2. la cuenca hidrográfica

Instructor: Ing. Gel. Jos Herrera Garca 29/01/2009

Geologa General (070-3154) 1

Universidad de OrienteNcleo de Bolvar

Escuela de Ciencias de la TierraDepartamento de Ingeniera Civil

Hidrologa Bsica (070-3453)

Instructor:Ing. Gel. Jos G. Herrera Garca

Ciudad Bolvar, Enero de 2009

Conceptos previos de Topografa yde Geomorfologa



28/01/2009 10:46 p.m. 2. La cuenca hidrogrfica 6

1.Conceptos previos de Topografa


Topografa

Representa la configuracin de varias alturas que conforman la superficie terrestre.

Elevacin

Es la altitud de un punto con respecto al nivel del mar.




Contorno

Es una lnea imaginaria de igual valor (por ejemplo, los contornos topogrficos o curvas de nivel son lneas de igual elevacin).

Curva de nivel

Es una lnea imaginaria en el terreno que une a todos aquellos puntos que tienen la misma altura con relacin a un datum o nivel de referencia.


Relieve

Es la diferencia entre una elevacin ms alta y una ms baja en un rea en particular.

Mapa

Es una representacin geogrfica:

De la Tierra o de una parte de ella (superficie terrestre).

En una superficie plana.

Se da informacin relativa a una ciencia determinada (p.e., mapa topogrfico).




Escala

Es una relacin que resulta de dividir la distancia que se mide en un plano con respecto a la distancia en el terreno.

Se puede representar de dos maneras:

Numricamente (fraccionaria).

Grficamente.

Paisaje con lneas de contornos

Mapa

Por ejemplo, Montaa Katahdin, Maine-EEUU





Mapa

Paisaje con lneas de contornos

Por ejemplo, GorgeFlaming, Wyoming-EEUU





Mapa digital del terreno (MDT):Muestra los diferentes intervalos de elevaciones del terreno en colores.


Mapa digital de pendientes del terreno (MDT de pendiente):

Muestra los diferentes intervalos de pendientes del terreno en colores.




Del tributario: disminucin dela elevacin a lo largo de lostributarios.

Del canal principal: disminucin de la elevacinentre la cabecera (tributario ms alto) yla desembocadura (final del canal).

De la vertiente: diferencia de elevacinentre el alto o lnea de cumbre delas montaas y el punto dondesurgen los canales.






2.Conceptos previos de Geomorfologa




Geomorfologa

Estudio sistemtico de las formas del relieve terrestre con relacin a su origen en su estado de desarrollo.





Es un rea elevada, extensa.

Sin elevaciones apreciables por encima de los terrenos circunvecinos.


Mapa y vista oblicua de la altiplanicie del Tibet, la ms alta y ms extensa de la Tierra.



Pequea forma del relieve.

De tope plano.

De laderas verticalizadas.

Circundada por laderas inclinadas.

Fotografa:

Mesa en el valle del Monumento, Arizona-EEUU.


Cumbres asimtricas,formadas por una secuenciade rocas inclinadas yerosionadas.





Crestas estrechas.

Levantadas tectnicamente.

En capas casi verticales resistentes a la erosin.




Las rocas ms duras, resistentes a la erosin, yacen sobre rocas ms blandas, fcilmente erosionables.

Las crestas se disponen sobre los anticlinorios y las corrientes fluyen hacia los valles formados por los sinclinorios.

Las corrientes tributarias en los flancos de los anticlinales fluyen ms rpidamente y con mayor poder que las corrientes de los valles.

Por esta razn, los tributarios erosionan las pendientes del anticlinorio ms rpidamente que lo que las corrientes principales erosionan los valles.


Los tributarios sobre los sinclinorios cortan a travs de las capas de rocas resistentes y comienzan rpidamente a tallar la roca infrayacente, menos resistente, formando valles empinados sobre los anticlinales.




A medida que el proceso contina, se forman valles sobre los anticlinales y las crestas cubiertas por estratos resistentes quedan abandonadas sobre los sinclinorios.


Crestas delineadas por areniscas resistentes plegadas en una serie de anticlinorios y sinclinorios lineales erosionados en el transcurso de millones de aos.





3.Los paisajes: (productos de la interaccin entre la tectnica y el clima)




Formas del relieve terrestre (paisaje)

Dependen de la interaccin de dos grandes geosistemas:

Las placas tectnicas (geologa del rea).

La interaccin del clima.




Bsicamente son de dos tipos:

Iniciales.

Secuenciales (evolucionados).


A) Bloque montaoso recin formado

(relieve inicial)

Corteza terrestre fracturada

y dislocada por fuerzasinternas de la Tierra

Formados por el levantamiento de la corteza terrestre.

Intervienen procesos endgenos: fuerzas internas de la Tierra, erupciones volcnicas, entre otros.


Fuente: Strahler (1984), p. 394



B) Bloque montaoso modelado

(relieve secuencial)

(a) Relieve erosional (can)

(divisoria)

(b) Relieve depositacional

(cono de deyeccin)

Fuerzas internas

inactivas

Los relieves anteriores modificados.

Intervienen procesos exgenos, aqu llamados agentes de denudacin: erosin y depositacin por cursos de agua, oleaje, hielo,viento y lluvia.


Fuente: Strahler (1984), p. 394

Resistencia a lasfuerzas erosivas

Fuerzas erosivas

Fuerza de la corrienteFuerza de resistencia

Tamao del sedimento

Volumen de sedimento

Pendiente del ro

Descarga del ro

Igual

Es controlada por un balance entre: La fuerza de un ro.

La resistencia a la erosin (carga sedimentaria)




Resistencia a lasfuerzas erosivas

Fuerzas erosivas

Fuerza de la corrienteFuerza de resistencia

Tamao del sedimento

Volumen de sedimento

Pendiente del ro

Descarga del ro

Igual

Resistencia a la erosin aumenta: Con el tamao del sedimento.

El volumen de sedimento.

La resistencia del lecho rocoso.

A mayor pendiente del lecho y de la salida (descarga), mayor es la energa de la corriente y de la erosin.


El incremento de la pendiente redunda en una elevada energa de la corriente.

Parte alta de la cuenca(cabecera, naciente).




La disminucin de la pendiente redunda en la disminucin de laenerga de la corriente.

Parte media de la cuenca.


Una pendiente pequearedunda en una baja energa de la corriente.

Parte baja de la cuenca.




Dakota del Sur, EEUU



Es controlado por la interaccinde dos grandes geosistemas:las placas tectnicas y el clima.




- Accin tectnica: forma montaas y las eleva.- Levantamiento: mayor que la tasade erosin.- Se genera intemperismo.

- Levantamiento: es ms lento.- Erosin: se equilibra con el levantamiento.- Elevaciones: se mantienen altas.

- Levantamiento: se reduce mucho ms.- Erosin: comienza a predominar.- Elevaciones: comienzan a bajar.

- Levantamiento: est casi detenido.- Elevaciones ms bajas (colinas): consumen ms tiempo.- Erosin: es mucho ms lenta.

- Levantamiento: cesa.- Erosin: disminuye mucho ms.- Elevaciones: ms disminudas / el paisaje evoluciona a tierra bajas y planicies.

Nivel de erosin


- Colisin de continentes.- Levantamiento de una gran planicie.

- Levantamiento: crea un patrn meteorolgico que aumenta la tasa de erosin.

- La corteza se reajusta isostticamente:- La manera como lo hace es levantando las cimas de las montaas por encima de la elevacin anterior a la erosin.

Nivel de erosin




Escarpes pronunciados: Causan la precipitacin en esta regin rida. Controlan la erosin y la evolucin del paisaje.

Hmedo

Seco




Pulso de rpido surgimiento (de corta duracin)Juventud

Madurez

Senilidad

El ciclo comenzara con un pulso de elevacin tectnica fuerte y rpido, seguido de un largo perodo de erosin gradual.

Dio origen al concepto (ahora desacreditado) de estadios del paisaje: juventud, madurez y senilidad.


Aumento gradual de latasa de elevacin

Disminucin gradual de la tasa de elevacin

La elevacin aumenta y disminuye durante largos perodos de tiempo.

La erosin acta simultneamente para desgastar las montaas.




Tiempo

Tasa de levantamiento moderada pero constante

Las tasas de surgimiento y de erosin se mantienen durante largos perodos de tiempotrayendo como resultado un balance(equilibrio dinmico).

Los paisajes no necesitan seguir a un patrn predeterminado.





Cualitativo vs Cuantitativo

Bsicamente dos enfoques:

Cualitativo.

Cuantitativo.




William Morris Davis: Universidad de Harvard (1890).

Exponente de un mtodo de entender la morfologa.

Influenci a muchos geomorflogos.

Propuso un sistema explicativo-descriptivo: Clasificar y describir las formas

del paisaje de modo verbal. Sin mediciones salvo la de

algunos parmetros descriptivos: Longitud

aproximada, anchura, altitud y extensin de los elementos del relieve.

Uso de adjetivos para realizar comparaciones: Ms abrupto o ms suave. Ms rpido o ms lento. Bien ajustado o

deficientemente ajustado.


Se apoya en la aplicacin de conocimientos de estadstica.

Es la tendencia:

La cuantificacin se ha impuesto!

Busca convertir las relaciones que se observan en modelos matemticos.




Surge con el avance de la Climatologa y de la Hidrologa: Aplicaciones prcticas en el tratamiento

rigurosamente cuantitativo de variables, pacientemente medidas y calculadas sus medias durante dcadas, tales como:

Temperatura del aire, presin, vientos, humedad, nubosidad, precipitacin, el caudal de los ros, la escorrenta superficial (aguas de arroyada o encauzadas).


Es aplicable al estudio de cualquier grupo de formas de modelado secuencial.

En particular:

Sistema de erosin fluvial.




Se forma debido a procesos de erosin y depositacin provocados por el agua en movimiento sobre la superficie terrestre.


En una cuenca, las aguas de arroyada aportan agua y productos de desintegracin de las rocas a los cauces de los ros, que a su vez transportan estos materiales fuera del sistema.

Cualquier otra forma de remocin en masa(meteorizacin, reptacin del suelo) tiene importancia secundaria con respecto a la accin del agua en movimiento dentro del sistema fluvial.




1. Pertenece a la fase de madurez y etapas posteriores del ciclo de denudacin continental: Clima hmedo:

El proceso de denudacin ha actuado durante un largo perodo de tiempo para que toda el rea est ocupada por cuencas de drenajemuy prximas unas a otras.

En el paisaje predominan: Formas de erosin: transporte de agua y de derrubios por los cursos de agua

principales de la regin (excepto en las zonas relativamente pequeas del lecho de inundacin de los ros ms grandes).

Formas depositacionales: abanicos aluviales, deltas y fondos de valles aluviales (no se incluyen en este sistema).

Clima rido y semirido: El anlisis se limita a las reas donde las masas montaosas en estado

de madurez han sido disectadas por sistemas de erosin fluvial.No incluye: el pediment, los abanicos aluviales y las zonas de playas.


2. Supone que el sustrato rocoso de la zona es de composicin y estructura uniforme en toda su extensin.

Las diversas resistencias de las masas rocosas a la meteorizacin y erosin del agua ejercen un fuerte control sobre las formas de modelado.

En realidad existen muchas zonas que presentan esta uniformidad en un alto grado:

P.e., un batolito grantico.




3. A pesar de las visibles diferencias superficiales entre los sistemas de erosin fluvial:

Laderas de las montaas totalmente descubierta de capa vegetal y suelos pobremente desarrollados y de textura gruesa (zonas desrticas).

Poco flujo de agua subterrnea hacia los cauces de los ros flujo basal prcticamente inexistente (zonas ridas).

stos tienen una geometra notablemente similar si se comparan las zonas de relieve maduro!



1.Elementos de morfometra fluvial



Medida de la forma o geometra de cualquier cosa natural (planta, animal o relieve).

Parmetros morfolgicos: no tienen una configuracin esttica, cambian en el tiempo.

De gran inters: cuando se relaciona la forma con los procesos hidrolgicos, dado que permite: Conocer la relacin existente entre el rea de una

cuenca de drenaje y el caudal del cauce principal.

Conocer algunos ndices para realizar comparaciones entre cuencas hidrogrficas.


Medida de las propiedades geomtricas de la superficie slida de un sistema de erosin fluvial.

No existen dos relieves exactamente iguales: Cada regin difiere en algn detalle del otro. La configuracin particular de un determinado conjunto de formas

hace posible el reconocimiento de las cosas.

Sin embargo, los componentes bsicos que integran cada forma compleja son esencialmente idnticos y pueden describirse y clasificarse de un modo sistemtico.

Si el paisaje fluvial cambia con el tiempo, entonces debe ser posible medir tales cambios y definir sus diferentes estadios en trminos rigurosamente cuantitativos empleando los datos morfomtricosrecopilados de distintas zonas.





2.Elementos bsicos de un sistemade erosin fluvial

Constituyen los elementos ms simples. Se limita a un estudio planimtrico:

Medida en un nico plano. Proyeccin del sistema de cauces sobre un plano horizontal, a pesar de su

inclinacin respecto a la horizontal (todos los ros tienen un gradiente).

Lneas: Propiedad unidimensional:

Longitud.

Elementos que involucra: Anlisis de un sistema ramificado de lneas (cauces). Considera las diferentes anchuras de los cauces como simples lneas de amplitud

extremadamente pequea. Limitadas al estudio de cifras, longitudes y combinaciones de las diferentes series de

segmentos lineales.

Funcin: Transportar el agua y los derrubios fuera del rea de la cuenca.




Se centra tambin en el estudio planimtrico: Proyeccin de la superficie del terreno en un plano

horizontal.

rea: Propiedad bidimensional:

Longitud x anchura.

Elementos que involucra:El rea superficial de las cuencas de drenaje.La descripcin de las formas (contornos) de estas cuencas.

Funcin: Interceptar la precipitacin.Aportar derrubios.


El estudio realizado es plani-altimtrico: Alturas relativas de las lneas y superficies () con respecto a la base

horizontal de referencia.

Relieve: Propiedad tridimensional (3D):

Longitud x anchura x altura.

Elementos que involucra: Altura de un punto dado con respecto a la base planimtrica. La diferencia de altura entre dos puntos dados. Gradientes (pendientes) de las superficies topogrficas y de los cauces

fluviales.

Funcin: Expresar la magnitud de la dimensin vertical del paisaje. Condicionar la velocidad de la escorrenta. Constituir medidas de la intensidad del proceso de erosin y de transporte.




Hidrolgica o topogrfica

Se conoce tambin como cuenca (hoya) hidrogrfica o topogrfica.

Es una superficie del terreno que drena hacia una corriente en un lugar dado.




Parte del terreno donde el agua de lluvia corre por la superficie, se concentra y pasa por un punto del cauce principal que la drena.


Superficie total drenada por un ro y sus afluentes aguas arriba (la cuenca topogrfica).




Queda definida topogrficamente por la lnea de crestas (parteaguas o divisoria de aguas superficiales).





Se pueden distinguir segn su:

Tamao.

Forma.

Red de drenaje.

Pendiente.

Razn de bifurcacin.


Puede ser:

Pequea.

Mediana.

Grande.

Una cuenca grande representa territorios complejos y reas de pertenencia a diferentes instancias.




Puede ser:

Circular.

Rectangular (alargada).

Cuadrangular.

Irregular.

Cada forma define una cualidad.


Adopta formas diferentes.

En funcin del:

Tipo de material del suelo.

De la cobertura vegetal.

De la pendiente del terreno.




La pendiente del cauce principal y la pendiente media, indican la edad y la relacin de alturas.


Se relaciona con la densidad de drenaje de la cuenca y la manera como sta se presenta sobre el terreno.




De distintas maneras, segn: Su drenaje y conduccin final.

Su tamao.

La zona climtica.

La visibilidad de sus divisorias.

Su balance hdrico.

El uso u objetivo de manejo.

Los factores socioeconmicos.

El grado de concentracin de la red de drenaje.

Su altitud y topografa.


Se subclasifican en:

Arreicas.

Criptorreicas.

Endorreicas.

Exorreicas.




Cuando no logra drenar sus aguas a un ro, mar o lago.

Sus aguas se pierden por evaporacin o infiltracin sin llegar a formar escurrimiento subterrneo.


Cuando su red de drenaje superficial no tienen un sistema organizado o aparente.

Sus aguas discurren como ros subterrneos.

Caso de las zonas crsticas.




Cuando las vertientesconcentran o vierten todo su escurrimiento superficial hacia un punto que est dentro de la misma cuenca.

Por lo general, a un embalse o a un lago, pero sin llegar al mar.


Fuente: Aparicio Mijares (1992), p. 20.

Cuando las vertientesconcentran o conducen su escurrimiento sobre otro cuerpo de agua(ro, sistema mayor de drenaje) del cual son tributarias, o directamente sobreel mar.


Fuente: Aparicio Mijares (1992), p. 20.




Muy grandes.

Grandes.

Medianas.

Pequeas.




ridas.

Semiridas.

Templadas.

Hmedas.

Fras.

De altiplano (Andes).

Tropicales.


Hidrogrficas:

Sobre la superficie del suelo.

Hidrogeolgicas:

Debajo de la superficie del suelo.

Ocenicas (marinas):

Bajo el cuerpo de agua de los mares.




29/01/2009 8:47 a.m. 2. La cuenca hidrogrfica 100

Balanceadas:

Oferta y demanda son compatibles.

Deficitarias:

Demanda es mayor que la oferta.

Con exceso:

Oferta es mayor que la demanda.




Municipales:

Para abastecimiento de agua potable.

Hidroelctricas.

Generacin de energa elctrica.


Densamente poblada.

Medianamente poblada.

Escasamente poblada.

Cuenca lechera:

Cuando la actividad econmica es predominantemente y de alto valor econmico en la produccin de leche.




Subcuenca: rea que desarrolla su drenaje directamente al curso principal de la

cuenca. Varias subcuencas conforman una cuenca.

Microcuenca: rea que desarrolla su drenaje directamente a la corriente principal

de una subcuenca. Varias microcuencas conforman una subcuenca.

Quebrada: rea que desarrolla su drenaje directamente a la corriente principal

de una microcuenca. Varias quebradas conforman una microcuenca. A veces estos cursos de agua se interceptan directamente a los

grandes ros y cuerpos de agua.



Zona de

intercuencas

Lmite de la cuenca

adyacente

Subcuenca media

Subcuenca alta

Subcuenca baja

Microcuenca alta

Microcuenca alta

Subcuenca alta

Quebradas

Entorno de la

cuenca

Desembocadura



Criterio altitudinal (segn la diferencia de altura): Apreciable:

Entre 0-2.500 m.s.n.m.m. Se pueden diferenciar las

partes: Alta. Media. Baja.

Poco apreciable: Entre 0-1.000 m.s.n.m.m. Posiblemente se distinguen

dos partes: Alta. Baja.

Criterio topogrfico (se relaciona con el relieve y la forma del terreno): Las partes accidentadas

forman las montaas y laderas.

Las partes onduladas, casi planas y planas, forman los valles.

La zona por donde descarga el ro principal y sus afluentes.


Zona de

intercuencas

Lmite de la cuenca

adyacente

Subcuenca media

Subcuenca alta

Subcuenca baja

Microcuenca alta

Microcuenca alta

Subcuenca alta

Quebradas

Entorno de la

cuenca

Desembocadura28/01/2009 10:46 p.m. 2. La cuenca hidrogrfica 107



reas de intervencin

Zonaalta

Zonamedia

Zonabaja

Fuente: Parker (2005)

La finca es una celdao subunidad de la cuenca.

Si se manejan las fincas, se maneja la cuenca:

1-2 tcnicos por zona.

1 grupo/comit deproductores.


Lmite municipal

Lmites de la cuenca

Entorno

Conexiones a otras cuencas

Intercuenca

Ciudades

Ocano

Conexiones a otros lugares

por vnculos culturales.

Conexiones a otras cuencas

por razones econmicas

Influencias de zonas vecinas

hacia la cuenca

Sistema hdrico




Divisoria de la cuenca topogrfica

Precipitacin

Divisoria de la cuenca

de aguas subterrneas

Suelo permeable

Capa impermeable

Escorrenta

Manto rocoso


Cuenca de aguas subterrneas.

Definida por la divisoria de los sistemasde flujo subterrneo.

Difcilmente coincidecon la cuencatopogrfica.




Estudios abordado desde tres enfoques:

Morfometra lineal.

Morfometra del rea (areal o superficial).

Morfometra del relieve.



1.Morfometra lineal



Cuenca dedrenaje menor

Divisoria de lacuenca parala cuenca de

drenaje principal

Divisoria

Patrn de drenaje dendrtico

VertientesVertientes

Conocida tambin como parteaguas o lnea de cresta.

Es una lnea imaginariaformada por la uninde los puntos demayor niveltopogrfico (cota): Dentro de la

cuenca puedenexistir otros picosaislados de cotasuperior a cualquierpunto de la divisoria!


Cuenca dedrenaje menor

Divisoria de lacuenca parala cuenca de

drenaje principal

Divisoria

Patrn de drenaje dendrtico

VertientesVertientes

Es la lnea que separa la superficie del terreno cuyo drenaje fluye hacia un ro dado de las superficies terrestres cuyos desages corren hacia otros ros.




Separa la cuenca en estudio de las cuencas vecinas.

Divide la precipitacin pluvial ocurrida sobre dos cuencas vecinas, encaminando el escurrimiento superficial para uno u otro sistema fluvial.

Atraviesa el curso de agua slo en el punto de salida.


1. Obtener un mapa de cartografa nacional a escala conveniente.

2. Establecer el punto de inters sobre el cual se definir una cuenca, subcuenca o microcuenca (la desembocadura o confluencia del ro).

3. Trabajar sobre un papel transparente.

4. Trazar con lpiz de color azul la red de drenaje (principal y los urbanos).





5. Identificar en los extremos de la red los puntos ms altos (mayor cota): cerros, colinas o montaas.

6. Marcar esas referencias con lpiz de color rojo, siguiendo las siguientes reglas:a. La lnea divisoria debe cortar la curva de nivel lo ms

perpendicularmente posible.b. Cuando la altitud de la divisoria:

Aumenta: se deben cortar las curvas de nivel por su parte convexa.Disminuye: las curvas de nivel se cortan por su parte cncava.

c. La interseccin de un punto plano normal a la divisoria debe dar el punto de mayor altitud del terreno.

d. La lnea divisoria nunca debe cortar a un ro, arroyo o vaguada, excepto en el punto de cierre del contorno a partir del cual limitamos la cuenca (desembocadura).




Divisoria de la cuenca topogrfica

Precipitacin

Escorrenta




X

X

XX

X X X X X

XX

X

X

X




Con la red de drenaje y los puntos de referencia ms elevados en el contorno de la cuenca marcados, se procede a delinear con color rojo la divisoria de la aguas.a. Para identificar la divisoria, tener en cuenta el valor

de las curvas de nivel y cundo stas indican que el drenaje est fuera o dentro de la cuenca.

b. Tomar en consideracin algunas referencias.

c. Darse cuenta de cuntas curvas del mismo valor estn muy juntas.


X

X

XX

X X X X X

XX

X

X

X



Red de ros interconectadosseparados de las cuencas adyacentes por la lnea divisoria.

Patrn o arreglo de una red de corrientes(canales) interconectadas dentro del rea de la cuenca.

Consiste de corrientes tributarias y de una corriente principal.



Determina la eficiencia del sistema de drenaje:

A mayor escurrimiento mayor eficiencia.




La geometra del patrn est en funcin de la geologa de la zona (tipo de sustrato rocoso infrayacente).


Dendrtico: Ramificado o en forma de

rbol. Debido a la presencia de

materiales uniformes.

Radial: Irradiado a partir de un punto

elevado (mesa, volcn, entre otros).

Rectangular: Rocas fracturadas.

Enrejado: Resistencia alternante. Rocas dbiles.




Dendrtico

1 2 3 4 5 6 7

8 9 10 11 12 13 14

Trenzado Radial Paralelo Anular Rectangular Pinado

Desordenado Subparalelo Retorcido Subdendrtico Anastomosado Deltaico Estuarino


Title Placeholder





Para establecerlo se debe analizar la composicin del sistema de cauces, considerndolos como lneas situadas sobre un plano.

Los diferentes ros que integran un sistema fluvial (completo) se subdividen en segmentos de cauce segn la jerarqua de rdenes de magnitud, asignndoles una serie de nmeros a los rdenes.


Fuente: Strahler, A. (1984), Geografa fsica



Existen diversas metodologas: Horton (1945):

Involucra la identificacin de todo el canal.

Strahler (1952):El orden se incrementa en la conjuncin de los tributarios.

Mtodo ms objetivo, directo y simple (Morisawa, 1968).

Shreve (1967):Donde las redes se unen se suman los rdenes de las

corrientes.

Buscan establecer criterios para comparar (entre/dentro) reas de drenaje.





Cada cauce extremo se denomina de primer orden.

En la conjuncin de dos segmentos de 1er orden se forma un cauce de segundo orden, el cual se prolonga hasta que se une con otro cauce de 2do

orden, de lo cual se origina uno de tercer orden, y as sucesivamente.

Al unirse un segmento de 1er orden con otro de 2do orden, no se produce incremento de orden a partir del punto de unin.

El ro (cauce) principal de la cuenca es el que tiene el nmero ms elevado de todo el sistema (k).


Fuente: Strahler, A. (1984), Geografa fsica, fig. 28.1, p. 523

Las corrientes principales se clasifican dedos maneras segn:

El tiempo en que transportan agua.

Su posicin topogrfica o edad geolgica (evolucin geomorfolgica).




Las corrientes se subdividen en:

Permanente (perenne o efluente).

Semipermanente (intermitente).

Efmera (influente).


Tiempo en que el cauce transporta agua: Durante todo el ao.

Nivel del agua en su cauce: Siempre presente:

Dado que el punto ms bajo del cauce (punto A) siempre est por debajo del nivel de aguas freticas (NAF).

El acufero siempre alimenta total o parcialmente al ro.


Fuente: Aparicio Mijares, F. (1992), Fundamentos de hidrologa de superficie, fig. 2.5, p. 26.




Tiempo en que el cauce transporta agua: Durante la poca de lluvia. En poca de sequa (slo cuando

ocurre una tormenta).

Nivel del agua en su cauce: Presente:

Cada vez que el NAF asciende por encima de la lnea que une los puntos ms bajos en el perfil longitudinal del ro(punto A = talweg): Durante la poca de lluvia. Inmediatamente despus de una

tormenta en poca de sequa.

Ausente: En poca de sequa, dado que el NAF

queda por debajo del punto A.





Tiempo que transporta agua: El cauce transporta agua en cualquier

momento, inmediatamente despus de una tormenta.

Esta situacin produce: El escurrimiento superficial hacia el ro

y La recarga de los acuferos.

Nivel del agua en su cauce: Presente:

Inmediatamente despus de una tormenta.

Ausente: Dado que el NAF de la zona siempre

est por debajo del punto ms bajo de cualquier seccin transversal que se tome en el perfil longitudinal del ro.

Normalmente esta situacin se mantiene durante todo el ao.



29/01/2009 8:50 a.m. 2. La cuenca hidrogrfica 151

Fuente: Monsalve Senz, G. (1999), Hidrologa en la Ingeniera, fig. 2.3, p. 36.



Las corrientes se subdividen en:

De montaas (juveniles).

De transicin (maduras).

De planicies (viejas).


Cotas: Elevadas sobre el nivel del

mar.

Pendientes: Grandes.

Velocidad del agua: Alta.

Morfologa del cauce: Pocas curvas.

Tipo de partculas sedimentarias en el cauce: Gravas (cantos rodados). Nada de finos.





Cotas: Medias.

Pendientes: Intermedias.

Velocidad del agua: Moderada.

Morfologa del cauce: Algunas curvas.

Tipo de partculas sedimentarias en el cauce: Gravas (algunos cantos

rodados). Arena.



Cotas: Cercanas al nivel del mar.

Pendientes: Bajas (llano o plano).

Velocidad del agua: Baja.

Morfologa del cauce: Numerosas curvas (meandros).

Tipo de partculas sedimentarias en el cauce: Arena. Finos.

Estos tres tipos de corriente pueden encontrarse en una misma red de drenaje!





Si en una regin dada, gran parte del sistema de cauces se halla dividido en segmentos y a cada uno de ellos se le ha asignado un orden, ser posible llevar a cabo algunas generalizaciones acerca de la forma y dimensiones del sistema de drenajecaracterstico de la regin.


Horton y otros propusieron:

Que existe un desarrollo ordenado de las cuencas de drenaje.

Este desarrollo sigue un grupo de leyes (leyes de composicin del drenaje).




Se debe tener en cuenta la distribucin del nmero de segmentos (Nu) de cada orden(u) que existe en la cuenca estudiada.

Sobre un mapa de una cuenca hidrolgica a gran escala (1:25.000) y cuidadosamente cartografiado: Se asignan rdenes (u) a todos

los segmentos de cauce. Se cuenta el nmero de

segmentos (Nu) de cada orden. Se tabulan las cantidades

obtenidas.


Ordende la

corriente(u)

Nmero de segmentos de

corriente(Nu)

Relacin de bifurcacin

(rb)

1 139

3,022 46

4,183 11

3,674 3

3,00

5 1

Proporcin existente entre el nmero de segmentos de un orden dado y los del orden inmediatamente superior (rdenes sucesivos). Representacin matemtica:

Donde:u: orden de los segmentos de cauce.Nu: nmero de segmentos de cauce de orden u.Nu+1: nmero de segmentos de cauce de ordeninmediatamente superior.


1u

ub

N

Nr



Representa una medida de la estructura de las redes.

Permite observar la similitud geomtrica entre sistemas de drenaje distintos.

Valores adoptados por la rb: Propiedad adimensional.

Tiende a permanecer constante de un orden a otro dentro de una cuenca (siempre y cuando el clima, la litologa y estado de desarrollo sean uniformes en toda la regin):Las diferencias entre las rb calculadas dentro de una misma cuenca

se le atribuye a las variaciones fortuitas de la forma del terreno de todo el sistema de cauces.



Valor terico mnimo:

2Difcilmente se alcanza en

condiciones naturales.

Horton (1945),Strahler (1952).Sistemas fluviales: 3 < rb < 5

Para cuencas en las cuales las estructuras geolgicas no distorsionan el modelo de

drenaje.

Valor promedio: 3,50 -

Co

rrie

nte

s 1er y 2do orden 4,0 < rb < 5,1 -D. R. Coates (?)

(cit. por Campos, 1998, p. 2-14)

2do y 3er orden 2,8 < rb < 4,9 -




Ordende la

corriente(u)

Nmero de segmentos de

cauce de orden u

(Nu)

Relacin de bifurcacin

(rb)

Longitud mediade los

segmentos( )

Longitud media

acumulada(km)

( )

Relacin de longitud

(rl)

rea media de la cuenca

(km2)( )

1 5.966 0,14 0,14 0,13

3,90 3,432 1.529 0,48 0,62 0,39

4,04 2,673 378 1,28 1,90 2,23

5,56 3,054 68 3,90 5,80 15,86

5,23 2,875 13 11,20 17,00 88,40

4,33 2,866 3 32,00 49,00 629,20

3,00

7 112,80

+(longitud no medida)

-1.430

+(rea no medida)

uL .AcumuLuA

Fuente: Strahler, A. (1984), Geografa fsica, t. 28.2, p. 525.

Enunciado: El nmero de segmentos de

rdenes sucesivamente inferiores de una cuenca dada tiende a formar una progresin geomtrica que comienza con el nico segmento de orden ms elevado y crece segn una relacin constante de bifurcacin.

Representacin matemtica:

Donde:k: orden del cauce principal.

Representacin grfica:


)( uk

bu rN

5.966

1.529

378

68

13

3

1

0

1

10

100

1.000

10.000

1 2 3 4 5 6 7 8

N

me

ro d

e s

egm

en

tos,

Nu

Orden del segmento, u

Ro Allegheny (Pensilvania, EEUU) Recta de ajuste

Recta de regresin correspondiente a una funcin exponencial negativa de la forma:

y = ae-bx

o bienlog (y) = log (a) - bx

Nu = 2.8336e-1,497u

Coeficiente de correlacin:R = 0,9974 99,87%

Fuen

te:S

trah

ler,

A.(1

984)

,Geo

graf

afs

ica,

fig.2

8.2,

p.52

4.



Cuando una progresin geomtrica se representa en una grfica cuya escala es de relacin constante (logartmica), los nmeros de la serie se sitan de manera que guardan en la escala intervalos de distancia iguales. Por ejemplo, si rb = 3 (relacin

de incremento constante) y el ro principal es de 6to orden (k = 6), entonces Nu ser:

Por ejemplo, un ro ideal cuya rb = 3 y k = 5:

As, si se desea determinar N2a partir de la rb y k dados:


2438127931 y , , , ,

u Nu rb

1 81

3,002 27

3,003 9

3,004 3

3,00

k = 5 1

Nu = 121

273.3.333 3)25(2N

Horton observ adems que el Nu total de una cuenca de drenaje puede expresarse como: Representacin

matemtica:

Donde:: suma de segmentos de

cauce de cada orden.

Por ejemplo, del caso anterior se tiene que:


uN

1

1

b

kb

uR

RN

1212

242

2

1243

13

135

uN



Cauces de 1er orden son:

En promedio, los de menor longitud.

sta se incrementa a medida que crece el nmero de orden (u).


Existen diversos tcnicas:

Mtodo rudimentario:

Uso de un hilo o cuerda.

Mtodo prctico:

Curvmetro.

Mtodo avanzado:

Computacionales(digitalizacin = rasterizacin + vectorizacin).




Con este instrumento integrador se recorren todos los segmentos de cauce de un orden determinado y se lee al final la distancia total recorrida.


1. Se sita la rueda sobre la lnea a medir en punto de partida (x1).

2. Se lee la lectura inicial (l1).3. Se repasa la lnea a medir

hasta el punto deseado (x2).

4. Se lee la nueva lectura (l2). La diferencia da el recorrido: l2-l1.

5. Se ajusta el recorrido a la escala del plano. Se obtiene el valor de Lu.




Si el recorrido fue de 18,5 y el curvmetro est graduado en cm, el recorrido ser de 18,5 cm.

Si el plano:

Est a escala 1:100.000, entonces la longitud de ese segmento de cauce (Lu) es de 18,5 km.

Si la escala es 1:75.000, entonces la longitud ser de 13,875 km.


Realizar comentario.




Realizar comentario y mostrar como se obtiene en AutoCAD.


Se obtiene mediante el siguiente procedimiento: Representacin matemtica:

Donde:

: longitud media de todos los segmentos de cauce de orden u.

: suma de las longitudes de todos los segmentos de cauce de orden u.


uL

u

u

uN

LL

uL

uL



Existen diversos mtodos:

Los mismos empleados para determinar la longitud de un segmento de cauce.

Se determina es la longitud del permetro de la cuenca.


Razn de incremento de la longitud media de los segmentos de cauce ( ) a medida que aumenta el nmero de orden (u). Representacin matemtica:

Donde:

: longitud media de los segmentos de cauce de orden u.

: longitud media de los segmentos de cauce del orden inferior.


uL

1u

ul

L

Lr

uL

1uL



Tiende a permanecer aproximadamente constante en cada sistema de drenaje.

Vara de un orden a otro segn las variaciones accidentales que son de esperar en cualquier sistema de drenaje.


0,14

0,62

1,90

5,80

17,00

49,00

0,14

0,48

1,28

3,90

11,20

32,00

y = 0,053e1,152x

R = 0,996

0,10

1,00

10,00

100,00

1 2 3 4 5 6 7

Lon

gitu

d m

ed

ia d

e lo

s se

gme

nto

s d

e c

auce

, Lu

(km

)


Ro Allegheny (Pensilvania, EEUU) (datos acumulados)

Ro Allegheny (Pensilvania, EEUU) (datos sin acumular)

Recta de ajuste (exhibe mejor correlacin)

Enunciado: La longitud media acumulada de

segmentos de cauce de rdenes sucesivos tiende a formar una progresin geomtrica cuyo primer trmino es la longitud media de los segmentos de primer orden y tiene por razn una relacin de longitud constante.


Donde:: longitud media de los segmentos

de cauce de 1er orden.



Recta de regresin correspondiente a una funcin exponencial positivade la forma:

y = aebx

o bienlog (y) = log (a) + bx

)1(

1

u

lu rLL

1L Fuent

e:St

rahl

er,A

.(19

84),

Geog

rafa

fsic

a,fig

.28.

3,p.

527.

Lu = = 0,0511e1,0778u




Segmentos de caucede 1er orden: Tienen un origen libre.

Resulta difcil determinar su longitud con precisin.

Existe siempre la posibilidad de que no se mida su longitud completa (desviacin del punto de la recta de ajuste).

Las longitudes medias de los cauces de un mismo orden difieren notablemente de una cuenca a otra: stos cubren una amplia

gama de dimensiones.


Depende del esquema de ordenamiento adoptado: Strahler (1952): representa la longitud a lo largo del cauce

de orden mayor, comprendido entre el punto donde nace el ro y la estacin hidromtrica o punto de concentracin.

Se mide sobre mapas topogrficos realizados a escala conveniente, empleando cualquiera de las tcnicas para medicin de longitud antes mencionadas.

Se expresa en km.

Tiene la mayor longitud de cauce.





2.Morfometra superficial

Superficie o porcin del terreno en proyeccin horizontal, delimitada por la divisoria (lmite o parteaguas de la cuenca).

Se determina a partir de mapas topogrficos a una escala conveniente.

Se expresa en km y/o en hectreas:

1 ha =10.000 m.





Bsicamente tres tcnicas: Mtodo rudimentario:

Uso de una cuadrcula.

Mtodo prctico:Uso de un planmetro.

Mtodo avanzado:Computacionales

(digitalizacin = rasterizacin + vectorizacin).Uso de herramientas CAD (diseo asistido por

computadoras). AutoCAD. Surfer. Otros.


Hacer los comentarios.




El rea mediante el planmetro se obtiene por la ecuacin: Representacin matemtica:

Donde:

k: constante del planmetro, que depende del tipo de planmetro y de la longitud de brazo trazador.

n = lectura final lectura inicial (es deseable que el valor de n sea el promedio de tres diferencias de lecturas).

Nota: tambin es un rea promedio.


nkAu .

Mediante el uso de un planmetro, determine el rea del rectngulo de la figura que tiene 5 cm x 2,5 cm. Compare los resultados.

Si el rectngulo estuviera en un plano con una escala 1:100.000 su rea (A) sera 12,5 km.


A

5 cm

2,5

cm

Escala 1:100.000



Comprobacin del rea anterior:

1. Se dibuja una figura geomtrica de rea conocida ms pequea:a. Si el cuadrado tiene de

lado 2,5 cm (2,5 km),entonces a = 6,25 km.

2. Partiendo del punto x (del cuadrado) y siguiendo el sentido de las flechas se elabora la Tabla a.


a

2,5 cm

2,5

cm

Escala 1:100.000

x

LecturasDiferencias

Inicial Final

l1 = 5.055 l2 = 5.115 N1 = l2 l1 = 60

l2 = 5.115 l3 = 5.176 N2 = l3 l2 = 61

l4 = 1.518 l5 = 1.572N3 = l5 l4 = 54(descartada)

l5 = 1.572 l6 = 1.630 N4 = l6 l5 = 58

3. Se determina el valor de n:

4. Se determina la constante del planmetro (k), a partir de los datos conocidos (rea a del cuadrado y las diferencias de sus lecturas):

5. Se opera de la misma manera con el rectngulo, comenzando en el punto x y se construye la Tabla A.


vueltasn

n

n

nnnn

7,59

3

179

3

586160

3

321

vueltakm0,1047k

as59,7 vuelt

6,25 kmk

n

ak

k.nA

2

2

u

A

5 cm

2,5

cm

Escala 1:100.000

x

LecturasDiferencias

Inicial Final

l1 = 435 l2 = 557 N1 = l2 l1 = 122

l2 = 557 l3 = 679 N2 = l3 l2 = 122

l3 = 679 l4 = 802 N3 = l4 l3 = 123



6. Se determina el nuevo valor de n:

7. Se determina el rea Aaplicando la ecuacin:

Nota: obsrvese que se acerc al valor verdadero.


vueltasn

n

n

nnnn

3,122

3

367

3

123122122

3

321

2

u

2

u

u

12,8 KmA

ltasx122,3 vuevuelta

Km0,1047A

k.nA

Realizar comentario y mostrar como se obtiene en AutoCAD.




En la prctica se necesita tener nicamente el trazado del permetro de cada una de las cuencas de orden u estudiadas, ya que su rea puede medirse por mtodos distintos. Representacin matemtica:

Donde:: rea media de las cuencas de orden u.

: suma de las reas de todas las cuencas de orden u.


uA

u

u

uN

AA

uA

uA

El rea media de una cuenca de un orden dado ( ) y el propio orden tambin guardan relacin.

Por esto es necesario determinar cmo influye el rea de la cuenca en su nmero de orden.


uA




Figura:

Cuatro cuencas de 1er

orden y dos de 2do orden.

Las cuencas de 2do orden convergen hacia un segmento de cauce de3er orden.

Orden de los cauces indicado con nmeros.

Direccin de las aguasde arroyada sealado conpequeas flechas (rojas).


Fuente: Strahler, A. (1984), Geografa fsica, fig. 28.4, p. 528.



En cada cuenca de 1er

orden, toda la superficie de la misma, drena directamente hacia el cauce de primer orden.

En las cuencas de 2do

orden (consideradas entoda su extensin): Slo una parte de las aguas

de arroyada van a parar directamente a los cauces de 1er orden.

Se dan, adems, dos zonas triangulares o trapezoidales en las que las aguas de arroyada pasan directamente al cauce de 2do orden.





Estas zonas superficiales se conocen como zonas de intercuenca.



Viene dada por la suma de las cuencas de 1er orden ms todas las zonas de intercuenca contenidas en su permetro.

En las cuencas de orden mayor existirn zonas de intercuenca que drenarndirectamente al cauce de orden mayor (en la figura,una de estas zonas de intercuenca drena hacia un cauce de 3er orden).



Representa el rea total superficial que drena a todos los cauces de 1er orden, ms el rea de todas las zonas de intercuenca.


Es la suma acumulativa de todas las cuencas de orden menor en ella contenidas.




Proporcin existente entre el rea media de una cuenca de orden u y el rea media de la cuenca de orden inferior. Representacin matemtica:

Donde:

: rea media de las cuencas de orden u.

: rea media de las cuencas de orden inferior.


1-u

ua

A

Ar

uA

1-uA

0,13

0,39

2,23

15,86

88,40

629,20

0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

1 2 3 4 5 6 7

re

a d

e la

cu

en

ca, A

u (

km)


Ro Allegheny (Pensilvania, EEUU) Recta de ajuste

Enunciado: Las superficies medias de las

cuencas de segmentos de cauce de rdenes sucesivos tienden a formar una progresin geomtrica cuyo primer trmino es el rea media de las cuencas de primer orden y tiene por razn una relacin de incremento de rea constante.


Donde:: rea media de las cuencas de 1er

orden.



Recta de regresin correspondiente a una funcin exponencial positivade la forma:

y = aebx

o bienlog (y) = log (a) + bx

1-u1u rAA a

Au = 0,0158e1,733x


Fuen

te:S

trah

ler,

A.(1

984)

,Geo

graf

afs

ica,

fig.2

8.5,

p.52

9.

1A



1. Durante la fase juvenil del ciclo de erosin, la red de drenaje extiende nuevas ramas hacia la superficie inicialmente elevada. Ejemplo de este crecimiento:

Zona de badlands de los climas semiridos (rpida velocidad de erosin).

2. La formacin de nuevos segmentos de cauce de 1er orden hace que los rdenes de los segmentos ms antiguos adquieran valores ms elevados.

3. El crecimiento se realiza de manera progresiva en una regin donde el sustrato rocoso sea uniforme.

4. Este desarrollo es similar al crecimiento de un animal o una planta.


Flujo de agua superficial como una lmina escurridaque fluye corriente abajo siguiendo la lnea de mxima pendiente.

Esta agua erosiona el sustrato, creando pequeos canales de arroyadas que se unen para formar canales ms grandes.

El proceso resulta en el corte ro abajo y en el desarrollo de canales.






Erosin ms intensa en la cabecera de la cuenca (lmite superior o parte alta de la cuenca).

Causa que los canales: Se extiendan

continuamente aguas arriba (se alarguen).

Se remuevan materialessuperficiales.


La velocidad relativa de crecimiento de un rgano (animal) es una fraccin constante de la velocidad relativa de crecimiento de todo el individuo.

Cualquier parmetro medible de un sistema fluvial (longitud del cauce, rea de la cuenca) se puede comparar al rgano de un animal en crecimiento, por lo que este parmetro se incrementa segn esta ley.




La longitud media de los cauces se relaciona con el orden de los mismos y guarda una relacin constante de incremento (rl).

rdenes sucesivos significan que ha existido una sucesin en el tiempo (segn el crecimiento de una red de drenaje fluvial en fase de juventud).

El incremento del rea de una cuenca con el nmero de orden tambin puede considerarse como una razn de incremento constante con el tiempo.

Si la longitud del cauce y el rea de la cuenca presentan una razn de incremento constante respecto al nmero de orden (tiempo), los rdenes sern iguales para ambas series de observaciones en un mismo sistema fluvial.


Recta de regresin correspondiente a una funcin potencial positiva.

Au = 0,957Lu1,491

Coeficiente de correlacin:

r = 0,9810 = 98,10%


Corolario: Si se compara en una grfica

el crecimiento relativo de un rgano respecto al de otro rgano del mismo animal, se obtendr una serie de puntos cuya resultante es una lnea recta




b

uu LaA



El caudal de un ro se incrementa al aumentar el rea de la cuenca de drenaje.

En la prctica, las estaciones de aforo se sitan en puntos diversos del sistema fluvial y no en la parte baja de cada uno de los segmentos de cauce.

Por esta razn, slo se puede relacionar el caudal con el rea total de la cuenca existente por encima de la estacin de aforo.



Recta de regresin correspondiente a una funcin potencial positiva.

(ro abajo)

(cabecera de la cuenca, ro arriba)

Estacionesde aforo


b =1 (m = 45).

El caudal se incrementa en razn directa al rea. b 1.

Se puede estimar en cualquier punto del sistema a partir del valor del A de la cuenca existente por encima de este punto.

es esencial en el diseo de estructuras hidrulicas(presas, puentes, entre otras).



baAQ

Q

Q



La naturaleza sigue leyes numricas de las corrientes fluviales que afectan tanto a la longitud de los cauces,como a las reas y gradientes de las cuencassin importar si una cuenca de drenaje de 1er orden es muy pequea o si tiene ms de 1 km de ancho.

Por ejemplo, las intrincadas formas de erosin que se desarrollan en las regiones ridas de materiales arcillosos (badlands) guardan un gran parecido con montaas miniaturas: Innumerables hilillos de agua

excavan pequeos valles y reproducen a pequea escala los grandes caones y alineaciones montaosas.


Materiales duros y resistentes: Son de difcil erosin fluvial por el

tipo de roca: Por ejemplo: granito, arenisca,

gneis, cuarcita.

Originan bajas densidades de drenaje.

Slo subsisten: Las cuencas de 1er orden.

stas son de gran tamao.

Los cursos de agua son relativamente grandes y aportan gran cantidad de agua a los cauces.

Textura grosera.

Materiales blandos:

Por ejemplo: margas,arcillas.

Las cuencas, por pequeas que sean, suministran la escorrenta suficiente para erosionar el cauce.




Materiales permeables:

Alta infiltracin.

Baja densidad de drenaje.

Poca escorrenta que alimente los cauces.

Por ejemplo, terrenos conformados por: areniscas (arenas), conglomerados (gravas).

Materiales impermeables:

Poca infiltracin.

Alta densidad de drenaje.

Poca consistencia del terreno.

Gran cantidad de escorrenta.

Por ejemplo, terrenos conformados por: lutitas(arcillas), margas.


Espesa cobertura de bosques e hierbas:

Roca dbil + clima hmedo

=

Baja densidad de drenaje

Sin cobertura vegetal:

Roca dbil + clima rido

=

Alta densidad de drenaje

Tpico de los terrenos en badlands:

Caractersticos de climas ridos.

Alta densidad de drenaje en todos los tipos de rocas (incluso en las ms resistentes).




Tipo de

terrenoPermeabilidad Infiltracin

Escorrenta

superficial

Densidad

de drenaje

(Dd)

Arena y grava Alta Alta Poca o ninguna Baja

Arcilla Muy baja Muy baja Alta Alta

Cobertura

vegetalMediana a baja Mediana a baja Poca a ninguna Baja


Fuente: pendiente

Se reconocen cuatro tipos de regiones:

Regin con baja densidad de drenaje.

Regin con densidad de drenaje media.

Regin con alta densidad de drenaje.

Regin con densidad de drenaje extremadamente alta.




Contiene entre 3-4 km de cauce/km de terreno.

Se desarrolla sobre materiales duros: Por ejemplo, arenisca dura

y masiva.

Puede estar cubierta por un bosque espeso.

Es de textura grosera: Cauces de gran tamao

(Elementos individuales de la topografa).



Est cubierta entre 12-16 km de cauce/km de terreno.

Se desarrolla sobre materiales relativamente fciles de erosionar: Por ejemplo, estratos de

arenisca alternados con gruesas capas de arcilla.

Puede estar cubierta por un bosque denso.

Tpica de zonas hmedas en fase madura de erosin.

Es de textura media.





Comprende entre 30-40 km de cauce/km de terreno.

Se desarrolla sobre materiales fcilmente erosionables.

Puede estar cubierta por una escasa vegetacin.

Es de textura fina.



Comprende entre 200-500 km de cauce/km de terreno, o ms.

Regin de tierras malas o de crcavas (badlands).

En los mapas de estas regiones puede resultar imposible dibujar las lneas de drenaje, segn la escala.

Es de textura ultrafina.





Nmero de corrientes perennes e intermitentes por unidad de rea. Representacin matemtica:

Donde:

Ns: nmero de corrientes perennes e intermitentes (por lo general stas son las que tienen >Nu).

Ak: rea de la cuenca.


k

ss

A

ND

Densidad u orden de corriente: Pequea:Donde los suelos son muy resistentes a la erosin o

muy permeables.

Alta:Refleja una cuenca altamente disectada, que responde

rpidamente a una tormenta.

Los suelos se erosionan fcilmente o son relativamente impermeables.

Las pendientes son altas.

La cobertura vegetal es escasa.




Depende de la capacidad de drenaje de una cuenca:

Una cuenca con una alta Dd tendr una alta produccin hidrolgica respecto al escurrimiento superficial.


Determina la tasa de escurrimiento a la cual se suministra agua a la corriente principal a lo largo de su curso, desde su nacimiento hasta su desembocadura. Una cuenca posee un rea y un permetro perfectamente

definidos, pero dos cuencas de igual rea y formas diferentes, no se comportan iguales: El tiempo necesario para que todos los puntos de la cuenca

contribuyan al escurrimiento puede variar.

Se relaciona con el tiempo de concentracin: Tiempo necesario, desde el inicio de la precipitacin, para que

toda la cuenca contribuya a la seccin de la corriente principal. Tiempo que toma el agua desde los lmites ms extremos de la

cuenca hasta llegar a la salida de la misma.

Tiene una utilidad econmica de la corriente.




Bsicamente tres:

Factor forma (Ff = Kf).

Coeficiente de compacidad o de Gravelius (Kc).

Razn de alargamiento (Ra).


Indica la relacin existente entre el ancho promedio (a) de una cuenca y su longitud axial (Lax). Representacin

matemtica:

Longitud axial (Lax): Representa la distancia del

curso de agua ms largo (segn Horton), medida en lnea recta desde la desembocadura (boca o punto de estudio) hasta la cabecera ms distante en la cuenca (punto ms alejado de la cuenca,aguas arriba).

Se expresa en km.

Ancho promedio (a):


2

axax

ax

ax

ffL

A

L

L

A

L

aKF

axL

Aa



0,7854r

r

(2r)

r

D

AF

2

2

2

2

2fCircular

Es un adimensional. Se traduce

hidrolgicamente en: La capacidad que tiene una

cuenca para producir crecientes.

Una cuenca ideal de forma circular (hipottica), es la ms eficiente para producir crecientes, ya que contribuye toda su superficie. Ff (cuenca circular) = 0,785

(coeficiente mximo).

Cuencas diferentes a la circular: Ff < 0,785 (siempre).

Si Ff calculado para una cuenca: Cercano al de una cuenca

circular: Existe la posibilidad de

producir crecientes mayores.

Alejado al de una cuenca circular: No producirn crecientes.


22

222

ba

abF

baL

f

ax

22

22

2

4

4

ba

abF

ba

L

f

ax

2

2

ax

fL

ab

F

A mayor rea de una cuenca menor factor forma (>Ak < Ff):

Tendencia de las cuencas a tener formas alargadas.

Esto retarda la contribucin de escurrimiento hacia el cauce principal imposibilitando la produccin de crecientes.




Consiste en comparar el permetro de la cuenca receptora con el de un crculo de igual rea. Representacin matemtica:

Donde:P: permetro de la cuenca (km).P: permetro de un crculo con igual rea que la cuenca.A: rea de la cuenca (km).


2

1

2

c )

A(rr como A

2

P

P'

PK

r

A

P0,282

A2

P

A2

PK

2

1c

12

2

2

2

2 r

r

r

r Kc

Es adimensional. Valores tpicos:

Kc (cuenca circular) = 1 (coeficiente mnimo).

En otras cuencas diferentes a la circular: Kc > 1 (siempre).

Mientras ms cerca ste una cuenca de este valor producir mayores crecientes (> Q).

Cuanto ms alargada e irregular sea la cuenca mayor ser el valor de Kc.

Las cuencas circulares (Ff= 0,785 y Kc = 1) son ms propensas a producir corrientes: Es decir, provocan un

aumento brusco del caudal (Q) en poco tiempo.




0,6

0,7

0,8

Regiones pocoaccidentadas

(Planas)

Regiones de relievespronunciados(Transicin)

Regiones de relievesmuy pronunciados

(Montaosas)

Relaciona el alargamiento creciente con el incremento del rea receptora de la cuenca. Representacin matemtica:

Donde:D: dimetro de un crculo con igual

rea de la cuenca.Lax: longitud axial.A: rea de la cuenca.

Se relaciona con el relieve de la cuenca receptora.

Parmetro de la morfometra lineal.


ax

k

ax

aL

A1,128

L

DR

Distancia media en que el agua de lluvia tendra que escurrir sobre los terrenos de una cuenca, en caso de que la escorrenta se diese en lnea recta desde donde cay la lluvia hasta el punto ms prximo al lecho de una corriente cualquiera de la cuenca.





L

4lA

Considerando que una cuenca de rea A pueda ser representada por un rea de drenaje rectangular, y teniendo un curso de agua de longitud L igual a la longitud total de las corrientes de agua dentro de ella, que pasa por su centro, la extensin media de la escorrenta superficial ser:

Donde:l: extensin media de la

escorrenta superficial (km).

L: longitud total de las corrientes de agua en la cuenca hidrogrfica (km).

A: rea total de drenaje de la cuenca (km).


4L

Al k



Es la relacin entre la longitud del ro principal medida a lo largo de su cauce (L) y la longitud del valle del ro principal medida en lnea curva o recta (Lt).


tL

Ls

Es un valor adimensional.

Da una medida de la velocidad de la escorrenta del agua a lo largo de la corriente.

Un valor de s 1,25 indica una baja sinuosidad:

Ro con alineamiento recto.




Representa la longitud promedio de flujo sobre la superficie (Lo).


Donde:

: longitud promedio del flujo de superficie.

Dd: densidad de drenaje.


d

o2D

1L

oL

Pendientes del terreno y de los cauces: La ecuacin ignora sus efectos. Tienden a alargar la trayectoria real del flujo de superficie. Error insignificante.

Horton, sugiri multiplicar el denominador de la ecuacin anterior por un factor que reduce el error de aproximacin inherente:

Donde:Sm: pendiente promedio de los canales.Sc: pendiente promedio de la superficie del terreno (cuenca).


c

m

S

S1HortonFactor de




3.Morfometra del relieve

Cabecera

Desembocadura(boca)


El perfil tpico de un ro en equilibrio es una curva cncava hacia arriba que va disminuyendo progresivamente su pendiente(gradiente) ro abajo.




Representa el grado de inclinacin del cauce principal a lo largo de todo su recorrido hasta su desembocadura o punto de estudio.

El gradiente o pendiente de los canales decrece ro abajo.

La velocidad de escurrimiento de las corrientes de agua depende de la pendiente de sus canales fluviales: a mayor pendiente mayor velocidad.

La descarga o caudal (volumen de agua/unidad de tiempo) se incrementa aguas abajo a medida que los ros tributarios se unen para formar un solo canal.


Razn o proporcin entre el desnivel vertical y la distancia horizontal, medida desde el extremo superior al inferior de un nico segmento de cauce de un orden dado. Representacin matemtica:

Donde:h1 h0: diferencia de altura (cota) entre el extremo superior y el

inferior del cauce.L1 L0: distancia medida en proyeccin horizontal entre el

extremo superior y el inferior del cauce.


01

01

LL

hhS



Se mide sobre un mapa topogrfico.

Es un valor adimensional, aunque puede expresarse en % o m/km. Por ejemplo:0,01 implica una razn de 1:100, es decir, una cada

vertical de 1 m por cada 100 m de distancia horizontal.

Es necesario determinar la relacin existente entre la pendiente del cauce (S) y su nmero de orden (u).


Existen diferentes mtodos en funcin de las condiciones del terreno:

Terrenos planos (pendientes uniformes):

Pendiente media ponderada (compensada).

Pendientes media y media compensada.

Terrenos irregulares (pendientes variables):

Pendiente equivalente constante.




(Pendientes uniformes)


Se tiene que:

Donde:

Hmx: altura mxima del ro.

Hmn: altura mnima del ro.


L

HHS mxm

min



Hu: desnivel medio de cada orden.Lu: recorrido medio o longitud media del cauce.

u

uu

L

HS


Es la diferencia total de elevacin del lecho del ro dividido por su longitud entre esos puntos.

Se mide el gradiente de todos los segmentos de cauce de la cuenca de drenaje y se calcula su media ( ). Representacin matemtica:



etc. ,S ,S ,S ,S 4321

u

u

uN

SS

(Revisar esta ecuacin, la flecha apuntahacia la ecuacin propuesta)

Para calcularlo se traza una lnea, tal que el rea comprendida entre esa lnea y los ejes coordenados sea igual a la comprendida entre la curva del perfil del ro y dichos ejes.



01

02

LL

hhS

Fuente: Aparicio Mijares, F. (1992), Fundamentos de hidrologa de superficie, fig. 2.X, p. XX.



La pendiente media es la de una recta que, apoyndose en el extremo de aguas abajo de la corriente, hace que se tengan reas iguales entre el perfil del cauce y arriba y abajo de dicha lnea.

Es un valor ms razonable.


2. la cuenca hidrográfica

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