EJERCICIOS RESUELTOS DE HIDROLOGIA NELAME
1. CARACTERIZACION MORFOLOGICA DE CUENCA 1.
Determinar las características físicas de la cuenca, si la longitud del rio es de 48 km, el área de la cuenca es de 306.8 km 2 y un perímetro de 74.45 km. Las superficies por encima de cada cota, medidas por planimetría en el plano son: Cota (m) Superficie (Km2) por encima de
1483
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
592
0.0
3.9
18.2
55.8
158.0 215.7 272.9 290.5 299.7 305.7 306.8
Solución: Según el área de la cuenca esta se puede clasificar como una clase grande (A cuenca = 306.8 km2 > 8.01 km 2) por lo tanto la delimitación se sugiere hacerse en una escala de 1:25,000. a.
Realizando un cálculo tabulado generalizado TABLA GENERALIZADA
Superficie entre cotas, (A)
curva de Curva frecuencia hipsométrica
H (m)
Δ
B
HB
Hm
Hm*A
(Km)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1483-1400
3.9
1.27
100.00
83
0.0127
0.0325
1441.5
5621.85
1400-1300
14.3
4.66
98.73
100
0.0466
0.0683
1350
19305
1300-1200
37.6
12.26
94.07
100
0.1226
0.1107
1250
47000
1200-1100
102.2
33.31 33.31
81.81
100
0.3331
0.1825
1150
117530
1100-1000
57.7
18.81
48.50
100
0.1881
0.1371
1050
60585
1000-900
57.2
18.64
29.69
100
0.1864
0.1365
950
54340
900-800
17.6
5.74
11.05
100
0.0574
0.0757
850
14960
800-700
9.2
3.00
5.31
100
0.0300
0.0548
750
6900
700-600
6
1.96
2.31
100
0.0196
0.0442
650
3900
600-592
1.1
0.36
0.36
8
0.0036
0.0054
596
655.6
∑
306.8
100
∑
0.8477
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b. Índice de compacidad o de Graveluis
Este índice da una idea de la forma de la cuenca y se determina según la formula
√ √ Según el valor obtenido se puede decir que la cuenca es de forma redonda a oval redonda, por lo tanto la cuenca tendrá una mayor tendencia a las crecientes, esto ha y que confírmalo con la otras características de la cuen ca. c.
Rectángulo equivalente
Este índice es introducido para poder comparar la influencia de las características de la cuenca sobre la escorrentía. La longitud mayor del rectángulo equivalente se puede determinar como:
() () La longitud menor del rectángulo equivalente se puede determinar como:
() () Si se observa la longitud mayor es casi el doble de la longitud menor, esto es producto de una cuenca casi moderadamente achatada. d. Factor de forma
La forma de la cuenca de drenaje determina, principalmente, la proporción en que el agua pasa a la corriente principal, al seguir esta su curso desde las cabeceras a la desembocadura (punto de cierre). El factor de forma se puede determinar como:
() Según el valor obtenido del factor de forma se puede clasificar la cuenca como moderadamente achatada, este factor ofrece algún indicio de la tendencia a las avenidas, porque una cuenca, cuyo factor forma es bajo (0.010.36), esta menos sujeta a crecientes que otra del m ismo tamaño pero con mayor factor de forma. e. Altitud o Elevación media de la cuenca
La elevación media de la cuenca según la tabla generalizada se puede calcular como:
( ) ∑ Según la clase de valores de la elevación media msnm, se puede obtener una clase baja, este valor es importante en relación con la temperatura y la lluvia, que ejerce efecto sobre las pérdidas de agua, todas ellas de naturaleza evaporativa y de transpiración y, consecuentemente, sobre el caudal medio.
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f.
Índice de pendiente de la cuenca
El índice de pendiente es el valor medio de las pendientes de la cuenca se expresa como:
√ √ √ √ Este valor se puede utilizar para orientarse en las pendientes de drenaje no canalizado en las subcuencas, o sea, valor de la pendiente del terreno como unos de los factores que determinan el coeficiente de escorrentía superficial. g. Pendiente media de la corriente principal
Es uno de los indicadores más importante del grado de respuesta de una cuenca a una tormenta. Dado que está pendiente varia a lo largo del cauce, es necesario definir, una pendiente media, para lo cual existen varios métodos, según la información obtenida se puede utilizar el método siguiente.
() Según la longitud del cauce este se puede clasificar como largo y por su pendiente se clasifica como suave, o sea, la respuesta de una tormenta sobre la cuenca, las subcuencas tendrán mucha incidencia en el hidrograma de respuesta en su punto de cierre. h. Histograma de frecuencia de área de la cuenca
Estima como el porcentaje del área comprendida entre las curvas en estudio respecto a la superficie de la cuenca.
Los demás cálculo se presenta en la columna 3 en la tabla generalizada. Se verifica que la suma es igual al 100%. La grafica de la curva de frecuencia de las áreas seria Distribucion de Frecuencia 600-592 700-600 800-700
0.36 1.96 3.00
900-800
5.74
1000-900
18.64
1100-1000
18.81
1200-1100
33.31
1300-1200 1400-1300 1483-1400
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12.26 4.66 1.27
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En la gráfica se observa:
i.
La mayor frecuencia encontrada se da cercano al intervalo de la elevación media de la cuenca de 1078.22 msnm. Según la distribución de frecuencia de área 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 inundación, se debe hacer un trabajo cuidadoso en la zona baja con un 30% del área de la cuenca propicio para urbanizaciones y valorar el factor de riesgo en las subcuencas que están en esta zona. En la zona media con un 58% del área de la cuenca se deberá establecer un manejo integral de las subcuencas, tales como forestación, un buen uso de suelo de las subcuencas, establecer prácticas agrícolas para mitigar la escorrentía y la construcción de microcuencas para regular la escorrentía superficial si lo amerita. En la zona alta con un 18% del área de la cuenca, hacer un estudio de riesgo desde el punto de vista de deslizamientos de laderas, se puede recomendar un plan turístico recreativo. Determinación de la curva hipsométrica
Esta curva representa las superficies dominas en porcentaje por encima de cada cota y por lo tanto caracteriza en cierta forma el relieve de la cuenca, esta esta representada en la columna 4 de la tabla generaliza y su grafica seria:
En la gráfica se observa:
En la zona baja, el relieve es suave propicio para inundaciones y depósitos de sedimentos erosionados por la corriente en las zonas alta y media. En la zona media, el relieve es pronunciado, donde la escorrentía puede aumentar su velocidad y forma cárcavas considerables en el cauce principal, posiblemente se tendría que proteger y el transporte de sedimento puede ser grande. En la zona alta, el relieve es bajo, en la transición hacia la zona media sería conveniente hacer un estudio de deslizamiento de laderas.
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