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  • 1. 1 ING.ING.ING.ING. CARLOS A. ALTAMIRANO A.CARLOS A. ALTAMIRANO A.CARLOS A. ALTAMIRANO A.CARLOS A. ALTAMIRANO A. caaa1967@gmail.comcaaa1967@gmail.comcaaa1967@gmail.comcaaa1967@gmail.com 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 A. caaa1967@gmail.comcaaa1967@gmail.comcaaa1967@gmail.comcaaa1967@gmail.com 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.
  • 2. 2 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 volumen aportado por una cierta corriente es suficiente para : El Abastecimiento de Agua Potable a una población o a una industria. Satisfacer la demanda de un Proyecto de Riego, Drenaje á Generación hidroeléctrica . DefineDefineDefineDefine lalalala capacidadcapacidadcapacidadcapacidad dededede diseñodiseñodiseñodiseño dededede obrasobrasobrasobras comocomocomocomo:::: Presas y Vertederos Drenaje Agrícola Drenaje Poblacional DrenajeDrenajeDrenajeDrenaje VialVialVialVial Alcantarillas Puentes Aeropuertos.
  • 3. 3 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 de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. El agua no es un elemento estático, sufre un continuo trasvase recíproco entre continentes y océanos dentro de la hidrosfera. CICLO HIDROLOGICO
  • 4. 4 CUENCA •QUE ES UNA CUENCA? El área de terreno donde todas las aguas caídas por precipitación se unen para formar un solo curso de agua . Cada curso de agua tiene una cuenca bien definida.
  • 5. 5 TIPOS DE CUENCASTIPOS DE CUENCASTIPOS DE CUENCASTIPOS DE CUENCAS CUENCACUENCACUENCACUENCA HIDROGRAFICAHIDROGRAFICAHIDROGRAFICAHIDROGRAFICA TOPOGRAFICATOPOGRAFICATOPOGRAFICATOPOGRAFICA Cuenca TopográficaCuenca TopográficaCuenca TopográficaCuenca Topográfica Delimitada por la línea divisoria de las aguas.,uniendo los puntos de máximas alturas. Se puede trazar en un plano de curvas de nivel. Cuenca HidrográficaCuenca HidrográficaCuenca HidrográficaCuenca Hidrográfica Llamada también cuenca de drenaje. Es la superficie terrestre que recorren todos los ríos y afluentes que desaguan en un mismo río principal.
  • 6. 6 DELIMITACION DE UNA CUENCADELIMITACION DE UNA CUENCADELIMITACION DE UNA CUENCADELIMITACION DE UNA CUENCA Se hace sobre un plano o mapa a curvas de nivel siguiendo 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 nivel topográfico 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)
  • 7. 7 • 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 son influenciadas por el clima, geomorfología, condiciones físicas del suelo y la cobertura, etc, •GRANDEGRANDEGRANDEGRANDE El hombre determina el efecto de almacenamiento en la cuenca así como el escurrimiento.
  • 8. 8 CURVAS CARACTERISTICASCURVAS CARACTERISTICASCURVAS CARACTERISTICASCURVAS 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 superficie de la cuenca que queda sobre esa altitud. Se utiliza un mapa a curvas de nivel. Curvas deCurvas deCurvas deCurvas de nivel (mnivel (mnivel (mnivel (m) SuperficieSuperficieSuperficieSuperficie (km²)(km²)(km²)(km²) 700700700700 –––– 800800800800 6.136.136.136.13 800800800800 –––– 900900900900 45.6245.6245.6245.62 900900900900 –––– 1000100010001000 215.0215.0215.0215.0 1000100010001000 –––– 1100110011001100 281.25281.25281.25281.25 1100110011001100 –––– 1200120012001200 89.3889.3889.3889.38 1200120012001200 –––– 1300130013001300 20.6220.6220.6220.62
  • 9. 9 • 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.
  • 10. 10 • 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 axe E 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
  • 11. 11 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 CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS 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. Característica Cuenca 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 COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc) RELACION DE ELONGACION FACTOR DE FORMA PENDIENTE DE CUENCA COEFICIENTE DE MASIVIDAD RELACION DE ELONGACIONRELACION DE ELONGACIONRELACION DE ELONGACIONRELACION DE ELONGACION CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
  • 12. 12 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 de la cuenca, a lo largo de una línea recta desde la salida hasta la divisoria, paralela al cauce principal Si Re ~ 1 se correlations con relieves fuertes y pendientes pronunciadas. CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc) RELACION DE ELONGACION FACTOR DE FORMA PENDIENTE DE CUENCA COEFICIENTE DE MASIVIDAD FACTOR DE FORMA CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS 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 = CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS Un F menor : menos tendencia de concentración de intensidades de lluvias en la cuenca
  • 13. 13 FactorFactorFactorFactor dededede formaformaformaforma paraparaparapara dosdosdosdos cuencascuencascuencascuencas Si : F2222 es mayor que F1111 :::: Existe mayor posibilidad de tener una tormenta intensa simultánea, sobre toda la extensión de la cuenca. Ejemplo:Ejemplo:Ejemplo:Ejemplo: Caso : Cuenca del río Chillón A = 2353.53 krn2 L = 126.1 km FF = 0.148 Característica Cuenca 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 COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc) RELACION DE ELONGACION FACTOR DE FORMA PENDIENTE DE CUENCA COEFICIENTE DE MASIVIDAD PENDIENTE DE CUENCA CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
  • 14. 14 PENDIENTE DE CUENCA INFLUENCIA Avenidas oAvenidas oAvenidas oAvenidas o Crecida deCrecida deCrecida deCrecida de riosriosriosrios InfiltracionInfiltracionInfiltracionInfiltracion HumedadHumedadHumedadHumedad DelDelDelDel suelosuelosuelosuelo AguaAguaAguaAgua subterraneasubterraneasubterraneasubterranea EscurrimientoEscurrimientoEscurrimientoEscurrimiento superficialsuperficialsuperficialsuperficial PENDIENTE CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS PENDIENTE DE CUENCA Parámetro muy importante en el estudio de la cuenca. Controla el tiempo de escurrimiento y concentración de la lluvia. Importancia directa con la magnitud de las crecidas. Relación importante y compleja con: La infiltración, la escorrentía, la humedad del suelo y la contribución del agua subterránea a la escorrentía 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 DECRITERIO DECRITERIO DECRITERIO 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 de nivel dentro de la cuenca en km. S = pendiente de la cuenca D= desnivel constante entre curvas de nivel, en km A = área de la cuenca, en km2
  • 15. 15 DIVISORIA O PARTE AGUAS COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc) RELACION DE ELONGACION FACTOR DE FORMA PENDIENTE DE CUENCA COEFICIENTE DE MASIVIDAD COEFICIENTE DE MASIVIDAD CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS COEFICIENTE DE MASIVIDAD Sc : Pendiente media de la cuenca A : Área de la cuenca. CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS Rectángulo Equivalente Es un a transformación geométrica, que permite representar a la cuenca, de su forma heterogénea, con la forma de un rectángulo El rectángulo tiene la misma superficie y perímetro de la cuenca El mismo coeficiente de compacidad Idéntica curva hipsométrica Las curvas de nivel son rectas, paralelas al lado menor.
  • 16. 16 Rectángulo Equivalente LosLosLosLos ladosladosladoslados deldeldeldel rectángulorectángulorectángulorectángulo sesesese calculancalculancalculancalculan conconconcon :::: L= longitud del lado mayor del rectángulo. l = longitud del lado menor del 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 longitudlongitudlongitudlongitud dededede unununun caucecaucecaucecauce versusversusversusversus susususu altitud,altitud,altitud,altitud, sesesese obtieneobtieneobtieneobtiene elelelel perfilperfilperfilperfil longitudinallongitudinallongitudinallongitudinal 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 quequequeque tienetienetienetiene elelelel caucecaucecaucecauce enenenen diferentesdiferentesdiferentesdiferentes tramostramostramostramos dededede susususu recorridorecorridorecorridorecorrido.... ControlControlControlControl dededede laslaslaslas aguasaguasaguasaguas PuntosPuntosPuntosPuntos dededede captacióncaptacióncaptacióncaptación UbicaciónUbicaciónUbicaciónUbicación dededede centralescentralescentralescentrales hidroelétricashidroelétricashidroelétricashidroelétricas.... PuntosPuntosPuntosPuntos dededede crucecrucecrucecruce conconconcon infraestructurainfraestructurainfraestructurainfraestructura vialvialvialvial....
  • 17. 17 Pendiente del caucePendiente del caucePendiente del caucePendiente del cauce principalprincipalprincipalprincipalImportante 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 caucePendiente del caucePendiente del caucePendiente del cauce principalprincipalprincipalprincipal MétodoMétodoMétodoMétodo :::: PendientePendientePendientePendiente UniformeUniformeUniformeUniforme. S = H / L SSSS = pendiente HHHH= diferencia de cotas entre los extremos del cauce, en km LLLL = longitud del cauce, en km Puede usarse en tramos cortos. Pendiente del cauce principal MétodoMétodoMétodoMétodo :::: EcuaciónEcuaciónEcuaciónEcuación dededede TaylorTaylorTaylorTaylor yyyy SchwarzSchwarzSchwarzSchwarz nnnn = número de tramos iguales, en los cuales se subdivide el perfil. SSSS1111,S,S,S,S2222,,,,…………,Sn,Sn,Sn,Sn ==== pendiente de cada tramo, según S = H/L SSSS= pendiente media del cauce 2 21 1 ..... 11             +++ nSSS n S=
  • 18. 18 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 del cauce ParaParaParaPara tramostramostramostramos dededede diferentesdiferentesdiferentesdiferentes longitudeslongitudeslongitudeslongitudes DRENAJEDRENAJEDRENAJEDRENAJE El drenaje de una cuenca en síntesis es la forma como es evacuada el agua caída dentro de los limites de esta cuenca RED DE DRENAJERED DE DRENAJERED DE DRENAJERED DE DRENAJE Es el sistema de cauces por el que fluyen los escurrimientos superficiales, Sub-superficiales y subterráneos, de manera temporal o permanente, de esta red depende la rapidez de evacuación. ImportanciaImportanciaImportanciaImportancia:::: •La formación y rapidez de drenado de los escurrimientos •Proporciona indicios sobre las condiciones físicas del suelo y de la superficie de la cuenca
  • 19. 19 MODELOS DE DRENAJEMODELOS DE DRENAJEMODELOS DE DRENAJEMODELOS DE DRENAJE Se clasifican en: perennes, intermitentes y efímeros, en base a la constancia de su escurrimiento o flujo. PerennesPerennesPerennesPerennes conducen agua todo el tiempo excepto durante sequías extremas. IntermitenteIntermitenteIntermitenteIntermitente lleva agua la mayor parte del tiempo pero principalmente en épocas de lluvias . EfimerasEfimerasEfimerasEfimeras sólo conducen agua durante las lluvias o inmediatamente 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 que sólo tienen ramificaciones o tributarios de primer orden OrdenOrdenOrdenOrden 3333: aquellos con dos o más tributarlos de orden 2 o menor etc
  • 20. 20 MAPA DE CUENCAS HIDROGRAFICAS EVALUACIÓN HIDROLÓGICAEVALUACIÓN HIDROLÓGICAEVALUACIÓN HIDROLÓGICAEVALUACIÓN HIDROLÓGICA Se ha determinado las zonas vulnerables en nuestro territorio, para lo cual ha subdividido el país en siete zonas para el estudio de las principales cuencas Pacífico Norte Jequetepeque Motupe - La Leche - Chancay Piura Chira Tumbes Pacífico Central Huaura Rímac Chillón Pacífico Sur Camana Quilca Atlántico Norte Huallaga Amazonas Atlántico Central Mantaro Ucayali Atlántico Sur Urubamba Titicaca Titicaca
  • 21. 21 Pacífico Norte Jequetepeque Motupe - La Leche - Chancay Piura Chira Tumbes Pacífico Central Huaura Rímac Chillón Pacífico Sur Camana Quilca Atlántico Norte Huallaga Amazonas Atlántico Central Mantaro Ucayali Atlántico Sur Urubamba Titicaca Titicaca GRACIAS ING. CARLOS A. ALTAMIRANO ANGULO e-mail: caaa1967@gmail.com NO SE PUEDE DESATAR UN NUDO, SIN SABER COMO ESTA HECHO. ARISTOTELES