hodrologia

17. DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN LA TIERRA
 El agua es la sustancia más abundante y común que existe en la biosfera. El
agua existe en un espacio llamado hidrosfera, que se extiende desde unos 15
Km. arriba en la atmósfera hasta 1 Km. por debajo de la litosfera o corteza
terrestre. El agua circula en la hidrosfera a través de un laberinto de caminos
que constituyen el ciclo hidrológico.
 Es interesante hacer notar que el 97% de ella, se concentra en los océanos y
forma una reserva de agua salada, el 2% constituye los hielos y glaciares, de
manera que, sólo un porcentaje inferior al 0,5%, constituye el agua fácilmente
aprovechable por el hombre. Parece, a primera vista, una muy pequeña
proporción del total de los recursos, pero ella es absolutamente indispensable
para mantener la vida humana, y la flora y la fauna del planeta.

21. DEFINICIÓN DE CUENCA
Cuenca es el área geográfica,
referida a una sección del río o un
punto de terreno o una sección de
una calle, tal que la precipitación
caída dentro de ella escurra a ese
punto o sección.
Puede definirse también como un
área de captación natural de agua
de lluvia que converge
escurriendo a un único punto de
salida. (Punto emisor)
La cuenca hidrográfica se
compone básicamente de un
conjunto de superficies vertientes
a una red de drenaje formada por
cursos de agua que confluyen
hasta resultar en un único lecho
colector.

24. DELIMITACIÓN MANUAL DE UNA CUENCA
Línea divisoria
de las aguas.
Divortium
aquarium

25. PROCEDIMIENTO PARA LA DELIMITACIÓN MANUAL DE LAS
CUENCAS HIDROGRÁFICAS
La importancia de este capítulo radica en tener los criterios cartográficos
para delimitar cuencas hidrográficas, previamente a este paso el
especialista tendrá en claro los conceptos básicos de cuencas, así como
sus tipos y características.
El proceso de delimitación, es válido si se utiliza tanto en el método
tradicional – delimitación sobre cartas topográficas -, así como en el
método digital con ingreso directo sobre la pantalla de un ordenador,
utilizando algún software SIG como herramienta de digitalización.
Para la delimitación de las unidades hidrográficas, se consideran las
siguientes reglas prácticas:
Primera: Se identifica la red de drenaje o corrientes superficiales, y se
realiza un esbozo muy general de la posible delimitación.
(Ver figura 1 y 2)

26. Figura 1. Se identifica la red de drenaje o corrientes superficiales

27. Figura 2. Se realiza un esbozo muy general de la posible delimitación

28. Segunda: Invariablemente, la divisoria corta perpendicularmente a las curvas de
nivel y pasa, estrictamente posible, por los puntos de mayor nivel topográfico. (Ver
figura 3)
Figura 3. La divisoria corta perpendicularmente a las curvas de nivel

29. Tercera: Cuando la divisoria va aumentando su altitud, corta a las curvas de
nivel por su parte convexa. (Ver figura 4)
Figura 4. La divisoria corta a las curvas de nivel por su parte convexa, tal como muestra
las flechas negras.

30. Cuarta: Cuando la altitud de la divisoria va decreciendo, corta a las curvas de
nivel por la parte cóncava. (Ver figura 5)
Figura 5. La divisoria corta a las curvas de nivel por su parte cóncava, tal como muestra las flechas
negras.

31. Quinta: Como comprobación, la divisoria nunca corta una quebrada o río, sea que
éste haya sido graficado o no en el mapa, excepto en el punto de interés de la
cuenca (salida). (Ver figura 6)
Figura 6. La divisoria no debe cortar ningún flujo de agua natural, excepto en el punto de salida
de la cuenca.
Línea divisoria
de las aguas.
Divortium
aquarium

32. ALGUNAS CONSIDERACIONES ADICIONALES
 La escala utilizada en el sistema, para
digitalizar las divisorias de las unidades
hidrográficas sobre la pantalla del
ordenador, es 1:18,000 como mínima y
1:15,000 como máxima.
 Tener presente que toda línea divisoria
de una unidad hidrográfica, se desplaza
siempre entre dos curvas con igual valor
de cota.
 La divisoria debe pasar, en lo
estrictamente posible, por los puntos de
mayor nivel topográfico; en otras palabras,
la línea divisoria debe unir los puntos con
mayores valores de altitud, excepto en
aquellos casos que obliguen a realizar
trazos poco prácticos, complejos y
“forzados”, que de cierto modo,
desnaturalicen la forma de la unidad
hidrográfica.
Línea divisoria
de las aguas.
Divortium
aquarium

33. DELIMITACIÓN MANUAL DE UNA CUENCA

42. CARACTERÍSTICAS GEOMORFOLÓGICAS DE LA CUENCA
Estudiar el recurso hídrico de una cuenca, es un problema complejo
que requiere del conocimiento de muchas características de la cuenca,
algunas de las cuales son difíciles de expresar mediante parámetros o
índices que son muy útiles en el estudio de una cuenca y permitir una
comparación con otras cuencas mediante el establecimiento de
condiciones de analogía.
Línea divisoria
de las aguas.
Divortium
aquarium

43. PARAMETROS GEOMORFOLÓGICAS DE LA CUENCA
Área (A)
Es un parámetro de utilidad que nos permitirá determinar otros como la curva
hipsométrica.
El área (A) se estima a través de la sumatoria de las áreas comprendidas entre
las curvas de nivel y los límites de la cuenca. Esta suma será igual al área de la
cuenca en proyección horizontal.
Perímetro (P)
Es la longitud total de los límites de la cuenca
Longitud mayor del río (L)
Se denomina así a la longitud del curso de agua más largo.
Ancho promedio (Ap)
Es la relación entre el área de la cuenca (A) y la longitud mayor del curso de agua
(L).
Ap= A/L
L= Desde el P.E. hasta el punto mas alto de la cuenca del curso principal, si esta no
llega a la línea divisoria, se le debe completar con líneas que sea perpendicular
a las curvas de nivel

44. Pendiente de los cauces (Sc):
La pendiente de los cauces influye sobre la velocidad de flujo, constituye un
parámetro importante en el estudio del comportamiento del recurso hídrico en el
tránsito de avenidas; así como la determinación de las características óptimas para
aprovechamientos hidroeléctricos, estabilización de cauces, etc.
Los perfiles típicos de los cauces naturales son cóncavos hacia arriba; además, las
cuencas en general (a excepción de las más pequeñas) tienen varios canales a cada
uno con un perfil diferente. Por ello, la definición de la pendiente promedio de un
cauce en una cuenca es muy difícil. Usualmente, sólo se considera la pendiente
del cauce principal
Métodos de cálculo
- Pendiente de un tramo
Para hallar la pendiente de un cauce según este método se tomará la diferencia
cotas extremas existentes en el cauce (Dh) y se dividirá entre su longitud horizontal
(l), ver figura 3.1. La pendiente así calculada será más real en cuanto el cauce
analizado sea lo más uniforme posible , es decir, que no existan rupturas.

45. Figura 3.1 Método de un tramo para la estimación de la pendiente de un cauce
- Método de las áreas compensadas. Es la forma más usada de medir la
pendiente de un cauce, que consiste en obtener la pendiente de una línea, (AB en
la Figura 3.2) dibujada de modo que el área bajo ella sea igual al área bajo el perfil
del cauce principal.
Figura 3.2 Método de pendientes compensadas

47. Índice de compacidad o coeficiente de Gravelius (Kc)
Se define así, al cociente que existe entre el perímetro de la cuenca respecto al
perímetro de un círculo de la misma área.
Kc es un coeficiente adimensional y nos da una idea de la forma de la cuenca. Si
Kc = 1 la cuenca será de forma circular. Este coeficiente nos dará luces sobre la
escorrentía y la forma del hidrograma resultante de una determina lluvia caída
sobre la cuenca.

48. Rectángulo equivalente
Es el rectángulo que tiene la misma área y el mismo perímetro que la cuenca. Sus
lados están definidos por:

49. Densidad de drenaje (Dd):
La longitud total de los cauces dentro de una cuenca dividida por el área total del
drenaje define la densidad de drenaje (Dd) o longitud de canales por unidad de
área.
Una densidad alta refleja una cuenca muy bien drenada que debería responder
relativamente rápido al influjo de la precipitación; una cuenca con baja
densidad refleja un área pobremente drenada con respuesta hidrológica muy
lenta.
Se puede establecer una relación entre la densidad de drenaje y las
características del suelo de la cuenca analizada; tal como se detalla en la Tabla a
continuación:

50. 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 diferencias entre las
cotas 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.

51. CRITERIO DE ALVORD
Analiza la pendiente existente entre curvas de nivel, trabajando con la faja definida
por las líneas medias que pasan entre las curvas de nivel, para una de ellas la
pendiente es (Fig Nº 1)

53. 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.

55. La pendiente de la cuenca en cada dirección de la malla se calcula así:
Horton considera que la pendiente media de la cuenca puede determinarse como:

56. Como resulta laborioso determinar la sec (q) de cada intersección, en la práctica y
para propósitos de comparación es igualmente eficaz aceptar al término sec (q)
igual a 1 o bien considerar el promedio aritmético o geométrico de las pendientes
Sx y Sy como pendiente media de la cuenca

57. Número de orden de un cauce
Existen diversos criterios para el ordenamiento de los cauces (o canales) en la
red de drenaje de una cuenca hidrográfica; destacando Horton (1945) y
Strahler (1957).
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 aún 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

58. 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.

59. 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:

60. En la siguiente Tabla 4 se representan los pasos seguidos para el cálculo de la curva
hipsométrica.
Alternativamente a la fórmula anterior, se aplica el uso de la gráfica de curva
hipsométrica como si se dividiera el volumen total del relieve de la cuenca sobre
su superficie proyectada, ingresando por el eje que representa el área con el
valor correspondiente al 50% y leyendo el valor de cota correspondiente (Fig. 4).

62. Polígono de frecuencias.
Se denomina así a la representación gráfica de la relación existente entre altitud
y la relación porcentual del área a esa altitud con respecto al área total.
En el polígono de frecuencias existen valores representativos como: la altitud
más frecuente, que es el polígono de mayor porcentaje o frecuencia.
Ejemplo
Representar la curva hipsométrica y el polígono de frecuencia de la cuenca del río
Chancay, cuyos datos se muestran a continuación:
Tabla que muestra la distribución altimétrica de la cuenca del río Chancay en
Km2 y en porcentaje.

63. Tabla que muestra la distribución altimétrica de la cuenca del río Chancay en
Km2 y en porcentaje.

66. i
N
= å=
H H iA
i
A
1
1
H H H
+1 = i + i
i
2
Calculo de la altura media de la cuenca:
H= ALTURA MEDIA DE LA CUENCA
A = AREA DE LA CUENCA
Hi = ALTURA SOBRE LA CURVA
Ai = AREA SOBRE LA CURVA

67. Ai = AREAS PARCIALES km2
A1= 13.38
A2= 4.19
A3= 7.7
A4= 7.21
A5= 15.22
A6= 3.03
A7= 15.91
A8= 19.93
A9= 20.43
A10= 5.67
A11= 0.8
A12= 2.24
A13= 1.81
Hi = ALTURAS PARCIALES
m.s.n.m.
H1= 3900
H2= 3700
H3= 3500
H4= 3300
H5= 3100
H6= 3300
H7= 2900
H8= 2700
H9= 2500
H10= 2350
H11= 2255
H12= 2900
H13= 3129.5
AREA TOTAL AT= 117.52
ALTURA MEDIA DE LA CUENCA
m.s.n.m. H= 3012

68. Calculo de la pendiente del cauce principal:
2
2 1/ 2
n
i
æ
S
1
1
ù
ú ú ú ú ú
û
é
ê ê ê ê ê
ë
ö
÷ ÷ø
L
ç çè
=
=
= å i
n i
i
i
cp
s
L
S
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
P P
Si -1 = -
i i
l
i

69. TRAMOS COTAS Pi -Pi-1 li Si (li
2/Si) (li
2/Si)1/2
T1 4000 200 737 0.3 2001577.77 1414.77
T2 3800 200 1210.17 0.2 8861538.98 2976.83
T3 3600 200 610 0.3 1134905.00 1065.32
T4 3400 200 1238.1 0.2 9489365.51 3080.48
T5 3200 200 1135.2 0.2 7314542.23 2704.54
T6 3000 200 1384.55 0.1 13270764.31 3642.91
T7 2800 200 1875.41 0.1 32980610.20 5742.87
T8 2600 200 2138.29 0.1 48884347.10 6991.73
193077157.9
T9 2400 100 2682.73 0.0
8 13895.22
T10 2300 92.5 1831.9 0.1 66460492.49 8152.33
2207.5
SUMA 14843.35 49667.013
0.30
Scp = 8.93%