplicaciones más importantes para el desarrollo socio económico de una población

I. JUSTIFICACIÓN.

El desarrollo del siguiente trabajo tiene como finalidad delimitar la cuenca hidrográfica del

rio Nmora, calcular los diferentes parámetros geomorfológicos de ésta cuenca, para que

tener una idea del comportamiento, distribución y variabilidad, de las principales variables

que conforman el ciclo hidrológico.

Así como hallar el caudal de la cuenca.

II. OBJETIVOS

Generales:

Realizar la delimitación de un sistema hidrológico (cuenca del Rio Namora).

Calcular y analizar los parámetros geomorfológicos, de la cuenca asignada,

aplicando los conocimientos adquiridos en clase.

Hallar el caudal de cuenca

especificos

hallar la intensidad para un tiempo de retorno de 25 anos

usar las curvas IDF de la estacion weber Baguer

hallar el tiempo de concentracion la intensidad correspondiente a Tr



usar el método racional

III. DEFINICIONES IMPORTANTES

1. CUENCA HIDROLOGICA

Es el área de terreno donde todas las aguas caídas por precipitación, se unen para

formar un solo curso. Cada curso de agua tiene una cuenca bien definida para cada

punto de su recorrido

2. DELIMITACION DE UNA CUENCA

La delimitación de una cuenca se hace sobre un plano a curvas de nivel siguiendo las

líneas del DIVORTIUM ACUARIUM, que es una línea imaginaria, que divide a las

cuencas adyacentes y distribuye el escurrimiento originado por la precipitación, en

que cada sistema de corriente fluye hacia el punto de salida de la cuenca.

El DIVORTIUM ACUARIUM está formado por los puntos de mayor nivel topográfico y

cruza las corrientes en los puntos de salida llamado estación de aforo (punto emisor).

Ejemplo: Delimitación de una cuenca

3. CLASIFICACION DE UNA CUENCA

La cuenca se puede clasificar de acuerdo a su tamaño:

Cuenca Grande: es aquella cuenca en la que predomina las características

fisiográficas de la misma, es decir su pendiente, elevación, área, cauce, etc. Se

puede considerar que una cuenca es cuando su área es mayor de 250km2



Cuenca Pequeña: se considera cuenca pequeña, cuando su área varia de unas

pocas hectáreas hasta 250km2; en esta cuenca sus características físicas como el

tipo de suelo, vegetación son más importantes que las de cauce

4. CURVAS CARACTERISTICAS DE UNA CUENCA

Curva Hipsométrica: Esta curva es una especie de perfil longitudinal promedio de

la cuenca y tiene especial significación debido a que la altitud es un parámetro

preponderante de la Hidrología Regional. Grafica las alturas en el eje de las

ordenadas versus el área acumulada que queda por encima de la curva de nivel

correspondiente en el eje de las abscisas.

GRAFICOS DE CUENCA GRANDE-CUENCA PEQUEÑA

Superficie de la Cuenca: Se refiere al área proyectada en un plano horizontal, es

de forma muy irregular; y se obtiene después de delimitar la cuenca.

Cálculo del Área de la Cuenca: Debido a su forma muy irregular, el área de una

cuenca se calcula con Planímetro, o por el Método de la Balanza Analítica. El

primero consiste en utilizar un planímetro para recorrer el perímetro de la figura,



mediante lo cual, y a través de una conversión de unidades en la lectura del

planímetro, obtendremos una muy buena aproximación del área de la cuenca. El

segundo, consiste en recortar la cuenca previamente dibujada sobre una

superficie de cartón; para comparar su peso con el de una figura conocida del

mismo material; y por simple aplicación de la Regla de Tres, obtener el área

deseada.

Cabe resaltar sin embargo, que se puede realizar por el Método Computacional,

que consiste en utilizar una aplicación de Autocad, mediante la cual, se obtendrá

una mejor aproximación del Área de nuestra Cuenca.

DIBUJO DE LA POLILÍNEA QUE DEMARCARÁ EL CONTORNA DE LA PROYECCIÓN

HORIZONTAL DE LA CUENCA CUYA ÁREA DESEAMOS CALCULAR.

Curva de Frecuencia de altitudes: Curva de Frecuencia de altitudes: Es el

complemento de la curva hipsométrica, puesto que es la representación gráfica de

la distribución de áreas ocupadas por las diferentes altitudes. Las áreas parciales,

en porcentaje, se plotean en el eje de las abscisas versus las alturas en el eje de las

ordenadas.

Altitud Media: Esta definida por la ordenada media H−

de la curva hipsométrica.



H−

= 1A∑i=1

n

H i∗A i

Donde:

H= altitud media (m.s.n.m)

Hi= altura correspondiente al área Ai.

A= Área de la cuenca.

N= número de áreas parciales de la cuenca.

5. SISTEMA HIDROLÓGICO

Conjunto de procesos (físicos, químicos y/o biológicos) que actuando sobre una o más

variables de entrada los transforman en una o más variables de salida.

6. PARÁMETROS GEOMORFOLÒGICOS

AREA DE LA CUENCA (A)

Representa el área de la Cuenca en proyección horizontal.

PERIMETRO DE LA CUENCA (P)

Es la longitud de la curva cerrada correspondiente al Divortio Aquarium, se

expresa generalmente en Km. y se determina mediante el curvímetro.

LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL (L)

La longitud del cauce principal es un parámetro asociado con la geometría y

tiempo de concentración en consecuencia expresa de alguna manera el grado de

intensidad de la escorrentía directa de la cuenca.

ANCHO PROMEDIO (B)

Se obtiene dividiendo el área de la cuenca por la longitud del cauce principal.

B= AL

Donde

B : Ancho promedio.

A: Área de la cuenca.

L: Longitud del cauce principal.

COEFICIENTE DE GRAVELIUS (Kc )

Llamado también coeficiente de compactación, mide el grado de circularidad de la

cuenca y tiene gran influencia en el tiempo de equilibrio del área colectora,

matemáticamente, se expresa como la relación entre el perímetro P de la cuenca y



el perímetro πD de un círculo equivalente de igual área A de la cuenca.

Kc= PπD

= P2√πA

=0. 2821 PA−1/ 2

Donde:

Kc : Coeficiente de Gravelius.

A: Área de la cuenca.

P: Perímetro de la cuenca.

RECTÁNGULO EQUIVALENTE

Es el rectángulo que tiene la misma área y el mismo perímetro que la cuenca. Sus

lados están definidos por:

a=Kc . A1 /2

1 .12 [1−1 .12Kc √( Kc1 . 12 )

2

−1]b=Kc . A1 /2

1 .12 [1+ 1. 12Kc √( Kc1 .12 )

2

−1]Donde:

a= Lado menor del rectángulo.

b= Lado mayor del rectángulo.

Kc= Coeficiente de Gravelius.

A= Área de la cuenca.

PENDIENTE DE LA CUENCA (SG)

Es un parámetro muy importante en el estudio de cuencas, pues influye entre

otras cosas en el tiempo de concentración de las aguas en un determinado punto

del cauce. Existen diversos criterios para la estimación de este parámetro.



Dada la necesidad de estimar áreas entre curvas de nivel y para facilidad de

trabajo (función de la forma, tamaño y pendiente de la cuenca) es necesario

contar con un número suficiente de curvas de nivel que expresen la variación

altitudinal de la cuenca, tomándose entonces unas curvas representativas. Una

manera de establecer estas curvas representativas es tomando la diferencia entre

la cota máxima y mínima presentes en la cuenca y dividiéndola entre seis.

El valor resultante tendrá que aproximarse a la equidistancia de las cotas del plano

empleado. D=cotamax−cotamin

6

CRITERIO DE HORTON

Consiste en trazar una malla de cuadrados sobre la proyección planimetría de la

cuenca orientándola según la dirección de la corriente principal. Si se trata de una

cuenca pequeña, la malla llevará al menos cuatro (4) cuadros por lado, pero si se

trata de una superficie mayor, deberá aumentarse el número de cuadros por lado,

ya que la precisión del cálculo depende de ello.

Una vez construida la malla, en un esquema similar al que se muestra en la Fig. (2),

se miden las longitudes de las líneas de la malla dentro de la cuenca y se cuentan

las intersecciones y tangencias de cada línea con las curvas de nivel.

La pendiente de la cuenca en cada dirección de la malla se calcula así:



NÚMERO DE ORDEN DE UN CAUCE

En el sistema de Horton (figura 3.3), los cauces de primer orden son aquellos que

no poseen tributarios, los cauces de segundo orden tienen afluentes de primer

orden, los cauces de tercer orden reciben influencia de cauces de segundo orden,

pudiendo recibir directamente cauces de primer orden. Entonces, un canal de

orden u puede recibir tributarios de orden u-1 hasta 1.

Esto implica atribuir mayor orden al río principal, considerando esta designación

en toda su longitud, desde la salida de la cuenca hasta sus nacientes. El sistema de

Strahler (figura 3.3) para evitar la subjetividad de la designación en las nacientes

determina que todos los cauces serán tributarios de aun cuando las nacientes

sean ríos principales. El río en este sistema no mantiene el mismo orden en toda

su extensión.

El orden de una cuenca hidrográfica está dado por el número de orden del cauce

principal.

El número de orden es extremadamente sensitivo a la escala del mapa empleado.

Así, una revisión cuidadosa de fotografías aéreas demuestra, generalmente, la

existencia de un buen número de cauces de orden inferior mucho mayor al que

aparecen en un mapa de 1:25 000.

Los mapas a esta escala, a su vez, muestran dos o tres órdenes de magnitud que

los de 1:100000. Se puede encontrar inclusive, diferencias en la delineación de los

ríos. De esta manera, cuando se va emplear este parámetro con propósitos

comparativos es necesario definirlo cuidadosamente. En ciertos casos puede ser



preferible hacer ajustes de los estimativos iniciales mediante comprobaciones de

terreno para algunos tributarios pequeños.

Graficar la Curva Hipsométrica de la cuenca y determinar el valor de la altitud

media (m.s.n.m.), analítica y gráficamente

Se define como curva hipsométrica a la representación gráfica del relieve medio

de la cuenca, construida llevando en el eje de las abscisas, longitudes

proporcionales a las superficies proyectadas en la cuenca, en km2 o en porcentaje,

comprendidas entre curvas de nivel consecutivas hasta alcanzar la superficie total,

llevando al eje de las ordenadas la cota de las curvas de nivel consideradas.

La altura o elevación media tiene importancia principalmente en zonas

montañosas donde influye en el escurrimiento y en otros elementos que también

afectan el régimen hidrológico, como el tipo de precipitación, la temperatura, etc.

Para obtener la elevación media se aplica un método basado en la siguiente

fórmula:



PENDIENTE DEL CURSO PRINCIPAL

Pendiente del curso principal: El conocimiento de éste parámetro es también de

suma importancia en el estudio del comportamiento del recurso hídrico con

diversos fines, tales como: ubicación de obras de toma, evaluación y optimización

del potencial hidroenergético, etc.

En general, la pendiente del cauce principal varía a lo largo de toda su longitud,

siendo necesario usar un método adecuado para estimar una pendiente

representativa. El concepto generalizado de que la pendiente es el cociente dado

por la diferencia de altura entre la longitud del cauce principal es muy inexacto e

impreciso…Para calcular la pendiente equivalente calculada mediante diversas

expresiones. Algunas de estas expresiones son:

S=[ ∑i=1

n

Li

∑i=1

n

( Li2Si )1/2 ]2

Donde:

Scp= Pendiente del cauce principal

Li = Longitud de cada tramo del cauce principal

Si = Pend. de cada tramo del cauce dividido

Pi = Cota del tramo mayor


Si=Pi−Pi−1

li


IV. DATOS GENERALES

1. UBICACIÓN.

UBICACIÓN POLÍTICA DE LA CUENCA:.

Distrito : Namora.

Provincia : Cajamarca.

Departamento : Cajamarca.

MAPAS DE UBICACIÓN :

UBICACIÓN DEL PERU EN AMERICA DEL SUR



UBICACION DE CAJAMARCA EN EL PERU

MAPA DEL DEPARTAMENTO DE CAJAMARCA



RADIO HIDROLÓGICO.

Sub-cuenca : Rio Namora

Cuenca : Río crisnejas

Sistema del : Atlántico.

V. METODOLOGÍA Y PROCEDIMENTO

Metodología y procedimiento.-Para realizar el presente trabajo, se utilizó metodología

teórica. Mediante la revisión literaria en diversos libros relacionados con el tema.

Para el cálculo de los parámetros geomorfológicos como Área, perímetro, longitud del

cauce principal y longitud al centroide se lo realizo en Auto CAD.

VI. MATERIAL DE TRABAJO

Para la realización de este trabajo domiciliario se usaron los siguientes materiales.

-La carta nacional digitalizada

- Material bibliográfico, útiles de escritorio, etc.

VII. DESARROLLO DEL TEMA

PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS CALCULADOS:

1. Area De La Cuenca: (A)

A=249.13 Km2

2. Perímetro De La Cuenca: (P)

P=82.12 Km

3. Coeficiente De Compasidad: (Kc)

Kc = 1.47

La cuenca no es muy alargada ni muy circular, esto conlleva a una probabilidad

muy moderada de la cuenca a ser cubierta en su totalidad por una tormenta.

4. RECTANGULO EQUIVALENTE:

a=KcA12

1 .12 [1−1 .12Kc √(Kc1 .12 )

2

−1]b=KcA

12

1. 12 [1+1. 12Kc √(Kc1 .12 )

2

−1]

5. PENDIENTE DE LA CUENCA:


a= 7.30 Km

b= 34.13 Km


Sc=14.27%

5.1. Método horton:

Pendiente Media Criterio de Horton- Cuenca Namoraeje x eje y

n eje intersecciones long n eje intersecciones long1 3 564.19 1 1 2930.612 6 7248.45 2 4 5223.373 7 10516.74 3 2 7331.624 9 16512.65 4 5 6599.255 11 16390.53 5 1 6262.316 10 17943.86 6 3 8577.57 11 20076.91 7 12 13142.198 16 20409.29 8 7 16661.319 9 19692.65 9 11 19051.32

10 11 19161.44 10 16 19273.0811 11 16601.05 11 12 19055.5612 13 13627.62 12 19 18462.5913 10 12547.74 13 16 17921.8714 11 13233.21 14 13 15980.415 12 13367.92 15 21 15448.4416 9 10772.94 16 11 1546417 10 9434.73 17 12 13782.518 3 5264.67 18 5 10902.9419 6 5663.8 19 5 9529.8120 0 1893.41 20 4 5348.24

Nx 178 250923.8 21 0 268422 0 1371.05

sx 0.14187574 Ny 180 251003.96Sy 0.14342403

D 200 m cota max(m) 980cota

min(m) 2050


Sy=N y

LyDSx=

N x

LxD


s(media)0.1426500

1 14.265001 %

6. LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL :(L)

L 25823.77 m

7. PENDIENTE DEL CURSO PRINCIPAL:

S 0.041434698. curva hipsométrica-altitud media

Curva Hipsometricaintervalo cota media area(A) A/At % area acum.2780 2800 2790 179275.28 0.07196035 0.071960352800 3000 2900 24918446.4 10.00216052 10.07412093000 3200 3100 64467091.7 25.87682188 35.95094283200 3400 3300 51506458.4 20.67447769 56.62542043400 3600 3500 41096653.7 16.49602549 73.12144593600 3800 3700 39166431.7 15.72124244 88.84268843800 3850 3825 27796281.7 11.15731162 100

suma 249130639 100.00

16 PAMETROS Y CAUDAL DE LA CUENCA DEL RIO NAMORA0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

100110

270028503000315033003450360037503900

Curva Hipsometrica

Curva HipsometricaPolynomial (Curva Hip-sometrica)


altitud media 3270 msnm Calculo del caudal de la cuenca

1. Calculo Del Tiempo De Concentraciòn Por Kirpich

DondeTc= tiempo de concentración minL= longitud de recorrido en mH- diferencia de puntos extremos del cauce principal m

tc 165.808 min

Donde:

Tc : Tiempo de concentración, en min.

L : Máxima longitud del recorrido, en m.

s : pendiente de la cuenca

tc 102.86 min

tc promedio 134.331443 min

por el método racional

c Coeficiente escorrentiai intensidad (mm/h)A area (km^2)


Q=0.278CiA (m3

s)

tc=0.01947∗L0.77

s0.85

tc=0.0195∗( L3

H )0.385


2. CURVAS IDF

coeficiente de escorrentiazona c

zonas no urbanizadas 0.1- 0.33. CAUDAL

A(area) 249.130639 Km^2c (coef. Escorrentia) 0.1

i de curvas para Tr =25 120 mm/h

Q 831.10 m^3/seg

VIII. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS

PARAMETROS RESULTADOS COMENTARIOS

Área 249.13 Km2

Como el área se aproxima a 250 km2 podemos

decir que se trata de una cuenca media.

Perímetro 82.12 Km.Definido esté perímetro por el divortium

aquarium.

Longitud del Cauce Principal 25.82 Km.

Distancia que existe entre el punto emisor y el

extremo final del tramo.

Expresa la intensidad de la escorrentía directa de

la cuenca.

Rectángulo Equivalente

a= 7.3 km y

b= 34.13 km

Nos representan el área del rectángulo la que

nos da una idea simplificada de la geometría real

de la cuenca.

Coeficiente de gravelius 1.46 Indica que la cuenca tiende a ser de forma


0 60 120 180 240 300 360 420 480

0

50

100

150

200

250

300

5

10

25

50

100

duración (min)

inte

ns

ida

d (

mm

/h)

T (años)


circular y que puede una lluvia cubrir toda la

cuenca

Pendiente de la Cuenca Sc=14.27%Nos da a entender la topografía del terreno en

estudio.

Pendiente del Cauce

Principal4.1 %

Como la pendiente no es muy fuerte implica que

no hay mucha erosión y se presenta más

sedimentación en las partes bajas del curso.

Número de Orden 4

Implica que es una cuenca y me representa la

densidad de la red, tiene una regular capacidad

de drenaje.

Caudal de la cuenca 831 m^3/sIndica la cantidad de agua que recorreriaa en e;

punto emisor en un istante de lluvia

IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Después de haber realizado la revisión bibliográfica del tema, se logró determinar los

parámetros geomorfológicos indicados de la cuenca, para lo cual se siguió las

metodologías más adecuadas para el cálculo de cada uno de ellos.

Se recomienda que para obtener datos representativos de los parámetros calculados

se siga correctamente los pasos descritos en la bibliografía.

Se recomienda trabajar en una carta digitalizada (Auto Cad) para evitar errores que se

puedan presentar en el cálculo manual de datos, como son área, perímetro, longitud

del cauce principal, etc.

la zona no tiene una estación metereologica por lo que se tiene que usar los datos de

la estación weberbaguer

X. BIBLOGRAFIA:

Apuntes de clase, Ing. Luis Ortiz De Fransech.

Ing. Oswaldo Ortiz Vera, Hidrología de Superficie.

Hidrología, Máximo Villon Béjar.

ÍndiceI. JUSTIFICACION



II. OBJETIVOSIII. DEFINICIONES IMPORTANTESIV. DATOS GENERALESV. METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTOSVI. MATERIAL DE TRABAJOVII. DESARROLLO DEL TEMA

Parámetros geomorfológicos1. área2. perímetro3. coeficiente de compacidad4. rectángulo equivalente5. pendiente de la cuenca6. longitud del cauce7. pendiente del curso principal8. curva hipsométrica-altitud media

Calculo del caudal de la cuenca1.. calculo del tc de cuenca2. curvas IDF3..caudal

VIII. INTERPRETACION DERESULTADOSIX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESX. BIBLIOGRAFIA


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