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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL HIDROLOGÍA BÁSICA

CUENCA DEL RÍO PASTAZA INTEGRANTES: TEJADA RUSLAN SANTIAGO PEREZ MARIA ISABEL SEMESTRE: CUARTO PARALELO: TERCERO

2017-2018

INTRODUCCIÓN: El río Pastaza (antiguo rio Sumatra) nace en la meseta ecuatoriana, en la confluencia del río Patate y el río Chambo, al pie del Tungurahua (volcán), próximo a la localidad ecuatoriana de Baños (provincia de Tungurahua). Discurre por la meseta y logra atravesar entre gargantas la cordillera Oriental de los Andes, donde forma la cascada o catarata de Agoyán, de 60 m de altura, donde ahora se encuentra la Central hidroeléctrica Agoyán. Sigue luego en dirección sureste por la Amazonía ecuatoriana, en un largo tramo en que su curso constituye el límite entre la provincia de Pastaza y la provincia de Morona Santiago. En este tramo recibe varios afluentes importantes, por la derecha el río Palora y por la izquierda, primero el río Capahuari y luego el río Bobonaza, inmediatamente después de un corto tramo en el que el curso del Pastaza forma la frontera natural entre Ecuador y Perú. El río Pastaza cuenta con una extensión de 41.517 hectáreas, de las cuales 5.657 has., se encuentran en cultivo. El 60% se encuentra concentrado en el cantón Baños, y el 40% restante corresponde al cantón Mera.

En su corrientoso recorrido de 70 km desde Baños hasta el Puyo, este río y algunos de sus afluentes delinean hasta 15 saltos, con diversas alturas y caudales. Por esa razón, la zona es conocida como la "Avenida de las Cascadas". El Pailón del Diablo impresiona por su caudal; El Manto de la Novia, de 70 metros de altitud, incorpora un atractivo adicional: la tarabita más larga y alta del Ecuador, con 500 metros de recorrido a 100 metros por encima del cauce del Pastaza. El Valle del Río Pastaza se lo considera como un corredor natural, una importante zona biológica de dispersión, conectando a los parques Sangay y Llanganates

Bibliografía: https://www.ec.viajandox.com/banos/rio-pastaza-A3000 http://repositorio.puce.edu.ec/bitstream/handle/22000/8661/MONOGRAFIA%20JRIVAS-2015-03-20.pdf;sequence=1 https://www.ecured.cu/Pastaza_(r%C3%ADo) OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL 

Realizar el estudio y análisis Hidrológico de la Cuenca del Rio Pastaza.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Determinar los parámetros morfométricos de la Cuenca del río Pastaza.



Determinar los principales afluentes del rio Pastaza.



Determinación de la intensidad de lluvia máxima usando diferentes métodos y principios de diversos autores.



Comparación de los resultados de intensidad con los obtenidos de los diferentes estudios.



Determinar el caudal máximo de la cuenca y también su proyección para varios años.



Determinar la intensidad de lluvia en un periodo de 24h.



Análisis de resultados de caudal y precipitación.



Comparación de resultados de intensidades usando diversa metodología y métodos de cálculo.

MAPAS: MAPA (Ubicación de la Cuenca del Rio Pastaza en el Ecuador



Subcuencas:

De acuerdo a la división de cuencas de la secretaria Nacional de Agua (SENAGUA), en la parte alta y media de la cuenca del río Pastaza se encuentra las siguientes subcuentas:

4.3 Parámetro Morfométricos. 4.3.1 Parámetros asociados a la forma de la cuenca. a) Área (A).Está definida como la proyección horizontal de toda la superficie de drenaje de un sistema de escorrentía dirigido directa o indirectamente a un mismo cauce natural. Corresponde a la superficie delimitada por la divisoria de aguas de la zona de estudio; éste parámetro se expresa normalmente en km2. Este valor es de suma importancia porque un error en su medición incide directamente en los resultados, por lo que se hace necesario realizar mediciones contrastadas para tener total confianza en este valor. b) Perímetro (P).Es la longitud sobre un plano horizontal, que recorre la divisoria de aguas. Éste parámetro se mide en unidades de longitud y se expresa normalmente en metros o kilómetros. c) Longitud de la cuenca (L).Se define como la distancia horizontal desde la desembocadura de la cuenca (estación de aforo) hasta otro punto aguas arriba donde la tendencia general del río principal corte la línea de contorno de la cuenca. d) Ancho de la cuenca (B).-

Se define como la relación entre el área y la longitud de la cuenca. e) Orientación.La orientación se determina de acuerdo a la orientación del río principal de la cuenca en relación al Norte y se considera su influencia especialmente en las zonas de ladera en donde la inclinación de las vertientes afectará la influencia solar. La orientación de la cuenca con respecto al movimiento del sol y a la interposición de las cadenas montañosas con respecto a las corrientes de aire, es un factor que influye en su comportamiento hidro-meteorológico. f) Factor de forma (de la cuenca) de Horton (Rf).Es la relación entre el área y el cuadrado de la longitud de la cuenca. Intenta medir cuan cuadrada (alargada) puede ser la cuenca. Una cuenca con un factor de forma bajo, esta menos sujeta a crecientes que una de la misma área y mayor factor de forma.

Donde el área (A) de la cuenca en km2 medida con malla de puntos, planímetro o mediante software, y la longitud axial (La) expresada en km. Los valores obtenidos a partir de este índice varían entre 0 y π (0 < Rf < π). Los valores interpretativos de la relación de forma de Horton:

g) Relación de la Elongación (Re).Se define como la relación entre el diámetro de un círculo que posea la misma área de la cuenca y cuyo diámetro sea igual la longitud de la cuenca y su formulación matemática es la siguiente:

El valor de la relación de elongación se acerca a la unidad cuando la cuenca es muy plana y circular, cuando la cuenca es plana con porciones accidentales, la relación de elongación está entre 0.5 y 0.8. h) Coeficiente de Compacidad (Kc).Compara la forma de la cuenca con la de una circunferencia, cuyo círculo inscrito tiene la misma área de la cuenca en estudio. Se define como la razón entre el perímetro de la cuenca que es la misma longitud del parteaguas o divisoria que la encierra y el perímetro de la circunferencia. Nunca los valores del coeficiente de compacidad serán inferiores a uno. El grado de aproximación de este índice a la unidad indicará la tendencia a concentrar fuertes volúmenes de aguas de escurrimiento, siendo más acentuado cuanto más cercano a uno sea, es decir mayor concentración de agua.

Donde, P es el perímetro de la cuenca (longitud de la línea parteaguas), Pc es el perímetro de la circunferencia y R es el radio de la circunferencia. Se han establecido tres categorías para la clasificación de acuerdo con este parámetro:

4.3.2 Parámetros relativos al Relieve a) Altura y elevación.Es uno de los parámetros más determinantes de la oferta hídrica y del movimiento del agua a lo largo de la cuenca. De ella dependen en gran medida la cobertura vegetal, la biota, el clima, el tipo y uso del suelo y otras características fisiográficas de un territorio. A continuación se describen los elementos más representativos de las cuencas, derivados de la elevación. Cota mayor de la cuenca (CM): Es la mayor altura a la cual se encuentra la divisoria de la cuenca (msnm.). Cota menor de la cuenca (Cm): Es la cota sobre la cual la cuenca entrega sus aguas a un cauce superior (msnm.). Elevación promedia del relieve: Es la elevación promedia de la cuenca referida al nivel del mar. Histograma de frecuencias altimétricas: Corresponde a la estimación del histograma de frecuencias de las elevaciones en la cuenca.

b) Pendiente -

Pendiente media de la cuenca (S). -

Es el valor medio del declive del terreno y la inclinación, respecto a la horizontal, de la vertiente sobre la cual se ubica la cuenca. -

Histograma de pendientes. -

Permite conocer la distribución el porcentaje asociado a cada tipo de pendientes. c) Curva Hipsométrica: Es la representación gráfica de la variación altitudinal de una cuenca, por medio de una curva tal, que a cada altura le corresponde un respectivo porcentaje del área ubicada por encima de esa altura. 4.3.3 Parámetros relativos al perfil: a) Cota mayor de cauce (CMc). Elevación del punto más alto del cauce (msnm.). b) Cota menor de cauce (Cmc). Coincide con la cota menor de la cuenca (msnm.). c) Pendiente promedio del cauce (S0). Con base en el perfil altimétrico a lo largo del río se puede encontrar la pendiente de la recta ajustada a parejas de valores obtenidos en intervalos iguales a lo largo del cauce. Se aplica la técnica de los mínimos cuadrados. d) Longitud del cauce principal (Lc). Corresponde a la longitud del cuerpo de agua que le da nombre a la cuenca de estudio, en este parámetro se tienen en cuenta la sinuosidad cauce; este parámetro se expresa normalmente en kilómetros. e) Longitud del cauce hasta la divisoria (Lf). Se estima prolongando longitud del cauce principal hasta la divisoria sumándole la distancia en línea recta que separa ambas medidias. 4.3.4 Parámetros relativos al Drenaje a) Numero de Orden de corrientes según Norton. El orden de las corrientes es una clasificación que proporciona el grado de bifurcación dentro de la cuenca. Existen varios métodos para realizar tal clasificación. En este caso se optó por el método de Horton, el cual se fundamenta en los siguientes criterios: Se consideran corrientes de primer orden,

aquellas corrientes fuertes, portadoras de aguas de nacimientos y que no tienen afluentes. Cuando dos corrientes de orden uno se unen, resulta una corriente de orden dos. De manera general, cuando dos corrientes de orden i se unen, resulta una corriente de orden i+1. Cuando una corriente se une con otra de orden mayor, resulta una corriente que conserva el mayor orden

b) Longitud de los cauces de orden uno (L1). Una vez establecidos los cauces de orden uno, se miden las longitudes de dichas corrientes. c) Densidad de drenaje (Dd). Este índice relaciona la longitud de la red de drenaje y el área de la cuenca sobre la cual drenan las corrientes hídricas.

Con el fin de catalogar una cuenca como bien o mal drenada, analizando su densidad de drenaje, se puede considerar que valores de densidad de drenaje próximo a 0.5 km/km2 o mayores indican la eficiencia de la red de drenaje. d) Coeficiente de Torrencilidad (Ct). Índice que mide el grado de torrencialidad de la cuenca, por medio de la relación del número de cauces de orden uno con respecto al área total de la misma. A mayor magnitud, mayor grado de torrencialidad presenta una cuenca.

La descripción de las características morfométricas, fisiográficas, hidrológicas e hidráulicas entre otros, permite un mejor entendimiento del comportamiento del flujo de agua en la cuenca. e) Relaciones de Bifurcación (Rb)

Utilizando la jerarquización de Horton, Strahler (1969) propuso las razones de bifurcación

Nu corresponde al número de corrientes (o cauces) de orden u f) Tiempo de Concentración (Tc). Es considerado como el tiempo de viaje de una gota de agua de lluvia que escurre superficialmente desde el lugar más lejano de la cuenca hasta el punto de salida. Para su cálculo se pueden emplear diferentes fórmulas que se relacionan con otros parámetros propios de la cuenca. En la literatura se encuentran numerosas expresiones para determinar el tiempo de concentración Tc de las cuencas hidrográficas, desarrolladas por diferentes autores para diferentes regiones del mundo. A continuación, se presenta un resumen de las ecuaciones utilizadas en el presente estudio y tomadas de diferentes fuentes (Chow et al., 1994; Hidrología de Antioquia, 1997; Linsley et al., 2002, Viessman y Lewis, 2003, Vélez y Botero, 2011). -

Scs-Ranser:

Donde: Tc es el tiempo de concentración en horas H es la diferencia entre la cota mayor y la cota menor de la cuenca (pies) Lc es la longitud del cauce principal (Km) -

California Culvert Practice (1942):

Donde: H es la diferencia entre la cota mayor y la cota menor de la cuenca (m) Lc es la longitud del cauce principal (km) -

Kirpich (1942):

Lf es la longitud el cauce principal hasta la divisoria (km) S0 es la pendiente promedio del cauce principal (m/m)

-

Témez (1978):

Lc es la longitud del cauce principal (km). S0 es la pendiente promedio del cauce principal (en porcentaje). -

Giandotti:

Lc es la longitud del cauce principal (km). S0 es la pendiente promedio del cauce principal (m/m) A es el área de la cuenca (km2)

-

V.T. Chow:

Lc es la longitud del cauce principal (km). CMc es la cota mayor del cauce principal (m.s.n.m). Cmc es la cota menor del cauce principal (m.s.n.m).

-

Clark:

S0 es la pendiente promedio del cauce principal (m/m). A es el área de la cuenca (km2). -Ventura-Heron (1949):

Lc es la longitud del cauce principal (kilómetros). S0 es la pendiente promedio del cauce principal (en porcentaje). -Passini:

Lc es la longitud del cauce principal (km). S0 es la pendiente promedio del cauce principal (m/m). A es el área de la cuenca (km2).

Parámetros asociados a la forma de la cuenca del rio Pastaza 

Orientación: Nor-Oeste



Área (A) 𝐴 = 10603.02 𝑘𝑚2



Perímetro (P) 𝑃 = 734.10 𝑘𝑚



Longitud (L) 𝐿 = 198.36 𝑘𝑚

 Centroide 𝐶𝑥 = 1990025.94 𝐶𝑦 = 9025050.93 

Longitud máxima (Lf) 𝐿𝑓 = 213.06 𝑘𝑚



Distancia en línea recta 𝐿𝑤 = 173.10 𝑘𝑚



Ancho de la cuenca (B) 𝐵 = 𝐴/𝐿 𝐵=

10603.02 198.36

𝐵 = 53.45 𝑘𝑚 

Factor de forma de Horton (Rf) 𝑅𝑓 = 𝐴/𝐿𝑓 2 𝑅𝑓 =

10603.02 213.062

𝑅𝑓 = 0.23 La forma de la cuenca es alargada 

Coeficiente de compacidad (Kc) 𝐾𝑐 = 0.28 ∙ 𝐾𝑐 = 0.28 ∙

𝑃

√𝐴 734.10

√10603.02

𝐾𝑐 = 1.99 De oval oblonga a rectangular oblonga 

Coeficiente de redondez (K) 𝐾=

𝜋 ∙ 𝐿𝑓 2 4𝐴

𝜋 ∙ 213.062 𝐾= 4 10603.02 𝐾 = 3.36 La cuenca tiene forma alargada 

Relación de elongación (Re) 𝑅𝑒 = 1.129

𝑅𝑒 = 1.129

√𝐴 𝐿𝑓

√10603.02 213.06

Re = 0.55 La cuenca es plana con porciones accidentales. 

Razón de circularidad (Rc). 𝑅𝑐 =

𝑅𝑐 =

4∙𝜋∙𝐴 𝑝2

4 ∙ 𝜋 ∙ 10603.02 734.102

𝑅𝑐 = 0.25 Cálculo de parámetros de relieve de la cuenca del río Pastaza 

Elevaciones: Cota mayor: 3974 msnm Cota menor: 550msnm



Altura de la cuenca: Diferencias de cotas = Cota mayor – cota menor Altura de la cuenca = 3974-550 = 3424 msnm

Curva Hipsométrica Cota intervalo 4000 3700 3400 3100 2800 2500 2200 1900 1600 1300 1000 700

3700 3400 3100 2800 2500 2200 1900 1600 1300 1000 700 400

Cota media de intervalo

Área

3850 3550 3250 2950 2650 2350 2050 1750 1450 1150 850 550

274.05 616.17 691.25 827.87 1657.22 863.28 1767.03 304.25 1000 1500.56 597.78 503.56

Área cumulada 274.05 890.22 1581.47 2409.34 4066.56 4929.84 6696.87 7001.12 8001.12 9501.68 10099.46 10603.02

Cálculos de los parámetros de perfil de la cuenca del rio Pastaza. 

Cota mayor cuenca y cause: 3974 msnm

% % Área acumulada Área 2.58 2.58 5.81 8.40 6.52 14.92 7.81 22.72 15.63 38.35 8.14 46.49 16.67 63.16 2.87 66.03 9.43 75.46 14.15 89.61 5.64 95.25 4.75 100.00

Cota intermedia de la cuenca y cause: 2100 msnm Cota menor cuenca y cause: 550 msnm Distancia horizontal entre cota mayor- cota intermedia: 39.57 km Distancia horizontal entre cota intermedia - cota menor: 107.29 km 

Pendiente promedio del cauce M1: 𝑀1 =

𝑀1 =

𝛥𝑦 𝛥𝑥

3.974 𝑘𝑚 − 2.1𝑘𝑚 39.57 𝑘𝑚 𝑀1 = 0.047



Pendiente promedio del cauce M2: 𝑀2 =

𝑀2 =

𝛥𝑦 𝛥𝑥

2.1 𝑘𝑚 − 0.55 𝑘𝑚 107.29 𝑘𝑚 𝑀2 = 0.014

0.047+0.014



Pendiente promedio del cauce =



Pendiente promedio de la cuenca = 𝛥𝑥

2

= 0.031

𝛥𝑦

Pendiente promedio de la cuenca =

3.974 𝑘𝑚 − 0.55 𝑘𝑚 146.86 𝑘𝑚

Pendiente promedio de la cuaenca = 0.023

Cálculos de los parámetros de drenaje de la cuenca del rio Pastaza. Origen de los cauces: (Mapa adjunto) Longitud de los cauces:6168.698 

Densidad de drenaje (Dd) =

𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑐𝑎𝑢𝑠𝑒𝑠 á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎

Densidad de drenaje (Dd) =

6168.698 𝑘𝑚 10603.02 𝑘𝑚2

Densidad de drenaje (Dd) =0.58 km/km2 El valor indica que es una Cuenca pobremente drenada 

𝑁° 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑢𝑠𝑒𝑠1

Coeficiente de torrencialidad ( Ct) = á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 Coeficiente de torrencialidad ( Ct) =

120 10603.02 𝑘𝑚2

Coeficiente de torrencialidad ( Ct) =0.011



Coeficiente de Bifurcación ( Rb) = Coeficiente de Bifurcación ( Rb) =

𝑁° 𝑁𝑢 𝑢+1

120 50

Coeficiente de Bifurcación ( Rb) =2.4 Tiempo de concentración Tc =

4√𝐴 + 1.5𝑙 0.8√𝐻

A: área de la cuenca L: Longitud del cauce principal H: Altura media de la cuenca Tc =

4√10603.02 + 1.5(178) 0.8√2.1

Tc = 585.6 min Tc = 9.76 h 

Scs- Ranser

𝐿𝑐 3 𝐾= 𝐻 1783 𝐾= (2350 − 550) 𝐾 =3133.2 Tc = 0.97𝐾 3 Tc = 14.79 ℎ



Culvert

Tc = (0.87

𝐿𝑐 3 0385 ) 𝐻

Tc = (0.87

1783 )0.385 3974 − 550

Tc=16.41 h 

Kirpich 𝐿

0.77

𝑡𝑐 = 0.666 ( ) √𝑆𝑜 178

0.77

𝑡𝑐 = 0.666 ( ) √0.014 𝑡𝑐 =186.22 h 

Témez 𝑡𝑐 = 0,3( 𝑡𝑐 = 0,3(

𝐿𝑐 𝑆0

0.76 0.25 )

178 )0.76 0.0140.25

𝑡𝑐 =34.65 h 

Glandotti 𝑡𝑐 = 𝑡𝑐 =

4√𝐴 + 1.5𝐿𝑐 25,3√𝐿𝑐𝑆𝑜 4√10603.02 + 1.5(178) 25,3√(178)(0.014)

𝑡𝑐 =17 h 

Clark 𝐴 0.593 ) 𝑆𝑜0.5 10603.02 0.593 𝑡𝑐 = 0,335( ) 0.0140.5 𝑡𝑐 = 0,335(

𝑡𝑐 = 289.6 ℎ

Lista de estaciones meteorológicas ubicadas en la cuenca alta y media del rio Pastaza.



Ubicación de estaciones meteorológicas ubicadas en la cuenca del rio Pastaza.