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LA CUENCA HIDROGRAFICA

Ronald Apaza & Osmar Chávez & María Molina & & . Octubre 2018.

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUES Facultad de Ingeniería CIVIL Sexto semestre HIDROLOGIA PUNO

ii Contenido

RESUMEN ................................................................................................................................. 1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 2 OBJETIVO ................................................................................................................................. 3 Objetivo general: .................................................................................................................... 3 Objetivo especifico: ............................................................................................................... 3 MARCO TEORICO ................................................................................................................... 4 El sol......................................................................................Error! Bookmark not defined. La constante solar:.................................................................................................................. 5 Radiación extraterrestre sobre superficie horizontal: ............Error! Bookmark not defined. Radiación extraterrestre sobre una superficie inclinada: ....................................................... 8 Variación de la radiación extra-atmosférica debida a la declinación .. Error! Bookmark not defined. Radiación solar en la superficie de la tierra: radiación directa, difusa y reflejada:................ 9 Factores astronómicos: ......................................................Error! Bookmark not defined. Factores climáticos: ............................................................................................................ 9 Albedo terrestre: ....................................................................Error! Bookmark not defined. la atmosfera: ..........................................................................Error! Bookmark not defined. La presión atmosférica: .....................................................Error! Bookmark not defined. Gravedad terrestre: ................................................................Error! Bookmark not defined. Humedad relativa y absoluta: ................................................Error! Bookmark not defined.

iii Fenómeno de la condensación: .............................................Error! Bookmark not defined. Principio de Funcionamiento ................................................Error! Bookmark not defined. Punto de rocío ...................................................................Error! Bookmark not defined. ANALISIS Y RESULTADOS ................................................................................................. 19 CONCLUSIONES ................................................................................................................... 19 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ..................................................................................... 19

1 RESUMEN

El presente trabajo tiene como objetivo delimitar y codificar las unidades hidrográficas de Sudamérica, mediante una metodología estándar, lo cual permitirá contar con una base cartográfica digital a una escala 1:1.0000, para la planificación, conservación y gestión sostenible de los recursos naturales del territorio y de los recursos hídricos. La delimitación de las unidades hidrográficas se desarrolló mediante procesos automatizados con el uso de programas (ArcGIS) de sistemas de información geográfica y análisis espacial de modelos digitales de elevación así mismo se calculo con los conocimientos adquiridos en clase. Según (Guillermo Cano y Joaquín López) La cuenca hidrográfica está constituida por el territorio que delimita el curso de un río y el espacio donde se colecta el agua que converge hacia un mismo cauce, es por decirlo de una manera más clara es toda aquella superficie que cuando llueve el agua cae a un cauce o a una cuenca como la de la mano; esa área o vaso de captación es una cuenca o es el área drenada por un río. Cada cuenca hidrográfica, sus recursos naturales y habitantes poseen condiciones físicas, biológicas, económicas, sociales. y culturales que les confieren características particulares a cada una, importantes para considerarlas como unidades de planificación (Tapia, Mario). Estas deberían ser los limites naturales por los cuales regirse los hacedores de leyes al momento de crear entidades federales, municipios, comunas o cualquier otra forma de organización, lo cual permitiría planificar de forma integrada el espacio, considerando el sistema como un todo. Cada cuenca es como un ser vivo, porque aparte de ser única, podemos decir que tiene, para los ríos que la forman un área de nacimiento (Cuenca alta), un sector donde crece y reproduce (Cuenca media: el río adquiere mayor grosor y hasta se bifurca) y un sitio donde muere o desemboca (Cuenca baja).

2 INTRODUCCIÓN

El curso de Hidrología es una experiencia del área de formación profesional. Brinda a los estudiantes los principios fundamentales, conceptos y características del comportamiento de los recursos hídricos en el Perú y el mundo, demostrando responsabilidad con el medio ambiente.

La hidrología es una rama de las ciencias de la Tierra que estudia las propiedades físicas, químicas y mecánicas del agua continental y marítima, su distribución y circulación en la superficie de la Tierra, en la corteza terrestre y en la atmósfera. Esto incluye las precipitaciones, la escorrentía, la humedad del suelo, la evapotranspiración y el equilibrio de las masas glaciares. Por otra parte, el estudio de las aguas subterráneas corresponde a la hidrogeología.

En este tema repasamos el concepto de Cuenca Hidrográfica y la importancia de los cálculos de una cuenca. Llevando a cabo la delimitación y planimetrado de una cuenca mediante una carta nacional, también observaremos las partes de una cuenca, tipos, pendientes, curvas y sus características.

3 OBJETIVO Objetivo general: Identificar los conceptos básicos mediante una Carta Nacional y explicar la importancia de los cálculos de una cuenca hidrográfica poniendo en práctica lo aprendido en clase.

Objetivo específico: Definir el concepto de cuenca hidrográfica, saber identificar la delimitación y planimetrado de una cuenca, conocer las partes de una cuenca, tipos, pendientes, parámetros y característica de la misma. Calculo de la cuenca del rio Mauri y identificar sus delimitaciones.

4 MARCO TEORICO

La Cuenca Hidrográfica Una cuenca hidrográfica, también llamada "cuenca de drenaje", es un área en la que toda el agua que fluye hacia ella se dirige a una salida común, como el mismo estuario o reservorio. Las cuencas hidrográficas en sí están formadas por aguas superficiales e incluyen lagos, arroyos, embalses y humedales, así como todas las aguas subterráneas y acuíferos. El agua en una cuenca se origina a través de la precipitación que se recolecta en la superficie y el agua subterránea. Sin embargo, es importante tener en cuenta que no todas las precipitaciones que caen en un área salen de la cuenca. Parte de ella se pierde a través de la evaporación y la transpiración, parte es utilizada por las personas y otra parte se empapa en el suelo y el agua subterránea. En los límites de las cuencas hay divisiones de drenaje generalmente en forma de cordilleras o colinas. Aquí el agua fluye en dos cuencas separadas y no siempre termina en una salida común. En los Estados Unidos, por ejemplo, hay muchas cuencas hidrográficas diferentes, pero la más grande es la cuenca del río Mississippi, que drena el agua del Medio Oeste hacia el Golfo de México. Esta agua no ingresa al Océano Pacífico porque las Montañas Rocosas actúan como la división del drenaje.

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Figura 1: cuencas de Sudamérica

Importancia de las cuencas: Las cuencas son extremadamente importantes. Las cuencas proveen a muchos de nosotros con suministros de agua potable, más oportunidades recreativas y de belleza estética. Desafortunadamente, la sustitución de la vegetación por superficies impermeables como caminos, estacionamientos y los techos tiene un impacto negativo en las cuencas hidrográficas. Esto aumenta la velocidad y la cantidad de escorrentía. El agua de las cuencas fluye hacia las aguas superficiales y causa erosión, turbidez y hábitats de vida silvestre degradados. No solo eso, pero esta escorrentía transporta contaminantes como petróleo, bacterias, nutrientes, sedimentos y metales a aguas superficiales junto con él. Las áreas boscosas juegan un papel muy importante en la salud de una cuenca.

6 Características clave de una cuenca hidrográfica: Una característica es la división de drenaje o el límite de la cuenca, como una cadena montañosa. Esto juega un papel importante porque ayuda a determinar si el agua en la cuenca fluye hacia o lejos de un área. La siguiente característica es la topografía o el terreno de la tierra de la cuenca. Si el área es escarpada, es probable que el agua fluya rápidamente y cause inundaciones y erosión, mientras que las cuencas planas tienen ríos más lentos. La característica final del paisaje físico de una cuenca es su tipo de suelo. Los suelos arenosos, por ejemplo, absorben el agua rápidamente, mientras que los suelos arcillosos duros son menos permeables. Ambos tienen implicaciones para la escorrentía, la erosión y el agua subterránea. Partes de una Cuenca: Línea Divisoria: Denominada también divortium acuarium o parteaguas. Es una línea imaginaria o línea de cresta que separa dos cuencas vertientes o adyacentes, considerando el drenaje superficial hacia uno u otro lado. Área de la cuenca: Es la superficie en su proyección horizontal delimitada por la línea divisoria de la cuenca. Punto de descarga o interés: Denominado también punto de concentración, sección de control o punto arbitrario, es el punto más bajo ubicado en el cauce principal de la cuenca y sobre la línea divisoria. Puede ser la desembocadura o confluencia de un río, la ubicación de un BM de inicio de una obra (bocatoma, presa, canal, etc.) o simplemente una sección de control de uso hidrológico. Cauce Principal: Denominado también río principal o corriente principal, es el cauce de mayor longitud desde el punto de interés hasta su nacimiento sobre la divisoria de la cuenca. Cauces tributarios: Denominados también ríos secundarios o corrientes tributarias, son los que aportan o tributan al cauce principal, tienen un diferente grado de bifurcación. Perímetro de la cuenca: Es la longitud en su proyección horizontal que encierra al área y coincide con la línea divisoria.

7 Longitud del eje mayor de la cuenca: Es la máxima longitud que va desde el punto de la descarga de la cuenca al punto más lejano de la cuenca. Este parámetro es importante, ya que da una idea de la forma de la cuenca. Ancho de la cuenca: Es la longitud perpendicular a la longitud del eje mayor de la cuenca. Para estimarla se miden las longitudes perpendiculares representativas de cada parte de la cuenca, tomando como referencia la recta que se ha trazado para la longitud del eje mayor. Orientación de la cuenca: Es el ángulo de orientación a partir del norte geográfico. Para su determinación se toma como referencia el punto de descarga de la cuenca; utilizando la recta que representa a la longitud del eje mayor, se determina el ángulo de la orientación a partir del norte geográfico. Este parámetro es importante, porque influye en los sistemas de circulación atmosférica, y éstos influyen en el régimen pluviométrico de la cuenca.

Figura 2: partes de la cuenca

Tipos de cuenca: Cuenca Exorreica: drenan sus aguas a lagos, mares u océanos. Por ejemplo, Chili (Arequipa) en el océano Pacífico o Ramis (Puno) en el Lago Titicaca. Cuenca Endorreica: También denominadas sistemas de drenaje interno, drenan en lagos o lagunas que no tienen salida fluvial al mar. Por ejemplo, la cuenca del Lago Titicaca en Puno. Cuenca Arreica: superficie continental interior, sin salida al mar cuya red de drenaje no está definida; las aguas se evaporan o filtran en el terreno antes de encauzarse en una red de drenaje.

8 Cuenca Criptorreica: Superficie de drenaje subterráneo cuya red de drenaje es subterránea y no definida, las corrientes repentinamente desaparecen. Se alimentan de las aguas por infiltración a través de los suelos.

exorreicas

endorreicas

arreica

Figura 3: tipos de cuenca

Gestión y restauración de cuencas hidrográficas: La gestión del medio ambiente se ha centrado principalmente en temas específicos como el aire, la tierra y el agua. La mayoría de los esfuerzos han dado como resultado la disminución de las emisiones de contaminantes al aire y al agua, la mejora de los rellenos sanitarios, la remediación de los sitios de desechos y el agua subterránea contaminada, la protección de especies raras y en peligro de extinción, el diseño de las mejores prácticas de manejo para controlar el escurrimiento de agua y contaminantes, y mucho más. La cubierta vegetal y la hojarasca absorben la humedad y ayudan a mantener la estructura del suelo, mientras que las masas de las raíces mantengan el suelo permeable y estable para que la humedad pueda entrar en él para almacenarlo. Esto es más deseable, porque permite que el agua se filtre y se libere lentamente en el sistema de arroyos en lugar de pasar por tierra.

9 La restauración de cuencas hidrográficas, por otro lado, tiene como objetivo restaurar las cuencas hidrográficas ya impactadas a su estado natural mediante el monitoreo de la contaminación y las regulaciones para reducir la contaminación. Los programas de restauración de cuencas también trabajan a menudo para repoblar la cuenca con sus especies de plantas y animales nativos. Características morfológicas de la cuenca: Cada cuenca individual tiene varias características notables, que afectan su funcionamiento. Se han identificado siete de estas características. Tamaño: El tamaño de la cuenca determina la cantidad de lluvia recibida retenida y eliminada [escorrentía]. Cuanto mayor sea la cuenca, mayor será el canal y el almacenamiento de agua en la cuenca. Las características de las grandes cuencas hidrográficas son topografía, geología, suelo, clima y uso y vegetación. Forma: La cuenca puede tener varias formas, como forma cuadrada, triangular, rectangular, ovalada, de palmera, de hoja de helecho, etc. La forma de la cuenca determina el índice de forma [factor de forma Ff = WB / Lb] Esa es la relación longitud / anchura que a su vez tiene un gran efecto en la eliminación de escorrentía. Cuanto mayor sea la cuenca, mayor es el tiempo de concentración y más agua se infiltra, se evapora o se utiliza por la vegetación. Lo contrario es la situación cuando la cuenca es más corta en longitud en comparación con el ancho.

10 Topografia: a. La pendiente, la longitud, el grado y la uniformidad de la pendiente afectan tanto la eliminación de agua como la pérdida de suelo. El grado y la longitud de la pendiente también afectan el tiempo de concentración [Tc] y la infiltración del agua. b. Drenaje: la topografía regula el drenaje. La densidad de drenaje [longitud de todos los canales de drenaje - área de la unidad], longitud, ancho de la profundidad del canal principal y secundario, la salida principal y su tamaño dependen de la fotografía. El patrón de drenaje afecta el tiempo de concentración Geología de roca y suelo: La formación geológica y los tipos de roca afectan la extensión de la erosión hídrica, la erosión de los canales y las caras de las colinas, la producción de sedimentos. Rocas como las de pizarra, las filitas se erosionan fácilmente donde las rocas ígneas no se erosionan.

Las propiedades físicas y químicas del suelo, especialmente la textura, y la estructura y la profundidad del suelo influyen en la disposición del agua a través de la infiltración, el almacenamiento y la escorrentía. Clima: Los parámetros climáticos afectan el funcionamiento de la cuenca y su manipulación de dos maneras. a. La lluvia proporciona la precipitación entrante junto con sus diversas características como la intensidad, la frecuencia y la cantidad de lluvia.

11 parámetros como la lluvia, la temperatura, la humedad, la velocidad del viento, etc. regulan factores como el suelo y la vegetación. Vegetación: Dependiendo del tipo de vegetación y su extensión, este factor regula el funcionamiento de la cuenca ex. Infiltración, retención de agua, escorrentía, erosión, sedimentación, etc. Uso del Suelo: El tipo de uso de la tierra, su extensión y manejo son los factores clave que afectan el comportamiento de la cuenca. El uso juicioso de la tierra por parte de los usuarios [seres humanos] es de vital importancia para el manejo y funcionamiento de las cuencas hidrográficas. División de la cuenca Por su jerarquía  Cuenca Principal: Cuando el río principal drena en el océano, mar o lago.  Sub-Cuenca: Cuando el río principal drena a un río de mayor caudal.  Microcuenca: Cuando el río principal tributa a un río de mayor caudal y que pertenece a una sub cuenca.  Sector: Cuando el río principal tributa aun río de mayor caudal perteneciente a una micro cuenca.

Por su altitud  Cuenca alta: Corresponde a la zona donde se ubican las nacientes de los ríos, se caracteriza por su fuerte pendiente, y suelos con poca cobertura vegetal.  Cuenca media: Es la zona que se caracteriza por suelos aparentemente estabilizados, poca erosión y de baja pendiente. Hay un equilibrio entre el material sólido que llega traído por la corriente y el material que sale.  Cuenca baja: Se caracteriza por presentar depósitos de material de la cuenca alta, denominándose cono de deyección.

Por su formación  Cuenca de formación o ladera: Es la zona de cabecera o nacientes de los ríos, inician los procesos de erosión.  Cuenca media o estable: Corresponde a la zona de planicie, bajo nivel erosivo.

12  Cuenca aluvial o de sedimentación: Área paralela al río principal, incluye su cauce y planicie de inundación.

Por unidades geográficas La subdivisión de cuencas por unidades geográficas jerarquizadas, es un método de delimitación y codificación denominado Sistema Pfafstetter, que organiza el territorio de una forma muy simple, respetando la organización natural del territorio y los códigos que son únicos y de pocos dígitos proporcionan información muy apropiada de ubicación de la unidad hidrográfica en el subcontinente. Tal es así que la USGS lanzó en primera aproximación, la delimitación y codificación de las unidades hidrográficas del mundo1. A la fecha, Brasil y Perú han oficializado la metodología de codificación de Pfafstetter y sus respectivos Planos o Mapas de delimitación y codificación de unidades hidrográficas.

Método Pfafstetter  Sistema de codificación que fue creado en Brasil por Otto Pfafstetter en 1989.  Fue adoptado en 1997 por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). Realizaron una Delimitación y Codificación Mundial de Cuencas Hidrográficas, con el apoyo del Programa de Ambiente de las Naciones Unidas – ONU.

 La tendencia actual es que el método se constituya en un Estándar Internacional de Delimitación y Codificación de Unidades Hidrográficas.

13  Es una metodología que consiste en asignar códigos a las unidades de drenaje basado en la topología de la superficie del terreno.

 Es hidrológicamente ordenado.

 El sistema es jerárquico y las unidades son delimitadas desde las uniones de ríos (confluencias).

Tipos de Unidades Hidrográficas Las unidades de drenaje son divididas en 3 tipos: Cuenca: Es un área que no recibe drenaje de ninguna otra área. Inter cuenca: Es un área que recibe drenaje de otras unidades aguas arriba. Cuenca Interna: Es un área que no contribuye con flujo agua a otra unidad de drenaje o cuerpo de agua, tales como un océano o lago.

14 Figura 4:figura de unidades

Términos hidrológicos: Cuenca Hidrográfica: territorio drenado por un único sistema de drenaje natural, es decir, que drena sus aguas al mar a través de un único río, o que vierte sus aguas a un único lago endorreico. Una cuenca hidrográfica es delimitada por la línea de las cumbres, también llamada divisoria de aguas. Carta Nacional: Es el conjunto de mapas que cubren todo el territorio de un país. Generalmente esta en escala cartográfica de 1 : 100000, pero también puede ser de 1 : 50000 o 1 : 25000 Índice de Compacidad: Relación del perímetro de la cuenca con el de un círculo que tenga su misma superficie, se determina sobre una carta topográfica midiendo su perímetro y superficie, y su valor es mayor que la unidad. Factor de Forma: Es la relación entre el ancho promedio (Ap) de la cuenca y la longitud del curso principal del río (L). Orden de las Corrientes de Agua: Se determina el grado de ramificación de un curso de agua se considera el número de bifurcaciones que tienen sus tributarios, asignándole, un orden a cada uno de ellos en forma creciente desde el inicio de la divisoria hasta llegar al curso principal de manera que el orden atribuido a este indique en forma directa el grado de ramificación de la red de drenaje. Curva Hipsométrica: Puesta en coordenadas representa la relación entre la cota y la superficie de la cuenca que se encuentra por encima de esta cota. El relieve de una cuenca se representa correctamente con un plano con curvas de nivel.

15 Altura Media de la Cuenca: Es la ordenada media de la curva hipsométrica. El 50% del área de la curva hipsométrica está situada por encima de la cuenca. Densidad de Drenaje: Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua y su superficie Total. Frecuencia de Corrientes: se define como numero de corrientes por unidad de área. Sinuosidad de las Corrientes: Relación entre la longitud del rio principal y la longitud del valle principal.

Rio Maure El río Maure, es un río andino afluente del río Desaguadero, este río nace en la laguna de Vilacota a 4,500 msnm en territorio peruano y su cuenca se distribuye entre Bolivia, Chile y Perú; y forma parte del Sistema TDPS.

Sus orígenes estarían en el cerro Betantani en la cordillera del Barroso, en donde nace con el nombre de Ancochaque. Ya con el nombre de río Mauri atraviesa las pampas de Llaitire, Titira y Maure, luego penetra en Bolivia en donde se le nombra Mauri y recibe las aguas del río Uchusuma, este último río también nace en los deshielos de la cordillera del Barroso, en los nevados Iñuma y Casiri.

El río Maure tiene 202 kilómetros, de los cuales 124 recorren por territorio boliviano; confluye con el río Desaguadero en la localidad de Calacoto - Bolivia a 3,814 msnm y contribuye a purificar la salinidad del río Desaguadero, sin esto el lago Poopó se convertiría en un mar muerto.

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Figura 5: ubicación del rio Mauri.

Poblados que recorre    

Mamuta - Perú. Conchachiri - Perú. Chilani - Bolivia. Mauri -Bolivia.

Drena las aguas de la región del Altiplano central de Sudamérica. La cuenca cubre un área de 9803 km2. El 60 % en Bolivia, 25.8 % en Perú, 13.6 % en Chile

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18 Análisis Meteorológico La información meteorológica proviene de 62 estaciones que pertenecen a SENAMHI Bolivia, SENAMHI Perú, Proyecto Especial Tacna PET.

diferentes fuentes:

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ANALISIS Y RESULTADOS

CONCLUSIONES 

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Cooper, P. (1969). The absortion of solar radiation in solar stills. Hertzprung -Russell, H. (1978). The HR Diagram. Washington D: International Astronomical Union Symposia, Vol. 80.

20 Newton, I. (1687). Ley de la Gravitación Universal. Perrier. (1968). Ciencias de la naturaleza . Strathern, P. (2014). Newton y la gravedad. España: Siglo XXI de España Editores.