Estudio Hidrológico de La Cuenca Anticona

I. INDICEI.INDICE1II.INTRODUCCIN2III.OBJETIVOS23.1.OBJETIVOS GENERALES23.2.OBJETIVOS ESPECFICOS2IV.INFORMACIN BSICA24.1.DESCRIPCIN GENERAL DE LA CUENCA24.1.1.UBICACIN POLTICA24.1.2.UBICACIN GEOGRFICA24.1.3.EXTENSIN Y LMITES24.1.4.VIAS DE ACCESO24.2.RECOPILACIN DE INFORMACIN BSICA34.2.1.INFORMACIN BIBLIOGRFICA34.2.2.INFORMACIN CARTOGRFICA34.2.3.INFORMACIN HIDROMETEOROLGICA34.3.SISTEMA HIDROGRFICO Y CUENCA34.3.1.SISTEMA HIDROGRFICO34.3.2.PARMETROS GEOMORFOLGICOS34.3.2.1.AREA DE LA CUENCA (A)34.3.2.2.PERIMETRO DE LA CUENCA (P)34.3.2.3.ANCHO MEDIO DE LA CUENCA (W)34.3.2.4.COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Kc)34.3.2.5.FACTOR DE FORMA (Ff)34.3.2.6.DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)34.3.2.7.PENDIENTE MEDIA DEL RIO (Pm)34.3.2.8.ALTITUD MEDIA DE LA CUENCA (H)34.3.2.9.RECTANGULO EQUIVALENTE34.3.2.10.EL INDICE DE GRAVELIOUS (K)34.3.2.11.FRECUENCIA DE LOS RIOS34.3.2.12.LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL34.3.2.13.PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA (Ip)34.3.2.14.PENDIENTE EQUIVALENTE CONSTANTE34.3.2.15.EXTENSION MEDIA DE ESCURRIMIENTO34.3.2.16.COEFICIENTE DE TORRENCIALIDAD34.3.2.17.COEFICIENTE DE MASIVIDAD3V.ANLISIS DE LOS PARMETROS METEREOLGICOS45.1.PRECIPITACIN TOTAL ANUAL45.2.TEMPERATURA DEL AIRE MEDIA MENSUAL Y ANUAL85.3.EVAPORACIN TOTAL ANUAL105.4.HUMEDAD RELATIVA MEDIA MENSUAL Y ANUAL12VI.ANLISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN PLUVIOMTRICA136.1.REGISTROS HISTRICOS136.2.ANLISIS DE CONSISTENCIA136.3.COMPLETACIN Y EXTENSIN DE LA INFORMACIN PLUVIOMTRICA136.4.ANLISIS PLUVIOMTRICO DE LA CUENCA136.4.1.PRECIPITACIN TOTAL ANUAL MEDIA REAL DE LA CUENCA136.4.2.ANLISIS DE FRECUENCIA DE LA PRECIPITACIN TOTAL MENSUAL13VII.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES13VIII.ANEXOS138.1.HOJAS DE CLCULO148.2.PLANOS14

II. INTRODUCCIN

III. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVOS GENERALES

3.2. OBJETIVOS ESPECFICOS

IV. INFORMACIN BSICA

4.1. DESCRIPCIN GENERAL DE LA CUENCA

4.1.1. UBICACIN POLTICA

4.1.2. UBICACIN GEOGRFICA

4.1.3. EXTENSIN Y LMITES

4.1.4. VIAS DE ACCESO

4.2. RECOPILACIN DE INFORMACIN BSICA

4.2.1. INFORMACIN BIBLIOGRFICA

4.2.2. INFORMACIN CARTOGRFICA

4.2.3. INFORMACIN HIDROMETEOROLGICA

4.3. SISTEMA HIDROGRFICO Y CUENCA

4.3.1. SISTEMA HIDROGRFICO

4.3.2. PARMETROS GEOMORFOLGICOS4.3.2.1. AREA DE LA CUENCA (A)

4.3.2.2. PERIMETRO DE LA CUENCA (P)

4.3.2.3. ANCHO MEDIO DE LA CUENCA (W)

4.3.2.4. COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Kc)

4.3.2.5. FACTOR DE FORMA (Ff)

4.3.2.6. DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)

4.3.2.7. PENDIENTE MEDIA DEL RIO (Pm)

4.3.2.8. ALTITUD MEDIA DE LA CUENCA (H)

4.3.2.9. RECTANGULO EQUIVALENTE

4.3.2.10. EL INDICE DE GRAVELIOUS (K)

4.3.2.11. FRECUENCIA DE LOS RIOS

4.3.2.12. LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL

4.3.2.13. PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA (Ip)

4.3.2.14. PENDIENTE EQUIVALENTE CONSTANTE

4.3.2.15. EXTENSION MEDIA DE ESCURRIMIENTO

4.3.2.16. COEFICIENTE DE TORRENCIALIDAD

4.3.2.17. COEFICIENTE DE MASIVIDAD

V. ANLISIS DE LOS PARMETROS METEREOLGICOSEn la Cuenca Anticona, el clima es fro y seco, pero moderadamente lluvioso con una media anual de temperatura mxima de 12,4C, mnima de -0,6C. Tiene tambin una amplitud trmica moderada y una precipitacin media acumulada anual de 1182,7 mm para el periodo 1961-1980.5.1. PRECIPITACIN TOTAL ANUALEs una componente fundamental del ciclo hidrolgico y se toma como el inicio de los anlisis de las componentes. La precipitacin al igual que la temperatura es un parmetro dependiente de la variacin altitudinal. La zona del proyecto, por encontrarse en la sierra central del pas, tiene un rgimen de precipitaciones estacional, en el que se esperan meses lluviosos (poca de avenidas) a medida que se acerca el verano, y perodos prolongados de meses secos al concluir esta estacin (poca de estiaje).Para la determinacin de la precipitacin total mensual y anual se ha hecho el anlisis de los datos de la estacin Cerro de Pasco cuyos registros a nivel mensual se pueden apreciar en el siguiente cuadro.

La precipitacin total anual es 1186.96 mm.

Diagrama de Precipitacin media mensual (mm)

Climograma: El mes ms seco es junio, con 11 mm. 148 mm, mientras que la cada media en febrero, siendo este el mes en el que tiene las mayores precipitaciones del ao.

Tabla climtica: La diferencia en la precipitacin entre el mes ms seco y el mes ms lluvioso es de 139 mm. Las temperaturas medias varan durante el ao en un 2.1 C.

De acuerdo con los registros histricos del Servicio Nacional de Meteorologa e Hidrologa (SENAMHI), la precipitacin total anual se viene reduciendo a un ritmo de 340 mm por dcada, aunque en los ltimos aos parece haber alcanzado un nivel promedio estable cerca de los 900mm de lluvia al ao.

El rgimen de precipitacin total anual registra un periodo de mximas que va de diciembre a marzo y un periodo de mnimas que va de mayo a setiembre.5.2. TEMPERATURA DEL AIRE MEDIA MENSUAL Y ANUALEjercen influencia sobre la temperatura: La variacin diurna, distribucin latitudinal, variacin estacional, tipos de superficie terrestre y la variacin con la altura. A travs de la primera parte de la atmsfera, llamada troposfera, la temperatura decrece normalmente con la altura. Este decrecimiento de la temperatura con la altura recibe la denominacin de Gradiente Vertical de Temperatura (G.V.T.), definido como un cociente entre la variacin de la temperatura y la variacin de altura, entre dos niveles. En la troposfera el G.V.T. medio es de aproximadamente 6,5 C / 1000 m. Para el anlisis de la temperatura media mensual se ha hecho uso dela estacin Cerro de Pasco cuyos registros a nivel mensual se pueden apreciar en el siguiente cuadro.

La temperatura media anual se encuentra a 5.18 C.

En las noches, durante todo el ao, se presentan mnimas temperaturas que alternan con das soleados que pueden superar los 15C. En las altas punas se producen tambin precipitaciones slidas en forma de nieve o granizo. Entre los meses de julio y octubre caen fuertes granizadas y nevadas, en especial en los Andes limtrofes con Lima, donde existen nieves perpetuas y se forman glaciares.

Diagrama de temperatura: El mes ms caluroso del ao con un promedio de 5.5 C de enero. El mes ms fro del ao es de 3.0 C en el medio de julio.

5.3. EVAPORACIN TOTAL ANUALLa evaporacin va en estrecha relacin con la radiacin solar, pues de la intensidad de esta ltima depende la mayor o menor temperatura del suelo, la cual se manifiesta a travs de la evaporacin de la humedad retenida.Este proceso presenta dos aspectos: el fsico y el fisiolgico. El primero es el que se conoce mejor y tiene lugar en todos los puntos en que el agua est en contacto con el aire no saturado, sobre todo en las grandes superficies lquidas: mares, lagos, pantanos, estanques, charcas y ros. Por su parte, la evaporacin fisiolgica tambin es importante y corresponde a la transpiracin de los vegetales, la cual restituye a la atmsfera una gran cantidad de agua, que primero haba sido absorbida. Para el anlisis de la evaporacin total mensual se ha hecho uso de la estacin Cerro de Pasco cuyos registros a nivel mensual se pueden apreciar en el siguiente cuadro.

Evaporacin Media Mensual y Anual (mm) Estacin Cerro de Pasco.

La mayor evaporacin promedio corresponde al perodo de junio a agosto con valores del orden de 41.3 a 44.4 mm. Mientras que las menores evaporaciones promedio corresponde al perodo de febrero a abril que es la poca de avenidas donde las constantes lluvias disminuyen la capacidad de evaporacin de los cuerpos de agua.

Diagrama de evaporacin media mensual (%)

5.4. HUMEDAD RELATIVA MEDIA MENSUAL Y ANUALLa humedad relativa es la humedad que contiene una masa de aire, en relacin con la mxima humedad absoluta que podra admitir sin producirse condensacin, conservando las mismas condiciones de temperatura y presin atmosfrica. Debido a que durante los meses de invierno se presentan cielos muy despejados, ste parmetro est fuertemente influenciado por la estacionalidad y es inversamente proporcional a la temperatura, presentando los valores ms altos en los meses de Enero a Marzo, mientras que los valores mnimos ocurren en la poca de estiaje. Para el anlisis de la humedad relativa promedio mensual se ha hecho uso de la estacin Cerro de Pasco cuyos registros a nivel mensual se pueden apreciar en el siguiente cuadro:

Humedad Relativa Media Mensual y Anual (%) Estacin Cerro de Pasco

La humedad relativa anual es 82.2%.

Diagrama de humedad relativa media mensual

De la figura se tiene que los mayores porcentajes de humedad relativa se presentan en los meses de enero a marzo, debido a que se presentan en estos meses una radiacin solar alta la cual evapora gran cantidad del agua precipitada y de escorrenta superficial lo que aumenta la cantidad de vapor de agua en el aire circundante. Los menores porcentajes de humedad relativa se presentan entre los meses de julio a setiembre.

VI. ANLISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN PLUVIOMTRICA

6.1. REGISTROS HISTRICOS

6.2. ANLISIS DE CONSISTENCIA

6.3. COMPLETACIN Y EXTENSIN DE LA INFORMACIN PLUVIOMTRICA

6.4. ANLISIS PLUVIOMTRICO DE LA CUENCA

6.4.1. PRECIPITACIN TOTAL ANUAL MEDIA REAL DE LA CUENCA

6.4.2. ANLISIS DE FRECUENCIA DE LA PRECIPITACIN TOTAL MENSUAL

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

VIII. ANEXOS

8.1. HOJAS DE CLCULO

8.2. PLANOS

8.2.1. PARMETROS GEOMORFOLGICOS8.2.1.1. REA DE LA CUENCA (A):El rea de una cuenca es el rea plana en proyeccin horizontal, encerrada por su divisoria. Se obtiene despus de delimitar la cuenca.En este estudio se ha determinado y medido la superficie mediante el empleo del ArcGIS, mostrando a continuacin el resultado:A (m2)

A (km2)

(VER ANEXO: Plano P-1; Hoja de clculo H-1)Mediante este resultado determinamos la clase se cuenca que se est estudiando:Tamao de la cuenca ( Km2)Descripcin

8.2.1.2. PERMETRO DE LA CUENCA (P)Se refiere al borde de la forma de la cuenca proyectada en un plano horizontal, es de forma muy irregular; de modo que para determinar este valor, en este caso empleamos el ArcGIS.P (m)

P (km)

El permetro o contorno de la cuenca es:

(VER ANEXO: Plano P-1; Hoja de clculo H-1)

8.2.1.3. ANCHO MEDIO DE LA CUENCA (W)

Es el resultado de dividir el rea de la cuenca, entre la longitud del curso ms largo que contenga la misma, su relacin es:

Donde:W: Ancho medio de la cuenca en KmA: rea de la cuenca, en Km2L: Longitud del curso ms largo, en Km.W (km)


8.2.1.4. COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Cc)

El coeficiente de compacidad nos indica el cociente adimensional entre el permetro de la cuenca (P) y de un circulo de rea similar al de la cuenca en estudio.

Si el valor de Cc es igual a la unidad indica que la cuenca tiene forma circular, la que permite mayor oportunidad de crecientes, ya que los tiempos de concentracin sern iguales para todos los puntos, si por el contrario el valor de Cc indicar una mayor distorsin en su forma, es decir se volver ms alargada o asimtrica.

Cc

(VER ANEXO: Plano P-1; Hoja de clculo H-1)Este resultado nos indica que la cuenca presenta una forma alargada, por lo tanto ser gradual su respuesta hidrolgica a las fuertes precipitaciones.

8.2.1.5. FACTOR DE FORMA (Ff)

El comportamiento de la tendencia mayor o menor a las avenidas extraordinarias en las cuencas es representado por la relacin entre el ancho medio de la cuenca y la longitud del curso de agua ms largo. Los valores que se aproximen a la unidad reflejan la mayor tendencia de la cuenca a la presencia de avenidas extraordinarias de gran magnitud.

Su relacin:

Ff

(VER ANEXO: Plano P-1; Hoja de clculo H-1)Este valor indica que en la cuenca estudiada; al producirse fuertes precipitaciones, el incremento de las aguas seria gradual.

8.2.1.6. DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)Es la relacin entre la longitud total de los cursos de aguas perennes e intermitentes de una cuenca (curso principal y tributarios) y el rea total de drenaje.Este parmetro nos indica la capacidad que tiene la cuenca para drenar las aguas de escorrenta, su relacin es:

Donde:Dd: Densidad de drenaje.Li: longitud de los cursos de agua, incluyendo el cauce principal en Km.

A: rea de la cuenca, en .Dd


8.2.1.7. PENDIENTE MEDIA DEL RIO (Pm)Es un factor que influye en la velocidad del escurrimiento superficial, determinado por lo tanto por el tiempo que el agua de lluvia demora en escurrir en los lechos fluviales que forman la red de drenaje.La pendiente del curso principal se determina considerando el desnivel entre el punto ms alto del ro y el ms bajo cercano al ro .. dividido por dicho tramo. Realizando la evaluacin correspondiente tenemos:

Donde.

hf: cota ms alta de la cuenca de la cabecera en

hi: cota ms baja de la cuenca en (aforo). L: longitud del cauce principal, en Km.Pm (%)


8.2.1.8. ALTITUD MEDIA DE LA CUENCA (H)

Se elabora la curva hipsomtrica de la cuenca y se calcula la altitud media de la siguiente manera:

Donde:

H: Altitud media de la cuenca en estudio.Ai: rea comprendida entre un intervalo de curvas de nivel (se considera desniveles de 400m)Zi: altitud media del rea comprendida por cada intervalo.

A: rea de la cuenca en estudio, en

As tambin se evalu la mediana en la curva hipsomtrica, siendo:H (m.s.n.m)


8.2.1.9. RECTANGULO EQUIVALENTE

El principio del rectngulo equivalente es suponer que el escurrimiento de una cuenca dada se aproxima al de un rectngulo de igual rea, igual coeficiente de compacidad y misma reparacin hipsomtrica, adems de suponer que la distribucin del suelo, vegetacin y densidad de drenaje se encentran diferenciadas por las reas comprendidas entre curvas de nivel.

El rectngulo equivalente es una transformacin geomtrica, que permite representar la cuenca, de su forma heterognea, con la forma de un rectngulo, que tiene la misma rea y permetro (y por lo tanto el mismo ndice de compacidad o ndice de GRAVELIOUS), las curvas de nivel se convierten en rectas paralelas al lado menor siendo estos lados, la primera y ltima curva nivel.

Si L y l son los lados mayor y menor del rectngulo equivalente, P (Km) y A (Km2), el permetro y el tamao de la cuenca adems de considerar la ecuacin de coeficiente de compacidad se tienen las siguientes ecuaciones: A=l.L (a)

AREA: PERIMETRO P=2*(L+l)(b)

De las ecuaciones (a) y (b). Se obtiene los lados del rectngulo equivalente.L (Km)

l (Km)


8.2.1.10. FRECUENCIA DE LOS RIOS

Esta dado por el nmero total de ros dividido con el rea de la cuenca. Se mide en ros/ .

De la cuenca en estudio tenemos: N de ros

A (Km2)

Frecuencia de los Ros (u/Km2)


8.2.1.11. LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPALEst definido como el recorrido del agua dentro de una cuenca que alcanza la mayor longitud.Longitud del Cauce principal (Km)


8.2.1.12. PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA (Sc)

Se define como la media ponderada de las pendientes correspondientes a superficies elementales en las cuales la pendiente se puede considerar constante. Se mide en m/m %.

Donde:

: Longitud total de las curvas de nivel

: Intervalo entre curvas de nivelA: rea de la cuenca Sc (%)


8.2.1.13. PENDIENTE EQUIVALENTE CONSTANTE (S)

Se determina a partir del perfil del cauce principal desde su cabecera hasta el punto de inters. Se mide en m/m %.

P

Donde:Li: Longitud del cauce principal entre cotas (distancia inclinada)Si: pendiente del cauce principal entre cotas.S (%)


8.2.1.14. EXTENSION MEDIA DE ESCURRIMIENTO (d)

Indica la distancia media, en lnea recta, que el agua precipitada tendr que escurrir para llegar al lecho de un curso de agua.

Donde:Lt: es la suma de las longitudes de todos los tributarios incluyendo el cauce principal.d (m)


8.2.1.15. COEFICIENTE DE TORRENCIALIDAD (Ct)

Es la relacin entre el nmero de cursos de primer orden y el rea total de la cuenca.

Ct ros/Km2)


8.2.1.16. COEFICIENTE DE MASIVIDAD (Cm)Este ndice expresa la relacin entre la altitud media de la cuenca y el rea total de la misma.

Cm


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