Cuenca Hidrográfica: Características e Tipos

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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
CURSO HIDROLOGIA
CUENCA HIDROGRAFICA 
CUENCA HIDROGRAFICA
Una cuenca hidrográfica es un área de terreno que drena agua en un punto común, como un riachuelo, arroyo, río o lago cercano. Cada cuenca pequeña drena agua en una cuenca mayor que, eventualmente, desemboca en el océano. 
Una cuenca hidrográfica es el área drenada por un rio. Asimismo, las cuencas hidrográficas facilitan la percepción del efecto negativo de las acciones del hombre sobre su entorno, evidenciándolas en la contaminación y en la calidad del agua evacuada por la cuenca, quedando claro, por cierto, que el agua es el recurso integrador y el producto resultante de la cuenca. 
CUENCA HIDROGRAFICA
Es la superficie de terreno cuyas aguas vierten a un mismo río
MORFOLOGIA DE CUENCA HIDROGRAFICA
Se analiza las características morfológicas de la cuenca y la red de drenaje del rio y sus principales afluentes, señalando la afluencia en que estos factores tienen en la intensificación o posible atenuación de los procesos y peligrosidad de los ríos.
El agua es el gran escultor de la superficie de la tierra. Algunas de las características morfológicas de la cuenca se han utilizado exitosamente en modelos de predicción de caudales y sedimentos en suspensión, tal como densidad de drenaje, longitud de cuenca, gradiente de cuenca etc. 
PARTES DE UNA CUENCA
CUENCA ALTA
Que corresponde a la zona donde nace el río, el cual se desplaza por una gran pendiente. 
CUENCA MEDIA 
La parte de la cuenca en la cual hay un equilibrio entre el material sólido que llega traído por la corriente y el material que sale. Visiblemente no hay erosión. 
CUENCA BAJA 
la parte de la cuenca en la cual el material extraído de la parte alta se deposita en lo que se llama cono de deyección. 
Exorreicas: 	Drenan sus aguas al mar o al 			océano.
 
Endorreicas: 	Desembocan en lagos, lagunas o 			salares que no tienen 				comunicación	 salida fluvial al
 mar. 
Arreicas: 		Las aguas se evaporan o se filtran 			en el terreno antes de encauzarse 			en una red de drenaje. 
TIPOS DE CUENCA
DELIMITACION DE LA CUENCA
La delimitación de una cuenca se hace sobre un plano a curvas de nivel, siguiendo las líneas del divortium acuarum o líneas de las altas cumbres.
 Para poder delimitar una cuenca se debe tener en cuenta 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.
PROCEDIMIENTO PARA LA DELIMITACIÓN DE LAS UNIDADES HIDROGRÁFICAS
 
PRIMERA: Se identifica la red de drenaje o corrientes superficiales, y se realiza un esbozo muy general de la posible delimitación.
SEGUNDA: Invariablemente, la divisoria corta perpendicularmente a las curvas de nivel y pasa, estrictamente posible, por los puntos de mayor nivel topográfico.  
TERCERA: Cuando la divisoria va aumentando su altitud, corta a las curvas de nivel por su parte convexa.
 CUARTA: Cuando la altitud de la divisoria va decreciendo, corta a las curvas de nivel por la parte cóncava.
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).
AREA DE LA CUENCA
Superficie. Se refiere al área proyectada en un plano horizontal. Se determina con planímetro o con software o algún otro calculo matemático.
COEFICIENTE DE COMPACIDAD
La forma superficial de las cuencas hidrográficas tiene interés por el tiempo que tarda en llegar el agua desde los límites hasta la salida de la misma. 
Da una idea de la forma de la cuenca. 
Es una relación entre el perímetro de la cuenca “P” con el perímetro equivalente de una circunferencia, que tiene la misma área “A” de la cuenca.
Gravelious (Kc)
La Expresión del coeficiente de Gravelious es la siguiente.
Donde:
Kc	: Coeficiente adimensional de Gravelious
P	: Perímetro de la cuenca, en km
A	:Área de un circulo, igual al área de la cuenca 	, en 	km2
r	: radio de un circulo de igual área que la 	cuenca.
El índice K = 1 : la cuenca será de forma circular, de modo que cuanto más cercano a la unidad se encuentre, más se aproximará su forma a la del círculo o redonda, en cuyo caso la cuenca tendrá mayores posibilidades de producir crecientes con mayores picos (caudales) .
K > 1 : cuencas alargadas, cuando “K” se aleja más del valor unidad significa un mayor alargamiento en la forma de la cuenca (oblonga). 
El valor que toma esta expresión es siempre mayor que la unidad y crece con la irregularidad de la forma de la cuenca, estableciéndose la siguiente clasificación: 
FACTOR DE FORMA (Rf)
Horton (1932), sugirió un factor adimensional de forma Rf, como índice de la forma de una cuenca. 
Donde:
Rf: Factor adimensional de Horton
A: Área de la Cuenca
Lb: Longitud de la cuenca, medida desde la salida hasta el limite, cerca de la cabecera del cauce principal, a lo largo de una línea recta, de A-B
Este índice de Horton ha sido usado frecuentemente como indicador de la forma del Hidrograma Unitario.
CURVA HIPSOMETRICA
Es la curva que representa la relación entre la altitud y la superficie de la cuenca que queda sobre esa altitud, para construir la curva hipsométrica, se utiliza el plano de la cuenca con curvas de nivel. 
Obtener la curva hipsométrica de una cuenca, cuyo perímetro es de 430 km , con las siguientes características topográficas.
EJEMPLO
DETERMINACIÓN DE LAS ALTITUDES
ALTITUD MEDIA: Es la ordenada media de la curva hipsométrica, en ella, el 50% del área de la cuenca, está situada por encima de esa altitud y el 50% está situado por debajo de ella
ALTITUD MÁS FRECUENTE: Es el máximo valor en porcentaje de la curva de frecuencia de altitudes
ALTITUD DE FRECUENCIA MEDIA: Es la altitud correspondiente al punto de abscisa media de la curva de frecuencia de altitudes.
GEOLOGÍA Y SUELOS. Esta información es útil sobre todo para el estudio de las napas de agua subterránea y para la determinación de la escorrentía, porque la geología y el tipo de suelo son factores importantes dela infiltración.
COBERTURA. Se refiere al tipo de cubierta vegetal. También es un factor importante para la determinación de la escorrentía.
PERFIL LONGITUDINAL DEL CURSO DE AGUA. Es una curva que representa la relación entre la altitud y la longitud del curso principal. El perfil longitudinal del rio es muy importante porque permite conocer la pendiente del rio en diferentes tramos de su recorrido.
DRENAJE DE CUENCAS
La cuenca de drenaje es la unidad básica de investigación de la capacidad de escorrentía, y densidad de drenaje.
La red de drenaje es el recorrido del agua superficial desde la tierra hacia el mar se lleva a cabo a través de una red de drenaje la cual refleja un parte características geológicas y de clima. La RD de cada cuenca a evolucionado para convertirse en el sistema para evacuar el agua de escorrentía de manera mas eficiente 
TIPOS DE CORRIENTES
CORRIENTES EFÍMERAS 
Cuando solo llevan agua cuando llueve e inmediatamente después. Circula agua en forma momentánea.
CORRIENTES INTERMITENTES 
Cuando llevan agua la mayor parte del año, sobretodo en épocas de lluvias o de avenidas. La presencia de agua en el cauce es debida al hecho que la napa freática se ubica por encima del fondo del cauce. 
CORRIENTES PERMANENTES 
Cuando circula agua durante todo el año, pues en época que no llueve y aún de cierta sequía conducen agua debido a que el nivel freático siempre está por encima del fondo del cauce. 
 APORTA : escorrentía superficial. 
APORTA: Escorrentía superficial, por infiltración o subterránea. 
APORTA: avenidas (escorrentía),en estiaje (Napa freática), deshielo de nevadas, lagunas. etc. 
Patrones de Drenaje
La configuración de la red de fluviales resulta de la influencia de la topografía, los suelos, las rocas, grado de fracturación y estratificación esto se conoce como el sistema de drenaje.
-Dendrítico: tiene aparecerse ala ramificacion de un árbol esto ocurre en terrenos montañosos.
-Trillis/Pinnado: ocurre debido a los pliegues de la corteza terrestre, el rio principal se ubica en el centro del pliegue
 Radial: asociado a un volcán o montañas pronunciadas.
 Paralelo: patrón paralelo entre trillis y dendrítico
Rectangular: ocurre en sitios de alta frecuencias de fallas, direcciones muy lineales y ángulos definidos
La red de corrientes se origina con el agua que recorre una superficie cuyo relieve y erosión vienen determinados por la geología de la región y la estructura subyacente.
CLASIFICACION DE CORRIENTES
CLASIFICACION DE CORRIENTES
CORRIENTE CONSECUENTE
Es aquella cuyo curso sigue la pendiente inicial del terreno, determinada por la geología.
CORRIENTE SUBSECUENTE
Son afluentes de un río consecuente, se forman por la erosión remontante y fluyen a lo largo de las líneas de debilidad que presenta la estructura subyacente, tales como líneas de fallas o estratos débiles.
CORRIENTE RESECUENTE
También denominadas corrientes consecuentes secundarias, son afluentes de las corrientes subsecuentes y discurren en la misma dirección que las consecuentes, pero son más jóvenes.
Son las que no guardan una relación obvia con la estructura y no siguen un patrón predeterminado.
CORRIENTE INSECUENTE
CORRIENTE OBSECUENTE
Las corrientes obsecuentes son aquellas que fluyen en dirección contraria a las consecuentes.
La ley del número de cauces y la razón de bifurcación fue formulada por Robert Horton en 1945 y se establece a partir de la relación existente entre el número de segmentos de un orden dado y los de orden inmediatamente superior.
La relación de bifurcación permite comprender algunas variaciones geoecológicas que se producen en el territorio de la cuenca, fundamentalmente cambios importantes en el sustrato rocoso, en las características de los grupos de suelos dominantes y en la cobertura vegetal.
RAZÓN DE BIFURCACIÓN
Las cuencas cuya relación de bifurcación permanece constante, indican homogeneidad en las características geoecológicas anteriores.
A partir de la relación de bifurcación, Robert Horton estableció que: “El número de segmentos de órdenes sucesivamente inferiores de una cuenca dada, tiende a formar una progresión geométrica que comienza con el único segmento de orden más elevado y crece según una relación constante de bifurcación.” Siendo entonces la sumatoria del número de cauces el número total de cursos que componen la red de drenaje de la cuenca.
RAZÓN DE BIFURCACIÓN
CALCULO DE LA RAZON DE BIFURCACION
El cociente de bifurcación (Rb) es la proporción existente entre el número de corrientes de corrientes de un determinado orden y el número de corrientes de orden inferior inmediato, suele ser constante en la mayoría de las redes y oscila entre 3 y 5.
COCIENTE DE BIFURCACIÓN
El patrón y densidad de las corrientes y ríos que drenan no sólo dependen de su estructura geológica, sino también del relieve de la superficie terrestre, el clima, el tipo de suelo, la vegetación y, cada vez en mayor medida, de las repercusiones de la acción humana en el medio ambiente de la cuenca.
DENSIDAD DE CORRIENTES (Dc)
La densidad de corriente, es un parámetro que indica la eficiencia del drenaje de una cuenca. 
Donde :
Dc 	: N° corrientes / ha ò km²
Nc 	: número de las corrientes 
	perennes e intermitentes de la cuenca
A 	: área de la cuenca.
La corriente principal se cuenta como una sola desde su nacimiento hasta su desembocadura; después se tendrán todos los tributarios de orden inferior desde su origen hasta la unión de la corriente principal y así sucesivamente hasta llegar a las corrientes de orden 1.
DENSIDAD DE CORRIENTES (Dc)
La densidad de drenaje (Dd) es una propiedad fundamental de la cuenca, que controla la eficiencia de drenaje (Jones, 1997) y señala el estado erosivo de la cuenca, y está definida, para una cuenca dada, como la longitud media de curso por unidad de superficie:
DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)
DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)
-Si la Dd > 1	: La cuenca es bien desarrollada aguas abajo permanente
-Si la Dd > 2.74 se considera una cuenca bien drenada.
Por otra parte, si sólo consideramos este índice, sin tener en cuenta otros factores del medio físico de la cuenca, podemos decir que cuanto mayor sea la densidad de drenaje, más rápida será la respuesta de la cuenca frente a una tormenta, evacuando el agua en menos tiempo. Esto quiere decir, que al tener una alta densidad de drenaje, una gota deberá recorrer una longitud de ladera pequeña, realizando la mayor parte del recorrido a lo largo de los cauces, donde la velocidad de escurrimiento es mayor, por lo tanto los hidrogramas en principio tendrán un tiempo de concentración relativamente corto.
El conocimiento de la pendiente del cauce principal de una cuenca, es un parámetro importante, en el estudio del comportamiento del recurso hídrico, como por ejemplo, en la determinación de las características óptimas de su aprovechamiento hidroeléctrico, o en la solución de problemas de inundaciones
PENDIENTE DE CAUCE
Este método considera la pendiente del cauce, como la relación entre el curso de agua más largo con la superficie de la cuenca.
Donde:
J		: pendiente media del cauce (%)
Hmáx. 	: altitud máxima del cauce (km)
Hmín. 	: altitud mínima del cauce (km)
L 		: longitud del cauce (km)
PENDIENTE DE CAUCE
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