Proyecto de Hidrologia 2 (Reparado)

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Página 1

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ZACATEPEC Departamento de Ciencias de la Tierra

Ingeniería Civil Hidrología Superficial

CUENCA HIDROLOGICA

HIDROLOGIA SUPERFICIAL

INTGRANTES DEL EQUIPO:

Bahena Arizmendi Gerardo.

Catalán Velázquez Pedro.

Vega Vázquez William Santiago.

Méndez Alonso Raúl.

Montiel Tapia Santiago.

GRUPO: NA

PROFESOR: JOSE MIGUEL RAMIREZ CUEVAS

PROYECTO

03/DICIEMBRE/2013




Contenido INTRODUCCION ................................................................................................................................... 3

DETERMINACIÓN Y TRAZO DEL PARTE AGUAS. .................................................................................. 4

Ubicación de la Cuenca Hidrológica por región y por zona hidráulica. ............................................... 5

FISIOGRAFIA DE LA CUENCA ................................................................................................................ 7

Orientación y coordenadas. ............................................................................................................ 8

Tipo de cuenca ................................................................................................................................ 9

Área y perímetro. ............................................................................................................................ 9

Longitud axial ................................................................................................................................ 10

Ancho Promedio ............................................................................................................................ 10

COEFICIENTE DE COMPACIDAD..................................................................................................... 11

RELACIÓN DE ELONGACIÓN .......................................................................................................... 11

Características de Drenaje ................................................................................................................ 12

Drenaje dendrítico ........................................................................................................ 12

Drenaje paralelo ............................................................................................................. 12

Drenaje en bayoneta ...................................................................................................... 12

Drenaje radial .................................................................................................................. 12

Clasificación de corrientes............................................................................................................ 13

Orden de corrientes tributarias. ................................................................................................... 15

DENSIDAD DE DRENAJE ................................................................................................................. 16

DENSIDAD DE CORRIENTES ........................................................................................................... 16

SUELO Y VEGETACION ....................................................................................................................... 17

Forma de la Cuenca ........................................................................................................................... 19

CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 21

METODO DE J. W. ALVORD…………….…..…………………………………………………………………………….………...21

METODO DE HORTON……………....…………………………………………………………………………………………………22

CONCLUSIONES DEL TRABAJO…………………...…………………………………………………………………………………23




INTRODUCCION

Para comenzar esta primera parte del estudio de una Cuenca Hidrológica, recordaremos

dos definiciones importantes en esta materia: Hidrología: Es la ciencia natural que estudia

al agua, su ocurrencia, circulación y distribución en la superficie terrestre, sus propiedades

químicas y físicas y su relación con el medio ambiente, incluyendo los seres vivos.

En nuestra carrera (Ingeniería Civil), nos interesa la hidrología aplicada, que incluye

aquellas partes del campo de la hidrología que atañen al diseño y operación de proyectos

de ingeniería para el control y aprovechamiento del agua. De ahí el objetivo del trabajo,

hacer un estudio completo de una cuenca, el cual nos ayuda para el diseño de obras

ingenieriles como Presas, o para el estudio de inundaciones a poblaciones cercanas y sus

posibles soluciones.

Ahora toca definir qué es una Cuenca Hidrológica:

Cuenca hidrológica: Es una zona de la superficie terrestre en donde (si fuera impermeable)

las gotas de lluvia que caen sobre ella tienden a ser drenadas por el sistema de corrientes

hacia un mismo punto de salida.

Es el área que contribuye al escurrimiento y que proporciona parte o todo el flujo de la

corriente principal y sus tributarios.




DETERMINACIÓN Y TRAZO DEL PARTE AGUAS.

El parte aguas es una línea imaginaria formada por los puntos de mayor nivel topográfico y

que separa la cuenca de las cuencas vecinas. Para trazar el parte aguas, se necesita saber

que nos representan las curvas topográficas (lengüetas, pequeñas montañas, depresiones,

etc.) además de ir recorriendo las corrientes propias de la cuenca y de las cuencas vecinas;

suponer a donde se dirigirá una gota de lluvia que caiga en la zona. A continuación, hago

referencia de 4 reglas básicas para el trazado del parte aguas:

a) El parte aguas corta ortogonalmente a las curvas de nivel y pasa por los puntos de mayor nivel topográfico.

b) Cuando el parte aguas va aumentando su altitud, corta a las curvas de nivel por la parte convexa.

c) Cuando la altitud del parte aguas va decreciendo, corta a las curvas de nivel por su parte cóncava.

d) Como comprobación, el parte aguas nunca corta una corriente, excepto en el

punto de interés de la cuenca (salida).




Ubicación de la Cuenca Hidrológica por región y por zona hidráulica. El estado en donde se ubica mi cuenca hidrológica es: Cuautla

Cuautla se encuentra en el estado de Morelos, limita con Atlatlahucan, Ayala, Yautepec, Yecapixtla.

El clima Morelos es la tierra del mejor clima del mundo y Cuautla cuenta con los beneficios del clima de casi todo el estado de Morelos. El tipo de clima predominante en el municipio es cálido semihúmedo con lluvias en verano, y la temperatura promedio anual es de 23 grados centígrados, con una precipitación anual aproximada de 868 mm.

http://es.wikipedia.org/wiki/Atlatlahucan

http://es.wikipedia.org/wiki/Ayala_(Morelos)

http://es.wikipedia.org/wiki/Yautepec

http://es.wikipedia.org/wiki/Yecapixtla




FISIOGRAFIA DE LA CUENCA

La morfología comprende el estudio de las superficiales y en este sentido la geomorfología

estudia y pretende cuantificar determinados rasgos propios de la superficie terrestre. La

cuenca hidrográfica funciona como un gran colector que recibe precipitaciones y las

transforma en escurrimientos. Esta transferencia se realiza con pérdidas y es una función

bastante compleja de numerosos factores, entre los que predomina el clima y la

configuración del terreno, en el cuál se desarrollan los fenómenos hidrológicos; los índices

y magnitudes físicas de la cuenca que expresan en términos simples los valores medios de

ciertas características del terreno, juegan un papel muy importante y son condicionantes

de su régimen hidrológico.

LC

Parte aguas

Longitud Axial

Lc = 17.5290 Km.

Área = 27.686 Km².

Perímetro = 30.496 Km.




En realidad, resulta fácil establecer la acción de diferentes factores físicos de la cuenca

sobre la transformación de la precipitación de en escurrimientos, pues ello se puede

establecer en forma intuitiva, la dificultad estriba en expresar estas influencias por

parámetros que representen exactamente esa forma de acción. A la fecha, se ha

comprobado la influencia que determinados índices tienen en la respuestas hidrológicas de

una cuenca y por ello son punto de partida de los análisis y determinaciones cuantitativas;

entre tales parámetros cabe citar el área o tamaño de la cuenca, su forma, pendiente,

elevación media, las características de su red de drenaje y las del cauce principal o colector

principal.

Orientación y coordenadas.

La información de la carta topográfica donde se encuentra la cuenca por estudiar es la siguiente. Además se muestra la ubicación de la cuenca (aproximada), sin definir aún el parte aguas encerradas en un círculo morado: Carta topográfica 1:50 000 (INEGI) E14B51 Cuautla Proyección Universal Transversa de Mercator Cuadrícula UTM a cada 1000 m Datum: ITRF92 Elipsoide: GRS80 Coordenadas de la esquina superior Izquierda de la imagen (noroeste): Latitud: 37°45’’0’ N Longitud: 118°27´´0´W




Tipo de cuenca

Para poder definir el tipo de cuenca, existen dos tipos:

Endorreica: El punto de salida está dentro de los límites de la cuenta y generalmente es un

lago.

Exorreicas: El punto de salida se encuentra en los límites de la cuenca y está en otra

corriente o en el mar.

NOTA: La cuenca a estudiar es de tipo ‘’EXORREICA’’.

Área y perímetro.

El área de la cuenca se define como la superficie, en proyección horizontal, delimitada por el parte aguas. Usualmente el área es determinada con un planímetro, sin embargo vamos a hacer

uso de la herramienta informática Auto CAD, la cual nos proporciona el área

automáticamente.

Área = 27686382.8557 m².

A= 27.686 Km².

El perímetro de la cuenca es simplemente la longitud del parte aguas, como si se

extendiera horizontalmente. Este dato también nos lo proporciona Auto CAD.

Perímetro= 30497.3105 m.

P = 30.496 Km.




Longitud axial

Se define como la más grande dimensión de la cuenca, a lo largo de una línea recta

desde la salida hasta tocar el parte aguas, paralela al cauce principal.

Lc = 17529.017 m.

Lc = 17.529017 Km.

Ancho Promedio

El ancho promedio es el cociente del área de la cuenca entre la longitud axial, expresado en la siguiente fórmula:

𝐵 =𝐴

𝐿𝐶

La cuenca de estudio tiene las siguientes dimensiones: Área de la cuenca: 27.686 Km². Longitud axial: 17.529017 Km. Por lo que, el ancho promedio es:

𝐵 =27.686 𝐾𝑚².

17.52901 𝐾𝑚.

B = 1.5794𝐾𝑚.




COEFICIENTE DE COMPACIDAD

𝐂𝐜 =𝐏

𝐏𝐜= 𝟎. 𝟐𝟖𝟐

𝐏

√𝐀

𝐶𝑐 = 0.28230.496

√27.686 𝐾𝑚².= 1.6344

Cc= Coeficiente de compacidad.

P= Perímetro (Km).

A= Área de la cuenca (Km²).

RELACIÓN DE ELONGACIÓN

𝐑𝐞 =𝐃

𝐋𝐜= 𝟏. 𝟏𝟐𝟖𝟒

√𝐀

𝐋𝐜

𝑅𝑒 = 1.1284√27.686 𝐾𝑚².

17.529017 𝐾𝑚.= 0.3387

Re=Relación de elongación.

Lc= longitud de la cuenca (Km).

A= Área de la cuenca (Km²)




Características de Drenaje

La combinación de los efectos de clima y la geología de la cuenca topográfica,

originan un modelo erosional el cual es caracterizado por la red de cauces. El patrón

o modelo que forman los cauces, es determinado localmente por las desigualdades

en la pendiente del terreno y en la resistencia de las rocas.

Drenaje dendrítico

Viene a formar una mano extendida, siendo equivalentes los afluentes del río

principal, a cada uno de los dedos de la mano. Es el tipo de drenaje fluvial más

común que existe. En España, tienen un drenaje perfectamente dendrítico los

ríos Duero y Ebro, entre muchos otros. La palabra dendrítico procede del

griego dendron, que significa árbol, debido a la semejanza que este tipo de drenaje

tiene con un árbol y sus ramas, las cuales forman sus tributarios o afluentes.

Drenaje paralelo

Se da en regiones uniforme como mesetas o grandes campos de lavas y también

en regiones donde actúa la glaciación continental.

Drenaje en bayoneta

El drenaje en bayoneta se presenta en las regiones de relieves plegados y

erosionados.

Drenaje radial

Es típico de las zonas volcánicas en las zonas volcánicas.

NOTA: El modelo de drenaje de la cuenca de estudio, es de ‘’TIPO PARALELO’’.

http://es.wikipedia.org/wiki/Duero

http://es.wikipedia.org/wiki/Ebro

http://es.wikipedia.org/wiki/Drenaje_en_bayoneta

http://es.wikipedia.org/wiki/Volc%C3%A1n




Clasificación de corrientes

Identificar la corriente principal

La corriente principal de una cuenca es la corriente que pasa por la salida de la misma,

además de ser (generalmente) la de mayor longitud. Toda cuenca tiene una y solo una

corriente principal. Por lo cual, en nuestro caso la corriente principal es la siguiente. Nótese

que se tienen dos corrientes del tipo efímeras o influentes (que en incisos subsecuentes se

explicarán) que forman parte también de la corriente principal.

Parte aguas

Corriente principal




Identificar todas las corrientes secundarias o tributarias.

Además de la corriente principal, en la cuenca se tienen corrientes adicionales denominadas

tributarias. Todo punto de cualquier corriente tiene una cuenca de aportación. Las cuencas

correspondientes a las corrientes tributarias o a los puntos de salida se llaman cuencas

tributarias o subcuentas. En el caso de la corriente tributaria encerrada en un círculo de la

figura de la derecha, al igual que en la corriente principal, se presenta una corriente efímera,

y para nuestro estudio la consideraremos una sola.

Parte agua

Corriente principal

Corrientes tributarias




Orden de corrientes tributarias.

El orden de las corrientes se determina como se explica a continuación:

Una corriente de orden 1 es un tributario sin ramificaciones, una de orden 2 tiene sólo

tributarios de primer orden, etc. Dos corrientes de orden 1 forman una de orden 2, dos

corrientes de orden 3 forman una de orden 4, etc., pero, por ejemplo, una corriente de

orden 2 y una de orden 3 forman otra de orden 3.

Determinar el Orden de la cuenca

El orden de la cuenca es el mismo que el de la corriente principal en su salida.

Para nuestro caso, el orden de la cuenca es: 3.

Parte agua.

Corriente principal.

Orden de corriente.

Corriente tributaria.




DENSIDAD DE DRENAJE

𝑫𝒅 =Ʃ𝐋𝐭

𝐀

𝐷𝑑 =47.7195 𝐾𝑚.

27.686 𝐾𝑚².= 1.7236 𝐾𝑚.

Dd=Densidad de drenaje. 𝐾𝑚.

𝐾𝑚².

ƩLt=Suma total de las Long. de los tributarios (Km).

A=Área de la cuenca (Km²).

DENSIDAD DE CORRIENTES

𝐃𝐜 =Ʃ𝐋

𝐀

𝐷𝑐 =41 𝑇𝑟𝑖𝑏𝑢𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠

27.686 𝐾𝑚².= 1.4809

Dc= Densidad de corriente (Km²).

ƩL= Suma de las longitudes de las corrientes (Km).


Nº LONG. TRIBUTARIOS

1 1039.9443

2 1126.7545

3 1539.3875

4 1830.4241

5 904.8708

6 974.8275

7 820.3006

8 849.2506

9 1200.5569

10 967.2057

11 1119.4084

12 426.9734

13 479.5295

14 827.9254

15 1090.425

16 1945.1278

17 838.0418

18 1000.6947

19 824.3186

20 1620.6557

21 1812.8787

22 1019.2628

23 1370.1752

24 3501.9196

25 1042.2716

26 714.266

27 1651.2116

28 1795.4129

29 584.1583

30 1596.6464

31 1299.4973

32 1140.6474

33 169.9949

34 554.8263

35 558.9885

36 1638.5615

37 423.2691

38 1657.7526

39 1678.2423

40 762.277

41 1323.7426

DATOS

A = 27.686 Km².

P = 30.496 Km.

ƩLt = 47.7195 Km.

ƩL = 41 Tributarios

Lc = 17.529017 Km.




SUELO Y VEGETACION El nombre de CUAUTLA; Proviene del náhuatl y significa “Lugar de árboles”.

Según los estudios y definiciones ecológicas efectuados por la Secretaría de D e s a r r o l l o A m b i e n t a l ( S E D A M ) d e l G o b i e r n o d e l E s t a d o , e l m u n i c i p i o d e Cuautla presenta 5 unidades ecológicas: Primera unidad ecológica.- Se localiza en la parte este del municipio, la cual tiene una fisiografía de planicie, la geología es ígnea extrusiva básica, el suelo es regovol y la vegetación es de pastizal. Segunda unidad ecológica.- Localizada en la parte norte, centro y sur la cual tiene una fisiografía de lomerío, la geología es ígnea extrusiva básica y el suelo es vertisol de uso agrícola. T e r c e r a u n i d a d e c o l ó g i c a . U b i c a d a e n l a p a r t e n o r t e , o e s t e y s u r d e l municipio, tiene una fisiografía de sierra, geología de caliza y el suelo esredzina con selva baja caducifolia. Cuarta unidad ecológica.- Se localiza en la parte norte y sur del municipio, cuenta con una fisiografía de planicie y su geología es lutita-arenisca y el uso de suelo es vertisol de uso agrícola. Quinta unidad ecológica.- Se localiza en la parte centro y este del municipio, la cual comprende el área conurbada de Cuautla. Vegetación E n t r e l o s a r b o l e s f r u t a l e s d e l a r e g i ó n s e m e n c i o n a : m a m e y , m i s p e r o s, chicozapote, nanche, guayaba, plátano, tamarindo, zapote, ciruela, limón, guamuchil, chirimoya, anona, guaje, etc. también se cuenta con algunas plantas medicinales como albahacar, ruda, azumiate, pirul, eucalipto, muicle, etc. De plantas y árboles de ornato se encuentra una gran variedad lo que ha propiciado la proliferación de viveros y algunos invernaderos que producen: bugambilias en todas las variedades, jacarandas, tabachines, cabellitos,casahuates, guayacán, tulipán, malbon, helechos, en diferentes variedades,e s p á r r a g o , p a l m e r a , l a u r e l d e l a i n d i a , f i c u s , e n é p o ca d e i n v i e r n o s e Es de aquí que su vegetación está compuesta principalmente de pino, roble, encino y

pastizales naturales e inducidos.




Suelo

La superficie es de 153.65 kilómetros cuadrados de los cuales se destinan6 , 3 3 2 . 2 h e c t á r e a s p a r a u s o a g r í c o l a ; d i s t r i b u i d a s e n 1 , 9 6 7 u n i d ad e s p a r c e l a r i a s d e l a s q u e 2 , 3 8 8 . 8 h e c t á r e a s s o n d e r i e g o c o n 9 6 3 u n i d a d e s parcelarias; 1,208.7 hectáreas son de temporal con 406 unidades parcelarias 2,734.7 hectáreas de riego y temporal con 598 unidades parcelarias. Al uso pecuario se destinan 2,327 hectáreas; al uso industrial 415.3 hectáreas y para uso forestal 9,113 hectáreas. El tipo de suelo predominante es redzina con capa superficial blanda de color obscuro rica en materia orgánica y nutriente.




Forma de la Cuenca La forma de la cuenca definitivamente afecta las características de la descarga de la

corriente, principalmente en los eventos de flujo máximo. En general, los escurrimientos

de una cuenca de forma casi circular serán diferentes a los de otra estrecha y alargada, de

misma área. Comenzaremos con conocer la clasificación de nuestra cuenca, según la

siguiente tabla:

El área de nuestra cuenca es: 27.686Km2 por lo que es una CUENCA PEQUEÑA

Coeficiente de compacidad

El coeficiente de compacidad es el cociente adimensional entre el perímetro de la cuenca (P) y la

circunferencia (Pc ) de un círculo con área igual al tamaño de la cuenca en , es decir: c C P Pc 2 km

𝐂𝐜 =𝐏

𝐏𝐜= 𝟎. 𝟐𝟖𝟐

𝐏

√𝐀

Cc= Coeficiente de compacidad.

P= Perímetro (Km).


𝐶𝑐 = 0.28230.496

√27.686 𝐾𝑚².= 1.6344

Relación de Elongación

La Relación de Elongación es el cociente adimensional entre el diámetro (D ) de un círculo que tiene igual

área ( A) que la cuenca y la longitud axial (Lc) de la misma. Entonces:

𝐑𝐞 =𝐃

𝐋𝐜= 𝟏. 𝟏𝟐𝟖𝟒

√𝐀

𝐋𝐜

Re=Relación de elongación.

Lc= longitud de la cuenca (Km).

A= Área de la cuenca (Km²)

𝑅𝑒 = 1.1284√27.686 𝐾𝑚².

17.529017 𝐾𝑚.= 0.3387




Factor de forma

El factor de forma Kf es la relación entre el ancho promedio y la longitud axial de la cuenca,

expresado de la siguiente manera:

Para cuencas muy anchas o con salidas hacia los lados, el factor de forma puede resultar

mayor que la unidad. Los factores de forma inferiores a la unidad, corresponden a cuencas

extensas, en el sentido de la corriente.

Kf =1.5794𝐾𝑚

17.529017 Km = 0.0901020

𝐾𝑓 = 0.0901020

De esta manera, sabemos que nuestra cuenca es de forma extensa, en el

sentido de la corriente.




CONCLUSIONES DEL TRABAJO.

Este fue el primer trabajo para la materia de Hidrología, en relación al estudio completo de una

cuenca hidrológica. Se hizo el análisis previo de las características morfométricas, las cuales fueron

utilizadas en las siguientes partes del estudio. Existieron muchas dudas en el desarrollo de este

trabajo, ya que las distintas fuentes consultadas (Libros e Internet) difieren en conceptos,

definiciones, y parámetros para el análisis. Esto último razono que es la parte más difícil de una labor

de esta índole, ya que por ser la más importante, debemos de poner especial atención en ella, y

considerar todas las variables que intervengan en el comportamiento de una cuenca hidrológica.

Por otro lado, consideramos que el hecho de realizar un estudio tan “complejo” y completo ayuda

en el aprendizaje de la materia.

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