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INDICE 1.

INTRODUCCIÓN

1.1 Objetivos del estudio 1.1.1 Objetivo general 1.1.2 Objetivos específicos 1.2 Preguntas de investigación 2.

MARCO REFERENCIAL

2 1. El ciclo hidrológico en la cuenca 2.1.2 Componentes del ciclo hidrológico 2.1.3 Balance Hídrico en una cuenca 2 .2 Características morfométricas de la cuenca 2.2.1 Índices de forma 2,2,2 Relieve 2.2.2.1 Mapa de pendientes de una cuenca 2.2.2.2 Mapa de niveles de una cuenca 2.2.3 Parámetros relativos a la red de drenaje 2.2.3.1 Perfil del cauce principal 2.2.3.2 Pendiente del cauce principal por Taylor y Schwartz 2.2.3.3 Tiempo de concentración 2.2.3.4 Tabla resumen de las características morfométricas de las subucuenca el Salto 2. 3. Sistemas de Información Geográfica (SIG) Aplicados al Recurso Hídrico 3. Resultados

4. Conclusiones y Recomendaciones 5 Bibliografía 6. Anexos

1. INTRODUCCION En la presente investigación se refiere a la determinación de las características físicas de la cuenca hidrológica el salto de Aiquile para ser comprendida su funcionalidad y comportamiento. Ejecutaremos un análisis que nos permita establecer lineamientos a seguir para su protección, y que sirva de base a los usuarios del recurso y planificadores, para considerar su uso y disponibilidad en proyectos actuales y futuros. Durante el proceso del proyecto veremos la descripción de los principales elementos del ciclo hidrológico y. los métodos ordinarios de solución a los problemas hidrológicos que se presentan con más frecuencia al ingeniero civil, No obstante que desde el principio se maneja la Estadística como importante herramienta de trabajo en el análisis y solución de los problemas Por otra parte este proyecto se basara en obtener

la información

que nos

pretende mostrar la aplicación de diferentes metodologías consideradas en un estudio de la hidrológico atravez del estudio en la cuenca de Aiquile Toda la información requerida con respecto al proyecto determinaremos con las técnicas de sistema de información geográfica utilizando el software de Arcgis 10.2 y Ilwis 3.3.

1.1 Objetivos del estudio 1.1.1 Objetivo general Estudiar el origen, la distribución, el movimiento, las propiedades físicas y químicas y la influencia del agua en la tierra. 1.1.2 Objetivos específicos caracterizar morfométricamente la cuenca el Salto de Aiquile Determinar los parámetros morfométricos de la cuenca hidrográfica el salto Elaborar mapas de ubicación, pendiente, parámetros morfométricos, de la cuenca hidrográfica el Salto de aiquile

1.2 Preguntas de investigación 1.2.1 Objetivo 1 ¿La determinación de las características morfológicas de la cuenca el Salto permitirá deducir su capacidad de respuesta a los eventos hidroclimáticos? ¿Cuál de estas características jugara un papel predominante en la respuesta de la cuenca el Salto ante una precipitación de gran magnitud? ¿El cálculo del tiempo de concentración en las Subcuencas de el Salto, permitirá disponer de información específica respecto de las respuestas de estas frente a una precipitación de gran magnitud y su relación de estas con la producción de caudal a la salida de las mismas? ¿La densidad de drenaje de la cuenca el Salto, obtenida a partir de una imagen Landsat 15*15m y una imagen Ikono será la misma? ¿En función de la densidad de drenaje baja o alta en la cuenca el Salto, se podrá deducir la litología de esta cuenca y el papel que juega respecto de la densidad de drenaje? 1.2.2 Objetivo 2 ¿Los mapas temáticos de pendientes y niveles de la cuenca el Salto, permitirá identificar las posibles áreas de mayor aporte de sedimentos aguas debajo de la cuenca el Salto? ¿Qué mapa temático cree ud. le permitiría, enriquecer su información respecto de las áreas de mayor aporte de sedimentos a la salida de la cuenca el salto?

1.2.3 Objetivo 3 ¿La cuantificación de estas características morfológicas se constituye en elementos de partida en los estudios de planificación de infraestructura, ocupación de áreas de producción agrícola u asentamientos humanos? ¿La hidrología, requiere el conocimiento de las componentes del ciclo hidrológico para describir la interacción entre las diferentes fases del ciclo? ¿Cuál de las componentes del ciclo hidrológico provocan pérdidas o abstracciones hidrológicas, que forman parte de la capacidad abstractiva de la cuenca el Salto? ¿Considerando la capacidad abstractiva de la cuenca, cuál será la capacidad final que tiene la cuenca el Salto? ¿Cuál de estas componentes del ciclo hidrológico nos permitirá calcular el volumen total precipitado en la cuenca el salto? ¿La realización de un Balance hídrico para la cuenca el Salto permitirá establecer, la variabilidad espacial, temporal y la disponibilidad de agua con el objeto de un dimensionamiento de sistemas y obras hidráulicas?

2. MARCO REFERENCIAL 2.1 El ciclo hidrológico en la cuenca El ciclo hidrológico es un fenómeno global de circulación de agua entre la superficie terrestre y la atmosfera provocado fundamentalmente por la energía solar y la energía gravitacional .El ciclo hidrológico es el conjunto de cambios que experimenta el agua en la naturaleza, tanto en su estado (solido, líquido y gaseosa) como su forma (agua superficial ,agua subterránea,etc.) El ciclo hidrológico no es nada regular .Una muestra de ello son los periodos de sequias y de inundaciones, que ocurren prácticamente todos los años tenemos nosotros problemas de sequía en unos lugares y problemas de inundaciones en otros. El ciclo hidrológico es completamente irregular, y es precisamente contra estas irregularidades que lucha el hombre. Se puede suponer que el ciclo hidrológico se inicia con la evaporación del agua de océanos el vapor de agua es transportado por el viento hacia los continentes, bajo condiciones meteorológicos adecuadas, el vapor de agua condensa para formar nubes las cuales dan origen a las precitaciones .No toda la precipitación llega al terreno ya que una partes evapora durante la caída y otra es retenida (intercepción) por la vegetación o los edificios, carreteras, Etc. Y por poco después, es devuelta a la atmosfera por medio de la evaporación: otra parte es retenida en huecos e irregularidades del terreno (almacenamiento en depresiones). Otra parte del agua que llega al suelo circula sobre la superficie (lluvia en exceso) y se concentra en pequeños surcos que luego se combinan en arroyos, los cuales desembocan en ríos (escurrimiento superficial), dichas aguas son conducidas a embalses, lagos u océanos, desde donde se evapora o infiltra en el terreno. Si el, agua infiltrada es abundante ,una parte desciende hasta recargar el agua subterránea cuando es escasa el agua queda retenida como humedad del suelo en la zona no saturada ,de donde vuelve a la atmosfera por evaporación o

evapotranspiración. Por efecto de la gravedad, el agua acelera hacia estratos más profundos, recargándolas napas freáticas y confinadas. 2.1.1 Componentes del ciclo hidrológico Los procesos del ciclo hidrológico ocurren en la atmosfera y en la superficie terrestre por lo que se puede admitir a dividir en: Evaporación.- la evaporación depende principalmente de dos factores uno es la temperatura que determina la presión de vapor saturado y el otro es el intercambio turbulento de aire que está relacionado a la velocidad del viento y la rugosidad de la superficie. Precipitación.- la lluvia es causada por la condensación y formación de nubes en la atmosfera cuando el aire es re enfriado hasta su punto de roció. Infiltración.- se entiende infiltración el volumen de agua procedente de las precipitaciones que en un determinado tiempo, atraviesa la superficie del terreno y ocupa total los poros del suelo. Evapotranspiración.- parte de la lluvia que llega a la tierra desaparece por evaporación, el agua restante puede correr a lo largo de la superficie. Después que el suelo ha alcanzado condiciones específicas de humedad, pero parte de la humedad es evaporada, transpiración de las plantas. Escorrentía.- se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno. Agua subterránea.- en el suelo se puede distinguir dos zonas muy diferentes una zona superior no saturada con suelo húmedo y una zona inferior saturada con el agua subterránea propiamente dicha. El almacenamiento e agua subterránea en una capa está determinado por la porosidad, pero su facilidad de fluir depende de la permeabilidad.

2.1.2 Balance hídrico en una cuenca El balance hídrico es aquel que cuantifica todo los recursos y volúmenes de agua siguiendo el ciclo hidrológico. Nos permite obtener: 

Volumen anual de escurrimiento en una cuenca o región



Periodo en que se produce escurrimiento y su infiltración



Periodo en el déficit de agua



Calculo de demanda de agua



Proyección de lluvias o sequias

El balance hídrico es una herramienta que permite conocer características de la cuenca mediante la aplicación del principio de conservación de la masa o la ecuación de continuidad, de acuerdo con este principio, cualquier diferencia entre las entradas y salidas deben reflejarse en un cambio en el almacenamiento de agua dentro del área del presupuesto. Entradas = Salidas + Cambio en el almacenamiento Una cuenca hidrográfica puede ser definida como "el área topográfica de la zona en la que el escurrimiento de agua superficial aparente drena a un punto específico de un arroyo o de un cuerpo de agua, como un lago, de esta forma una cuenca funciona como un colector de agua convirtiendo las entradas de agua en escorrentía y almacenando agua. Conociendo las características de una cuenca (precipitación,

escurrimiento,

evapotranspiración

e

infiltración

de

agua

subterránea), permitirá evaluar la temporada y la disponibilidad espacial del agua, esto es útil para la asignación y control de flujo del agua. Se trata de un método simple, en teoría, porque en la práctica rara vez da resultados confiables. La razón está en que los errores en la medición de los volúmenes que intervienen y de los almacenamientos repercuten directamente en el cálculo de la evaporación. De todos los términos que entran en la ecuación, el más difícil de evaluar es la infiltración, porque debe ser estimada indirectamente a partir de niveles de agua subterránea, permeabilidad, etc

2.2 Características morfométricas de la cuenca La morfometria pretende hallar parámetros que sirvan para caracterizar un ambiente geomorfológico y que además, son susceptibles de una tratamiento estadístico o matemático que permita disminuir la influencia de la subjetividad en las conclusiones que se deriven de esos parámetros. Las características físicas de una cuenca tienen una relación con el comportamiento de los caudales que transitan por ella y sin embargo, la poca información cartográfica de la que se dispones hace que el encontrar esa relación no sea fácil y que por lo tanto su uso en estudios hidrológicos sea limitado, no se puede garantizar que toda la información morfométrica de las cuenca se pueda encontrar en una misma escala.

2.2.1 Índices de forma 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. Uno de los índices para determinar la forma es: el Coeficiente de Compacidad (Kc propuesto por Gravelius) que es la relación “Kc” existente entre el perímetro de la cuenca “P” (Km) y el perímetro de un círculo que tenga la misma superficie “A” (km2) que dicha cuenca: Índice de Graveliuso Coeficiente de Compacidad(Kc) Es la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de un círculo de área igual a la de la cuenca:

Donde P es el perímetro (Km) y A el área de la cuenca (Km2). Coeficiente de Forma(Kf) Es la relación entre el ancho medio de la cuenca (B) y la longitud de su cauce principal (Lc). El ancho medio se obtiene cuando se divide el área de la cuenca por la longitud del cauce principal, por lo tanto el Coeficiente de Forma queda definido así:

El Sistema de Drenaje de una Cuenca Hidrográfica es el que constituyen el cauce principal y sus tributarios o afluentes. La forma en que estén conectados estos cauces en una cuenca determinada, influye en la respuesta de ésta a un evento de precipitación. Se han desarrollado una serie de parámetros que tratan de cuantificar la influencia de la forma del Sistema de Drenaje en la escorrentía superficial directa.

2.2.2 Relieve El relieve de una cuenca consta de los valles principales y secundarios, con las formas de relieve mayores y menores y la red fluvial que conforma una cuenca. Está formado por las montañas y sus flancos; por las quebradas o torrentes, valles y mesetas. Considerando el relieve y accidentes del terreno, las cuenca pueden denominarse:   

Cuencas planas, Cuencas de alta montaña, Cuencas accidentadas o quebradas

Representaciones gráficas del relieve: • • •

Mapa de pendientes Mapa de orientaciones Curva hipsográfica

Perfiles de laderas • • • • • •

Zonas llanas. (Pendiente inferior al 3 %). Zonas con pendiente suave.(Pendientes comprendidas entre el 3 y el 10 %) Zonas con pendiente moderada. (Pendientes entre el 10 y el 20 %) Zonas con pendiente fuerte. (Pendientes entre el 20 y el 30 %) Zonas con pendiente muy fuerte. (Pendientes entre el 30 y el 50 %) Zonas escarpadas. (Pendientes superiores al 50 %).

2.2.2.1 Mapa de pendientes de una cuenca La pendiente es una característica fundamental del territorio, pues influye directamente en elementos tan importantes como la vegetación o la construcción de edificaciones por parte del ser humano. Una pendiente muy acusada limita o dificulta los procesos tanto de colonización vegetal como de urbanización antrópica La pendiente de la cuenca tiene una relación con la infiltración, el escurrimiento superficial, la humedad del suelo y la contribución del agua subterránea al flujo en los cauces. Es uno de los factores que controla el tiempo del flujo sobre el terreno y tiene influencia directa en la magnitud de las avenidas o crecidas. Ya que cumple una importante función en el estudio de la zona a tratar,debido a que nos muestra la variación del relieve de esta,y nos permite indentificar la inclinación de la superficie,los valores de la pendientes se presentan en grados y porcentaje.

La finalidad de este mapa es representar mediante colores zonas del territorio con pendiente semejante; se pretende con esta actividad la comprensión del concepto de pendiente. Para ello nos apoyamos en dos ideas fundamentales: Desnivel- diferencia de altitud en una porción de territorio Unidad de superficie- que dependerá de la superficie recorrida en ese desnivel. 2.2.2.2 Mapa de niveles de una cuenca El mapa de niveles de cuenca es muy importante porque podemos conocer cual es la diferencia entre si, como los niveles de altura o las diferentes áreas que se obtiene por el cálculo de las áreas que nos proporciona los niveles de cuenca diferencia entre una cuenca alta, cuenca media, baja. Su función es la captación de agua de las diferentes fuentes de precipitación para formar el escurrimiento de manantiales, ríos y arroyos. Incluyendo el almacenamiento del agua en sus diferentes formas y tiempos de duración, descarga del agua como escurrimiento. Este nivel de cuenca se puede aplicar en la vida real. Aplicando correctamente y ordenadamente los diferentes niveles de cuenca (alta,media,baja) Cuenca alta Predomina el fenómeno de la socavación es decir que hay aportación de material terreo hacias las partes bajas de la cuenca, visiblemente se ven trazas de erosión. Corresponde generalmente a las áreas montañosas o cabeceras de los cerros, limitadas en su parte superior por las divisorias de aguas. Cuenca media Hay medianamente un equilibrio entre el material solido que llega traido por la corriente y el material que sale. Visiblemente no hay erosion Donde se juntan las aguas recogidas en las partes altas y en donde el río principal mantiene un cauce definido. Cuenca baja o zonas transicionales Es la parte de la cuenca hidrográfica en la cusl el material extraido de la parte alta se deposita

Donde el río desemboca a ríos mayores o a zonas bajas tales como estuarios y humedales.

2.2.3 Parámetros relativos a la red de drenaje La forma en que estén conectados los canales en una cuenca determinada, influye en la respuesta de ésta a un evento de precipitación. Se han desarrollado una serie de parámetros que tratan de cuantificar la influencia de la forma del drenaje en la escorrentía superficial directa. Red de Drenaje La red de drenaje de una cuenca, se refiere a las trayectorias o al arreglo que guardan entre sí, los cauces de las corrientes naturales dentro de ella. Es otra característica importante en el estudio de una cuenca, ya que manifiesta la eficiencia del sistema de drenaje en el escurrimiento resultante, es decir, la rapidez con que desaloja la cantidad de agua que recibe. La forma de drenaje, proporciona también indicios de las condiciones del suelo y de la superficie de la cuenca. Clasificación de las corrientes: Todas las corrientes pueden dividirse en tres clases generales dependiendo del tipo de escurrimiento, el cual está relacionado con las características físicas y condiciones climáticas de la cuenca. Así, una corriente puede ser efímera, intermitente o perenne. - Una corriente efímera, es aquella que solo lleva agua cuando llueve e inmediatamente después. - Una corriente intermitente, lleva agua la mayor parte del tiempo, pero principalmente en época de lluvias; su aporte cesa cuando el nivel freático desciende por debajo del fondo del cauce. - La corriente perenne, contiene agua todo el tiempo, ya que aún en época de sequía es abastecida 2.2.3.1 Perfil del cauce principal El perfil de un rio se obtiene graficando las progresivas (abscisas) versus la elevación (ordenadas) El perfil se obtiene con relativa facilidad con programas de CAD y GIS, es una excelente ayuda para determinar las longitudes y pendiente de los diferentes tramos El perfil del cauce principal de una cuenca, es un conjunto de parámetros . Estos parámetros nos dan la información de la reverente y útil con la cual se llega a trabajar, estos se pueden llegar a obtener mediante el programa Arc-Gis 2.2.3.2 Pendiente del cauce principal por Taylor y Schwartz 1 Propone calcular la pendiente del cauce principal como la de un canal de sección transversal uniforme que tenga la misma longitud y de tiempo de recorrido pero que en el

cauce

principal.

2 Considerando los tramos de cauce entre curvas de nivel: 1, 2, ..., i, ..., n y aplicando Manning, se tiene para cada tramo que la velocidad es proporcional a la pendiente del tramo ( ∆i = ∆Hi / ∆Li ) 3 Densidad de Drenaje: Es la longitud acumulada de los cauces de la cuenca por unidad de área. 4 ORDEN Una cuenca

tiene

DE el mismo

orden

LA que

su

cauce

CUENCA principal

Orden de cauce: Un cauce de orden 1 no tiene ramificaciones. Dos cauces de orden 1 forman uno de orden 2, dos cauces de orden 2 forman uno de orden 3 y así sucesivamente, pero uno de orden 1 y otro de orden 2 forman uno de orden 2, etc

Por

último

Importante: El orden de la cuenca depende de la escala del mapa utilizado. Se debe ser cuidadoso al efectuar comparaciones entre cuencas.

2.2.3.3 Tiempo de concentración

2.2.3.4 Tabla resumen de las características morfométricas de las subcuentas el salto

2.3 Sistema de Información Geográfica (SIG) Aplicados al Recurso hídrico

3. RESULTADOS

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5. BIBLIOGRAFÍA

6. ANEXOS