hidrologia

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ING. ING. ING. ING. CARLOS A. ALTAMIRANO A.CARLOS A. ALTAMIRANO A.CARLOS A. ALTAMIRANO A.CARLOS A. ALTAMIRANO [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERA CIVIL

HIDROLOGIA

ING. ING. ING. ING. CARLOS A. ALTAMIRANO A.CARLOS A. ALTAMIRANO A.CARLOS A. ALTAMIRANO A.CARLOS A. ALTAMIRANO [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

INTRODUCCION A LA HIDROLOGIA

HIDROLOGIA

� La Hidrología es la ciencia natural que estudia el

agua. Su ocurrencia, circulación y distribución en la

superficie terrestre.

� Sus propiedades químicas y físicas.

� Su relación con el Medio Ambiente, incluyendo los

seres vivos.

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IMPORTANCIA DE LA HIDROLOGIAIMPORTANCIA DE LA HIDROLOGIAIMPORTANCIA DE LA HIDROLOGIAIMPORTANCIA DE LA HIDROLOGIA

� Proporciona al Ingeniero o hidrólogo,

los métodos para resolver los

problemas prácticos que se presentan

en :

� El diseño

� La planeación

� Operación de estructuras hidráulicas.

�Determina si el volumenaportado por una ciertacorriente es suficiente para :

�El Abastecimiento de AguaPotable a una población o auna industria.

�Satisfacer la demanda deun Proyecto de Riego,Drenaje á Generaciónhidroeléctrica .

� DefineDefineDefineDefine lalalala capacidadcapacidadcapacidadcapacidad

dededede diseñodiseñodiseñodiseño dededede obrasobrasobrasobras

comocomocomocomo::::

� Presas y Vertederos� Drenaje Agrícola� Drenaje Poblacional� DrenajeDrenajeDrenajeDrenaje VialVialVialVial� Alcantarillas� Puentes� Aeropuertos.

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HIDROLOGIAHIDROLOGIAHIDROLOGIAHIDROLOGIA� Estudia los conceptos físicos

del ciclo hidrológico

� La disponibilidad y utilización

de agua superficial y de agua

subterránea

� Los métodos de recolección

de información hidrológica y

� Los procedimientos clásicos

de procesamiento de datos

estadísticos.

CICLO HIDROLOGICO

Secuencia defenómenos por mediode los cuales el aguapasa de la superficieterrestre, en la fase devapor, a la atmósfera yregresa en sus faseslíquida y sólida.

El agua no es un elemento estático, sufre uncontinuo trasvase recíproco entre continentesy océanos dentro de la hidrosfera.

CICLO HIDROLOGICO

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CUENCA

•QUE ES UNA CUENCA?

�El área de terrenodonde todas las aguascaídas porprecipitación se unenpara formar un solocurso de agua .

� Cada curso de aguatiene una cuenca biendefinida.

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TIPOS DE CUENCASTIPOS DE CUENCASTIPOS DE CUENCASTIPOS DE CUENCAS

CUENCACUENCACUENCACUENCAHIDROGRAFICAHIDROGRAFICAHIDROGRAFICAHIDROGRAFICA

TOPOGRAFICATOPOGRAFICATOPOGRAFICATOPOGRAFICA

Cuenca TopográficaCuenca TopográficaCuenca TopográficaCuenca Topográfica

�Delimitada por lalínea divisoria delas aguas.,uniendolos puntos demáximas alturas.

�Se puede trazar enun plano de curvasde nivel.

Cuenca HidrográficaCuenca HidrográficaCuenca HidrográficaCuenca Hidrográfica

�Llamada tambiéncuenca de drenaje.

�Es la superficieterrestre querecorren todos losríos y afluentesque desaguan enun mismo ríoprincipal.

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DELIMITACION DE UNA CUENCADELIMITACION DE UNA CUENCADELIMITACION DE UNA CUENCADELIMITACION DE UNA CUENCA

�Se hace sobre un plano o mapa a curvas de nivelsiguiendo las líneas del Divortium Acuarum(parteaguas)

DELIMITACION DE UNA CUENCADELIMITACION DE UNA CUENCADELIMITACION DE UNA CUENCADELIMITACION DE UNA CUENCA

�Es una línea imaginaria, formado por los puntos de mayor niveltopográfico que divide a las cuencas adyacentes y

� Distribuye el escurrimiento originado por la precipitación.

Área y Perímetro de la CuencaÁrea y Perímetro de la CuencaÁrea y Perímetro de la CuencaÁrea y Perímetro de la Cuenca

Métodos de determinar

� Planímetro

� Curvímetro

� Papel cuadriculado

(sobreponer)

�Software (AUTOCAD)

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• Área de la cuenca :

Planímetro

Curvímetro

Perímetro de la cuenca :

Partes de una cuencaPartes de una cuencaPartes de una cuencaPartes de una cuenca

Dentro de una cuenca hidrográfica se distingue 3 partes

•AltaAltaAltaAlta :::: Topografía empinada y cubiertas de bosque, nacientes de ríos y quebradas

•MediaMediaMediaMedia :::: Nacientes de ríos y quebradas

•BajaBajaBajaBaja :::: Importante para la agricultura

ClasificaciónClasificaciónClasificaciónClasificación

•CHICA:CHICA:CHICA:CHICA:La cantidad y distribución del escurrimiento soninfluenciadas por el clima, geomorfología,

condiciones físicas del suelo y la cobertura, etc,

•GRANDEGRANDEGRANDEGRANDEEl hombre determina el efecto de almacenamiento enla cuenca así como el escurrimiento.

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CURVAS CARACTERISTICAS CURVAS CARACTERISTICAS CURVAS CARACTERISTICAS CURVAS CARACTERISTICAS DE UNA CUENCADE UNA CUENCADE UNA CUENCADE UNA CUENCA

Curva hipsométrica

�Curva puesta en coordenadas rectangulares,representa la relación entre la altitud y la superficiede la cuenca que queda sobre esa altitud.

� Se utiliza un mapa a curvas de nivel.

Curvas de Curvas de Curvas de Curvas de nivel (mnivel (mnivel (mnivel (m)

Superficie Superficie Superficie Superficie (km²)(km²)(km²)(km²)

700 700 700 700 –––– 800800800800 6.136.136.136.13

800 800 800 800 –––– 900900900900 45.6245.6245.6245.62

900 900 900 900 –––– 1000100010001000 215.0215.0215.0215.0

1000 1000 1000 1000 –––– 1100110011001100 281.25281.25281.25281.25

1100 1100 1100 1100 –––– 1200120012001200 89.3889.3889.3889.38

1200 1200 1200 1200 –––– 1300130013001300 20.6220.6220.6220.62

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• Proceso de construcción:Proceso de construcción:Proceso de construcción:Proceso de construcción:� Se marcan sub.-áreas de la cuenca siguiendo las

curvas de nivel, por ejemplo de 100 en 100 m.

� Se determinan las áreas parciales de esos contornos.

� Se determinan las áreas acumuladas, de las porciones de la cuenca.

� Se determina el área acumulada que queda sobre cada altitud del contorno.

� Se plotean las altitudes, vs. las correspondientes áreas acumuladas que quedan sobre esas altitudes. Columnas (1) Y (4)

• CurvaCurvaCurvaCurva DeDeDeDe FrecuenciaFrecuenciaFrecuenciaFrecuencia DeDeDeDe AltitudesAltitudesAltitudesAltitudes• Es la representación grafica, de la distribución en %, de las

superficies ocupadas por diferentes altitudes.

• Es un complemento de la curva hipsométrica.

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• Elevación Media de la Cuenca:

• Es la altitud correspondiente al punto de abscisa media (50%)de la curva de frecuencia de altitudes.

• Em = Elevación media

• a = área entre dos contornos

• e = elevación media entre dos contornos

• A = Área total de la cuenca

∑=A

axeE m

DEFINICIONES GENERALESDEFINICIONES GENERALESDEFINICIONES GENERALESDEFINICIONES GENERALES

• COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)

• RELACION DE ELONGACION

• FACTOR DE FORMA

• PENDIENTE DE LA CUENCA

• COEFICIENTE DE MASIVIDAD

INDICES REPRESENTATIVOS

� COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)

� RELACION DE ELONGACION

� FACTOR DE FORMA

� PENDIENTE DE LA CUENCA

� COEFICIENTE DE MASIVIDAD

COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)

CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS

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COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)

P : Perímetro de la cuenca

Pc :Perímetro circunferencia

A : Área de la cuenca

El área de Pc debe ser igual al A


Cc = 1 : cuenca circular ( crecientes). Cc > 1, cuencas alargadas

Ejemplo:

�Caso : Cuenca del río Chillón

�Área de la cuenca : 2 353.53 km2

�Perímetro de la cuenca : 328.19 km.

�Cc = 1.908

�La cuenca del Chillón es medianamente alargada.

CaracterísticaCuenca

Jequetepeque Chancay Zaña

Perímetro: Km. 470.70 469.90 261.80

Área: Km2 4,194.09 5,849.75 2,090.50

Cc 2.04 1.72 1.60



� FACTOR DE FORMA

� PENDIENTE DE CUENCA


RELACION DE ELONGACIONRELACION DE ELONGACIONRELACION DE ELONGACIONRELACION DE ELONGACION


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RELACION DE ELONGACIONRELACION DE ELONGACIONRELACION DE ELONGACIONRELACION DE ELONGACION

D : Diámetro de un círculo que tiene igual área

A : Area de la cuenca

Lc : Longitud de la cuenca.

Ojo:Ojo:Ojo:Ojo:La longitud Lc se define como la más grande dimensión dela cuenca, a lo largo de una línea recta desde la salidahasta la divisoria, paralela al cauce principal

Si Re ~ 1 se correlations con relieves fuertes y pendientespronunciadas.




� FACTOR DE FORMA



FACTOR DE FORMA


FACTOR DE FORMA

Para esta definición se debe saber primero que es el ancho medio

L

A A : Area de la cuenca

L : Longitud del cauce principal

Factor de forma (FF) =L

medioAncho..

Ancho medio =


Un F menor : menos tendencia de concentración deintensidades de lluvias en la cuenca

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FactorFactorFactorFactor dededede formaformaformaforma paraparaparapara dosdosdosdos cuencascuencascuencascuencas

� Si : F2222 es mayor que F1111 ::::

� Existe mayor posibilidad de tener una tormentaintensa simultánea, sobre toda la extensión de lacuenca.

�Ejemplo:Ejemplo:Ejemplo:Ejemplo:

�Caso : Cuenca del río Chillón

�A = 2353.53 krn2

� L = 126.1 km

�FF = 0.148

CaracterísticaCuenca

Jequetepeque Chancay Zaña

A = Km2. 4,194.09 5,819.75 2,090.50

L = Km 167.10 176 121.60

Am = Km 25.10 3.24 17.19

Ff = 0.15 0.189 0.14



� FACTOR DE FORMA



PENDIENTE DE CUENCA


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PENDIENTE DE CUENCA

INFLUENCIAAvenidas o Avenidas o Avenidas o Avenidas o

Crecida deCrecida deCrecida deCrecida de

riosriosriosrios

InfiltracionInfiltracionInfiltracionInfiltracion

Humedad Humedad Humedad Humedad

DelDelDelDel

suelosuelosuelosuelo

AguaAguaAguaAgua

subterraneasubterraneasubterraneasubterranea

EscurrimientoEscurrimientoEscurrimientoEscurrimiento

superficialsuperficialsuperficialsuperficialPENDIENTE


PENDIENTE DE CUENCA�Parámetro muy importante en el estudio de la

cuenca.

�Controla el tiempo de escurrimiento yconcentración de la lluvia.

� Importancia directa con la magnitud de lascrecidas.

�Relación importante y compleja con:

�La infiltración, la escorrentía, la humedad del sueloy la contribución del agua subterránea a laescorrentía

CriteriosCriteriosCriteriosCriterios paraparaparapara evaluarevaluarevaluarevaluar lalalala pendientependientependientependiente dededede unaunaunauna cuencacuencacuencacuenca� CriterioCriterioCriterioCriterio dededede AlvordAlvordAlvordAlvord� CriterioCriterioCriterioCriterio dededede HortonHortonHortonHorton� CriterioCriterioCriterioCriterio dddd NashNashNashNash� CriterioCriterioCriterioCriterio deldeldeldel rectángulorectángulorectángulorectángulo equivalenteequivalenteequivalenteequivalente

PENDIENTE DE CUENCA

CRITERIO DE CRITERIO DE CRITERIO DE CRITERIO DE J.W.AlvordJ.W.AlvordJ.W.AlvordJ.W.Alvord Mapa de curvas de nivel

S = DL /A

L = L1 + L2 + L3+… Ln

L= Longitud total de las curvas denivel dentro de la cuenca en km.

S = pendiente de la cuenca

D= desnivel constante entre curvasde nivel, en km

A = área de la cuenca, en km2

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� DIVISORIA O PARTE AGUAS



� FACTOR DE FORMA



COEFICIENTE DE MASIVIDAD


COEFICIENTE DE MASIVIDAD

Sc : Pendiente media de la cuenca

A : Área de la cuenca.


Rectángulo Equivalente

�Es un a transformacióngeométrica, que permiterepresentar a la cuenca, de suforma heterogénea, con laforma de un rectángulo

�El rectángulo tiene lamisma superficie y perímetrode la cuenca

�El mismo coeficiente decompacidad

�Idéntica curva hipsométrica

�Las curvas de nivel sonrectas, paralelas al ladomenor.

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Rectángulo Equivalente

LosLosLosLos ladosladosladoslados deldeldeldel rectángulorectángulorectángulorectángulosesesese calculancalculancalculancalculan conconconcon ::::

L= longitud del lado mayordel rectángulo.

l = longitud del lado menordel rectángulo.

K = índice de Gravelious

A = área de la cuenca

Perfil longitudinal del curso de aguaPerfil longitudinal del curso de aguaPerfil longitudinal del curso de aguaPerfil longitudinal del curso de agua

SiSiSiSi sesesese ploteaploteaploteaplotea lalalala proyecciónproyecciónproyecciónproyección horizontalhorizontalhorizontalhorizontal dededede lalalala longitudlongitudlongitudlongituddededede unununun caucecaucecaucecauce versusversusversusversus susususu altitud,altitud,altitud,altitud, sesesese obtieneobtieneobtieneobtiene elelelel perfilperfilperfilperfillongitudinallongitudinallongitudinallongitudinal deldeldeldel cursocursocursocurso dededede aguaaguaaguaagua....

Perfil longitudinal del curso de aguaPerfil longitudinal del curso de aguaPerfil longitudinal del curso de aguaPerfil longitudinal del curso de agua

�IdeaIdeaIdeaIdea dededede pendientespendientespendientespendientes quequequequetienetienetienetiene elelelel caucecaucecaucecauce enenenendiferentesdiferentesdiferentesdiferentes tramostramostramostramos dededede susususurecorridorecorridorecorridorecorrido....

�ControlControlControlControl dededede laslaslaslas aguasaguasaguasaguas

�PuntosPuntosPuntosPuntos dededede captacióncaptacióncaptacióncaptación

�UbicaciónUbicaciónUbicaciónUbicación dededede centralescentralescentralescentraleshidroelétricashidroelétricashidroelétricashidroelétricas....

�PuntosPuntosPuntosPuntos dededede crucecrucecrucecruce conconconconinfraestructurainfraestructurainfraestructurainfraestructura vialvialvialvial....

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Pendiente del cauce Pendiente del cauce Pendiente del cauce Pendiente del cauce principalprincipalprincipalprincipal

�Importante en el estudio del

comportamiento hídrico.

�Determinación de las

características óptimas de su

aprovechamiento

hidroeléctrico.

�Solución de problemas de

inundaciones.

�Definir tipo de estructuras de

drenaje vial.

Pendiente del cauce Pendiente del cauce Pendiente del cauce Pendiente del cauce principalprincipalprincipalprincipal

MétodoMétodoMétodoMétodo :::: PendientePendientePendientePendiente UniformeUniformeUniformeUniforme.

S = H / L

SSSS = pendiente

HHHH= diferencia de cotas entrelos extremos del cauce,en km

LLLL = longitud del cauce, enkm

� Puede usarse en tramoscortos.

Pendiente del cauce principal

MétodoMétodoMétodoMétodo :::: EcuaciónEcuaciónEcuaciónEcuación dededede TaylorTaylorTaylorTaylor yyyy SchwarzSchwarzSchwarzSchwarz

nnnn = número de tramos iguales, enlos cuales se subdivide elperfil.

SSSS1111,S,S,S,S2222,,,,…………,Sn,Sn,Sn,Sn ==== pendiente de cadatramo, según S = H/L

SSSS= pendiente media del cauce

2

21

1.....

11

+++nSSS

nS=

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Pendiente del cauce principal

MétodoMétodoMétodoMétodo :::: EcuaciónEcuaciónEcuaciónEcuación dededede TaylorTaylorTaylorTaylor yyyy SchwarzSchwarzSchwarzSchwarz

LiLiLiLi = longitud del tramo i

Si=Si=Si=Si= pendiente del tramo i

SSSS= pendiente media delcauce

ParaParaParaPara tramostramostramostramos dededede diferentesdiferentesdiferentesdiferentes longitudeslongitudeslongitudeslongitudes

DRENAJEDRENAJEDRENAJEDRENAJE

El drenaje de una cuenca en síntesis es laforma como es evacuada el agua caídadentro de los limites de esta cuenca

RED DE DRENAJERED DE DRENAJERED DE DRENAJERED DE DRENAJE

Es el sistema de cauces por el que fluyen losescurrimientos superficiales, Sub-superficiales ysubterráneos, de manera temporal o permanente, de estared depende la rapidez de evacuación.

ImportanciaImportanciaImportanciaImportancia::::

•La formación y rapidez de drenado de los escurrimientos

•Proporciona indicios sobre las condiciones físicas delsuelo y de la superficie de la cuenca

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MODELOS DE DRENAJEMODELOS DE DRENAJEMODELOS DE DRENAJEMODELOS DE DRENAJE

Se clasifican en:perennes, intermitentes y efímeros, en base a la constanciade su escurrimiento o flujo.

PerennesPerennesPerennesPerennes conducen agua todo el tiempo excepto durantesequías extremas.

IntermitenteIntermitenteIntermitenteIntermitente lleva agua la mayor parte del tiempo peroprincipalmente en épocas de lluvias .

EfimerasEfimerasEfimerasEfimeras sólo conducen agua durante las lluvias oinmediatamente después de éstas.

CORRIENTES DE UNA CUENCACORRIENTES DE UNA CUENCACORRIENTES DE UNA CUENCACORRIENTES DE UNA CUENCA

Según su ramificación, Horton se clasifican en:

ORDEN DE CORRIENTES

OrdenOrdenOrdenOrden 1111:::: las más pequeñas,es decir no están ramificadas

OrdenOrdenOrdenOrden 2222:::: a las corrientes quesólo tienen ramificaciones otributarios de primer orden

OrdenOrdenOrdenOrden 3333: aquellos con dos omás tributarlos de orden 2 omenor etc

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MAPA DE

CUENCAS

HIDROGRAFICAS

EVALUACIÓN HIDROLÓGICAEVALUACIÓN HIDROLÓGICAEVALUACIÓN HIDROLÓGICAEVALUACIÓN HIDROLÓGICA

Se ha determinado las zonas vulnerables en nuestroterritorio, para lo cual ha subdividido el país en sietezonas para el estudio de las principales cuencas

Pacífico NorteJequetepequeMotupe - La Leche - ChancayPiuraChiraTumbes

Pacífico CentralHuauraRímacChillón

Pacífico SurCamanaQuilca

Atlántico NorteHuallagaAmazonas

Atlántico CentralMantaroUcayali

Atlántico SurUrubamba

TiticacaTiticaca

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Pacífico NorteJequetepequeMotupe - La Leche - ChancayPiuraChiraTumbes

Pacífico CentralHuauraRímacChillón

Pacífico SurCamanaQuilca

Atlántico NorteHuallagaAmazonas

Atlántico CentralMantaroUcayali

Atlántico SurUrubamba

TiticacaTiticaca

GRACIAS

ING. CARLOS A. ALTAMIRANO ANGULO

e-mail: [email protected]

NO SE PUEDE DESATARUN NUDO, SIN SABER

COMO ESTA HECHO.

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