Unidad II: La Cuenca Hidrográfica

Transcripción

1 Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua Departamento de Construcción Carrera: Técnico Superior en Topografía Asignatura: Hidrología Unidad II: La Cuenca Hidrográfica Héctor Mayorga Pauth Ingeniero Civil Máster en Hidrología y Gestión de Recursos Hídricos Universidad de Alcalá (España) elispot17@hotmail.com / hmayorga@unan.edu.ni

2 Cuenca Hidrológica o Cuenca Hidrográfica? Una cuenca es un área de un territorio que aporta agua a un Rio o Cauce que lo contiene. Cuenca Hidrográfica: Es una unidad natural definida por la existencia de una divisoria de aguas en un territorio dado. Las cuencas hidrográficas son unidades morfográficas superficiales. Cuenca Hidrológica: La definición de cuenca hidrológica es más integral ya que incluye el de cuenca hidrográfica e incluye toda la estructura hidrogeológica de un acuífero como un todo. Todas las cuencas se pueden subdividir en tres zonas principales de funcionamiento hídrico

3 Partes de una cuenca Parte alta; Predomina el fenómeno de la socavación. Es decir que hay aportación de material terreo hacia las partes bajas de la cuenca, visiblemente se ven trazas de erosión Parte media; Hay medianamente un equilibrio entre el material sólido que llega traído por la corriente y el material que sale. Visiblemente no hay erosión. Parte baja; Es la parte de la cuenca hidrográfica en la cual el material extraído de la parte alta se deposita.

4 División de una cuenca hidrográfica Una cuenca Hidrográfica puede ser dividida a su vez en Subcuencas y cada subcuenca en microcuencas a la vez, en dependecia de las necesidades o escala de trabajo del estudio hidrológico. Asignatura: Hidrología

5 Delimitación de una cuenca hidrográfica La delimitación de una cuenca hidrográfica tiene su especial interés en la hidrología superficial ya que a través de la delimitación de la misma, se puede calcular el área de aportante que drena hacia un punto de interés en el cual se requiere calcular o conocer caudales que sirva como dato ya sea para fines de riego, drenaje pluvial, obras de captación de agua etc Para poder definir una cuenca se requiere de cierta información topográfica y/o cartográfica de nuestra zona de interés para trazar la red de drenaje y divisorias topográficas. Qué información necesito? De forma manual: Mapas geodésicos escala 1:50,000 obtenidos en INETER, o mapas catastrales con curvas de nivel de municipios cuando la cuenca es pequeña. La delimitación se puede hacer de forma manual o de forma digital a través de programas como Autocad, Arc Gis, Q-Gis, Global Mapper, etc

6 Delimitación de una cuenca hidrográfica De forma digital las fuentes de información son las siguientes: Mapas geodésicos escala 1:50,000 en formato digital ya sea JPEG, Shapefile, DWG etc DEM resolución máxima preferible 30m X 30m Curvas de nivel en formato Shapefile, DWG Mapas catastrales en formato digital con curvas de nivel de municipios cuando la cuenca es pequeña. De cualquier manera de forma digital se puede hacer paso por paso o de forma automática con geoprocesamienta a través de SIG. Asignatura: Hidrología

7 Delimitación de una cuenca hidrográfica Método común para la delimitación automática utilizando SIG Derivación de la red fluvial y sus cuencas vertientes a partir de un modelo digital del terreno (MDT) Fuente: Delimitación y codificación de cuencas hidrográficas del Perú. Aguirre, Ruiz y Torres. INRN. Perú 2005

8 Delimitación de una cuenca hidrográfica En cualquiera de las dos formas para delimitar una cuenca hidrográfica es importante realizar una visita de campo cuando se tiene el tiempo y los recursos, ya que sobretodo en cuencas urbanas donde el drenaje natural de una cuenca es alterado por calles, muros y otros obstáculos, incluso puede cambiar debido a sistemas de alcantarillado y las obras de encauzamiento o rectificación de los cauces naturales. (Campos, 2010) Sentido de la descarga original del cauce que fue desviado para descargar en la Laguna de Tiscapa en los años 80 s Esquema de cauce interceptor Tiscapa. Fuente: Alcaldía de Managua

9 Delimitación de una cuenca hidrográfica Cómo se delimita una cuenca hidrográfica? Se deben de seguir el siguiente procedimiento sencillo: 1) Identificar el punto de cierre o punto de interés, este puede ser un puente, una alcantarilla, u otro punto de descarga en otra cuenca 2) A partir del punto de interés trazar la red de drenaje en dirección contraria de la pendiente a través de las vaguadas topográficas 3) Una vez trazada la red de drenaje, este es encerrada por la divisoria topográfica Ejemplo de parteaguas topográfico Importante: Los parteaguas nunca cortan la red de drenaje, ni viceversa. Los parteaguas cortan perpendicular a las curvas de nivel. Asignatura: Hidrología Ejemplo de vaguada topográfica

10 Delimitación de una cuenca hidrográfica Ejemplo: Delimitar la cuenca hidrográfica a partir de las curvas de nivel mostradas a cada 10m las cuales fueron generadas a través de SIG, la cuenca tiene como punto de cierre el punto en color azul. Asignatura: Hidrología

11 Delimitación de una cuenca hidrográfica Después de identificar el punto de cierre o punto de interés de la cuenca, el primer paso es identificar la pendiente del terreno hacia el punto de interés para saber cuales son las vaguadas y cuales son los parteaguas.

12 Delimitación de una cuenca hidrográfica Luego se empieza a trazar la red de drenaje a partir del punto de interés en contra del sentido de la pendiente topográfica, hasta alcanzar los puntos máximos donde las vaguadas están bien definidas.

13 Delimitación de una cuenca hidrográfica Por último se empieza a trazar la línea divisoria de la cuenca (color morado) pasando por los parteaguas topográficos encerrando de esta manera la red de drenaje hasta llegar al punto de cierre nuevamente. Una vez delimitada la cuenca se puede calcular su área, longitud del cauce principal entre otra información de interés que servirá para los cálculos hidrológicos.

14 Características físicas y fisiográficas de las cuenca hidrográficas. Dentro de los estudios hidrometereológicos en ocasiones es necesario efectuar comparaciones entre cuencas hidrográficas ya estudiadas o con aquellas en que se disponga registros e informaciones en largos períodos de tiempo Tamaño de la cuenca: Es la magnitud más importante que define la cuenca. Delimita el volumen total de agua que la cuenca recibe en cada crecida o simplemente su caudal base. El tamaño de la cuenca abarca desde donde nace el cauce principal hasta el punto de interés o de cierre de la cuenca. Perímetro: Es la longitud del límite exterior de la cuenca y depende de la superficie y la forma de la cuenca. PARAMETROS ASOCIADOS A LA LONGITUD Longitud de la cuenca. Es la longitud de una línea recta con dirección paralela al cauce principal. Longitud del cauce principal. Es la distancia entre la desembocadura y el nacimiento. Longitud máxima (Lm) o recorrido principal de la cuenca. Es la distancia entre el punto de desagüe y el punto más alejado de la cuenca siguiendo la dirección de drenaje. El recorrido principal, es la máxima distancia recorrida por el flujo de agua dentro de la cuenca.

15 Características morfométricas y fisiográficas de las cuenca hidrográficas. La forma de la cuenca: Es la configuración geométrica de la cuenca tal como está proyectada sobre el plano horizontal. La forma incide en el tiempo de respuesta de la cuenca, es decir, al tiempo de recorrido de las aguas a través de la red de drenaje, y, por consiguiente, a la forma del hidrograma resultante de una lluvia dada. Para determinar la forma de una cuenca se utilizan varios índices asociados a la relación área-perímetro. Siendo los mas comunes: Índice o coeficiente de compacidad (Kc): Factor de forma (Kf)

16 Características morfométricas y fisiográficas de las cuenca hidrográficas. Índice o coeficiente de compacidad (Kc). Se debe a Gravelius y es la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de un círculo de igual área que la cuenca, a través de la siguiente expresión: Donde P es el perímetro de la cuenca y A es el área. Cuanto mas irregular sea la cuenca, mayor será su coeficiente de compacidad. Una cuenca circular tendrá un coeficiente de compacidad mínimo, igual a 1.

17 Características morfométricas y fisiográficas de las cuenca hidrográficas. Comparación de coeficientes de compacidad de diferentes formas de cuenca

18 Características morfométricas y fisiográficas de las cuenca hidrográficas.

19 Características morfométricas y fisiográficas de las cuenca hidrográficas. Factor de forma (Kf) fue definido por Horton, como el cociente entre la superficie de la cuenca y el cuadrado de su longitud (Una cuenca con un factor de forma bajo esta menos sujeta crecidas que una de misma área y mayor factor de forma): Donde L es el recorrido principal de la cuenca, B es el ancho medio es de la división del área de la cuenca entre la longitud del cauce principal y A es el área de la cuenca. Una cuenca con un factor de forma bajo está menos sujetas a crecidas que una de la misma área y mayor factor de forma

20 Características morfométricas y fisiográficas de las cuenca hidrográficas.

21 Características morfométricas y fisiográficas de las cuenca hidrográficas. Otros parámetros (Investigación) Elevación media de la cuenca (Curva hipsométrica) Densidad de drenaje. En síntesis estos parámetros nos ayudan a comparar o correlacionar para tomar decisiones en la determinación de algunos parámetros hidrometereológicos entre cuencas vecinas (extrapolación de datos) o establecer su relación con el proceso erosivo de la cuenca. Tarea: Calcular las características físicas y morfométricas de la cuenca No.1 Delimitada por el profesor en Clase. Imprimir archivo en formato tabloide.