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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL HIDROLOGÍA SUPERFICIAL

PARÁMETROS DE UNA CUENCA

Docente: BRAVO JIMENEZ, BELTRAN AMARO Alumno: MANTILLA FAICHÍN, Jhon Alexander CAJAMARCA – PERÚ

2016 – I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ÍNDICE 1. RESUMEN ............................................................................................................ 3 2. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 4 1.1

OBJETIVOS ................................................................................................... 4

1.1.1 1.1.2 1.2 1.3 1.4 1.5 2.

ALCANCES .................................................................................................... 3 ANTECEDENTES........................................................................................... 4 CARACTERÍSTICAS LOCALES ..................................................................... 4 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................ 4

REVISIÓN DE LITERATURA ................................................................................ 4 2.1 2.2 2.3

CUENCA HIDROGRÁFICA ............................................................................ 4 DELIMITACION DE UNA CUENCA: ............................................................... 5 PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS: ....................................................... 5

2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.3.9 2.3.10 2.3.11 2.3.12 2.3.13 2.3.14 2.3.15 2.3.16 2.3.17 2.3.18 2.3.19 2.3.20 2.3.21 3. 4. 5. 6. 7.

OBJETIVO GENERAL ............................................................................. 3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................... 3

Área proyectada de la cuenca ................................................................. 5 Perímetro de la Cuenca ........................................................................... 5 Índice de Compacidad. ............................................................................ 5 Longitud de Máximo Recorrido. ............................................................... 5 Factor de Forma. ..................................................................................... 5 Rectángulo Equivalente. .......................................................................... 6 Pendiente de la Cuenca. ......................................................................... 6 Longitud Al Centroide. ............................................................................. 7 Tiempo de Concentración. ....................................................................... 7 Curva Hipsométrica. ............................................................................. 7 Curva de Frecuencia de Altitudes. ....................................................... 7 Altura media de la Cuenca. .................................................................. 8 Pendiente del Curso Principal. ............................................................. 9 Coeficiente de Masividad. .................................................................... 9 Coeficiente Orográfico. ........................................................................ 9 Potencial de Degradación de una Cuenca. .......................................... 9 Orientación de la Cuenca. .................................................................. 10 Orden de la Cuenca. .......................................................................... 10 Relación de Confluencias................................................................... 10 Relación de Longitudes. ..................................................................... 10 Densidad de Drenaje. ........................................................................ 11

RECURSO .......................................................................................................... 12 PROCEDIMIENTO ................................................. Error! Bookmark not defined. RESULTADOS .................................................................................................... 12 CONCLUSIONES ............................................................................................... 13 RECOMENDACIONES ....................................................................................... 13 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 14 ANEXOS ................................................................................................................. 15 PLANOS .............................................................................................................. 17

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 1. RESUMEN La importancia del estudio de los diferentes parámetros geomorfológicos de una cuenca han llevado a la necesidad de aprender a calcular dichos parámetros para este caso determinaremos los parámetros de la cuenca del Río Chimin, para esto iniciaremos con la delimitación de la cuenca hidrográfica, siendo de gran importancia realizar una correcta delimitación ya que de ello dependerá los parámetros restantes, para esto se ha obtenido una carta nacional que es la carta nacional 16g en escala 1:100 000 correspondiente a Cajabamba de la cual el ingeniero encargado de la asignatura nos indicio el río del cual calcularemos sus parámetros geomorfológicos. Luego de realizados los cálculos cuantitativos de todos los parámetros estudiados, se procedió a su interpretación, para lo cual se ha contado con la ayuda de los textos, apuntes y explicaciones hechas en clase por el encargado del curso Ing. Luis De Francesh Ortiz. Para finalizar el presente trabajo de dichos cálculos hemos obtenido conclusiones y algunas recomendaciones para efectuar los cálculos, con la finalidad de disminuir las dificultades, que ofrece un trabajo de dicha envergadura también obtener resultados de manera eficaz, y así facilitar el desarrollo de la asignatura de futuros compañeros en el estudio del curso.

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2. INTRODUCCIÓN El informe tiene como desarrollo la determinación de los parámetros geomorfológicos de una cuenca que describen las formas físicas que se dan en nuestro relieve a causa de las cuencas hidrográficas. Para entender mejor es necesario dar a conocer que es una cuenca. Una cuenca es la totalidad de la superficie topográfica drenada por un curso de agua y sus afluentes aguas arriba de dicha sección. Lo cual se puede determinar gracias a las cartas nacionales hidrográficas. Para determinar los principales parámetros geomorfológicos se tiene en cuenta las características: fisiográficas; hídricas y climáticas. Todo esto con el fin de realizar un adecuado proyecto como ingeniero civil. La cuenca es una unidad territorial natural hidrológica y geofísica, por tal posee cualidades particulares; una de estas, las características geomorfológicas, recaen directamente en su comportamiento hidrológico, el conocimiento sistemático de estos parámetros, y la incorporación de estos en modelos hidrológicos, son de gran importancia para el diagnóstico de la situación real de tal unidad natural, así poder entender mejor y representar su comportamiento para prever sucesos adversos, que en su mayoría se ven intensificados por la inadecuada intervención antrópica en el sistema y quebrantando así el perfecto equilibrio dinámico de la misma. 1.1

OBJETIVOS

1.1.1  1.1.2    

1.2

OBJETIVO GENERAL Determinar los parámetros geomorfológicos de la Cuenca Hidrográfica del Río CHIMIN. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Delimitar la Cuenca Hidrográfica del Río CHIMIN. Calcular el área, el perímetro, el índice de compacidad y la longitud de máximo recorrido de la Cuenca Hidrográfica del Río CHIMIN. Determinar el rectángulo equivalente y la pendiente de la Cuenca Hidrográfica del Río CHIMIN. Determinar la orientación, orden y densidad de drenaje de la Cuenca Hidrográfica del Río CHIMIN.

ALCANCES Para la determinación, cálculo e interpretación de los Parámetros Geomorfológicos de la cuenca del Río CHIMIN; se contó con la información cartográfica obtenida de la Carta Nacional 16g a escala 1:100000.

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 1.3

ANTECEDENTES En el presente informe fue necesaria la delimitación de la cuenca del Río Chancay, esta delimitación fue revisada en varias oportunidades por el docente del curso Ing. De Francesch Ortiz, Luis.

1.4

CARACTERÍSTICAS LOCALES  

1.5

La Cuenca del Rio CHIMIÍN se encuentra en el departamento de Cajamarca, en la provincia de Cajabamba. Orientación de la cuenca:  RUMBO: N 73.83° W  AZIMUT: 352.73° JUSTIFICACIÓN

El presente trabajo es de vital importancia pues de la delimitación de la cuenca y de los parámetros geomorfológicos de esta, dependerá el comportamiento de la cuenca frente a las variables, además que gracias al estudio de estos se podrá dar solución al planteamiento de obras de desarrollo sostenible basado en el recurso hídrico. Teniendo los parámetros geomorfológicos de la cuenca tendremos sus características geométricas, cinemáticas y dinámicas, tanto de su superficie como de su red de flujo. 2. 2.1

REVISIÓN DE LITERATURA CUENCA HIDROGRÁFICA Es un área definida topográficamente, drenada por un curso de agua o un sistema conectado de cursos conectados, confluyendo en una salida, llamada, colector principal.

Imagen N° 1: Ciclo hidrológico.

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2.2

DELIMITACIÓN DE UNA CUENCA: La delimitación de una cuenca se hace sobre un plano a curvas de nivel siguiendo las líneas del Divortium Acuarium, que es una línea imaginaria, que divide a las cuencas adyacentes y distribuye el escurrimiento originado por la precipitación, en que cada sistema de corriente fluye hacia el punto de salida de la cuenca. El Divortium Acuarum está formado por los puntos de mayor nivel topográfico y cruza las corrientes en los puntos de salida llamado estación de aforo (punto emisor).

2.3 2.3.1

PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS: Área proyectada de la cuenca – Método de la Balanza Analítica Lado del Cuadrado(Km) = 2

Rectángulo Cuenca 2.3.2

AREA (Km ) 100 375.758

10 PESO(g) 6.6 24.8

Perímetro de la Cuenca – Método del Hilo Longitud Medida = 1.012 m Expresamos la longitud medida a escala real y en Km Perímetro (Km) = =101.20 Km

2.3.3

Índice de Compacidad.

P (Km)

101.20

2

375.76 1.47

A (Km ) Kc 2.3.4

Longitud de Máximo Recorrido. Es la longitud de la línea, medida sobre el cauce principal, entre el punto de efluencia y un punto sobre la divisoria de aguas que sea de máxima distancia. Método del Hilo = 33.4 Km Método en Autocad = 35.73 Km Se usará la longitud obtenida en el software Autocad

2.3.5

Factor de Forma. Parámetro adimensional, introducido por Horton, que denota el efecto combinado de la cuenca y la configuración neta del drenaje. Se expresa mediante:

F

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 5

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA A (Km2) L (Km) F 2.3.6

375.758 33.4 0.337

Rectángulo Equivalente. Es además una forma simplificada de representación de una cuenca, de tal manera que su geometría real queda reducida a un rectángulo equivalente de la misma área y perímetro que la cuenca.

Kc A (Km2) a (Km) b (Km) CURVA (msnm) 2200.00 2500.00 2800.00 3100.00 3400.00 3700.00 4000.00 2.3.7

1.47 375.76 8.94 42.04 Ai (Km2)

bi (Km)

15.596 32.340 49.400 74.390 98.975 78.450

1.74 3.62 5.53 8.32 11.07 8.78

Pendiente de la Cuenca – Criterio de Alvorod

CURV. NIV. (msnm) 2200.00

D (Km)

L (Km)

Area(Km^2)

DxL (Km2)

24.340

15.596

7.302

46.230

32.340

13.869

80.370

49.400

24.111

109.206

74.390

32.762

140.076

98.975

42.023

98.120

78.450

29.436

349.151

149.503

0.3 2500.00 0.3 2800.00 0.3 3100.00 0.3 3400.00 0.3 3700.00 0.3 4000.00 SUMATORIA

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 6

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA S (%)= SUMATORIA (DxL)/A = TRAMOS TRAMO 1 TRAMO 2 TRAMO 3 TRAMO 4 TRAMO 5 TRAMO6 Promedio 2.3.8

42.819

S (%) 46.821 42.885 48.808 44.041 42.458 37.522 43.756

Longitud Al Centroide.

Viene a ser la longitud, medida sobre el curso principal, desde el punto de efluencia hasta el pie de la perpendicular trazada al cauce (tangente) y que pase por el centroide del área de la cuenca Longitud al Centroide de la Cuenca = 15.5 Km 2.3.9

Tiempo de Concentración – Criterio de Alvorod

C= L (Km) =

0.325 33.40

LC (Km)=

15.5

SALVORD=

0.44

TC (hras)=

46195.75

2.3.10 Curva Hipsométrica y Curva de Frecuencia de Altitudes.

COTAS (m.s.n.m.)

2200.00 2500.00 2800.00 3100.00 3400.00 3700.00 4000.00

COTAS MEDIAS (m.s.n.m.)

ÁREAS PARC. (Km2)

ÁREAS PARCIALES (Km2)

ÁREAS QUE QUEDAN SOBRE LAS COTAS

% DEL TOTAL

% DEL TOTAL QUE QUEDA SOBRE LA ALTITUD

2350.00 2650.00 2950.00 3250.00 3550.00 3850.00

0 15.596 32.340 49.400 74.390 98.975 78.450

0 15.60 47.94 97.34 171.73 270.70 349.15

349.15 333.56 301.22 251.82 177.43 78.45 0.00

0.00 4.47 9.26 14.15 21.31 28.35 22.47

100.00 95.53 86.27 72.12 50.82 22.47 0.00

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA C. HIPSOMÉTRICA X Y 100.00 2200.00 95.53 2500.00 86.27 2800.00 72.12 3100.00 50.82 3400.00 22.47 3700.00 0.00 4000.00

C. DE FRECUENCIAS X Y 0.00 2200.00 4.47 2500.00 9.26 2800.00 14.15 3100.00 21.31 3400.00 28.35 3700.00 22.47 4000.00

CURVA HIPSOMÉTRICA Vs. DE FRECUENCIA DE ALTURAS % DE ÁREAS ENTRE CURVAS 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

4250.00

3950.00

COTAS

3650.00 3350.00 3050.00 2750.00 2450.00 2150.00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

T% QUE QUEDA SOBRE LAS CURVS DE NIVEL

2.3.11 Altura media de la Cuenca.

Hi 2200.00 2500.00 2800.00 3100.00 3400.00 3700.00 4000.00

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 8

(Hi+Hi+1)/2

Ai

(Hi+Hi+1)/2*Ai

2350.00 2650.00 2950.00 3250.00 3550.00 3850.00

15.60 32.34 49.40 74.39 98.98 78.45

36649.5378 85701 145730 241767.5 351361.25 302032.5 1163241.788

90

100

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA SUMATORIA 1163241.788 A (Km2) H (msnm)

375.76 3095.72

2.3.12 Pendiente del Curso Principal – Método de Taylor Achwarz

TRAMOS COTAS T1 2200 2500 T2 2500 2800 T3 2800 3100 T4 3100 3400 T5 3400 3700 T6 3700 4000 SUMA

Pi -Pi-1

Li

Si

(Li2 /Si)

(Li2 /Si)1/2

300

3051.087

0.098

94676571

9730.19

300

6178.454

0.049

786173133

28038.78

300

3993.851

0.075

212351005

14572.27

300

7872.933

0.038

1626628630

40331.48

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5.18

92672.72043 %

21096.325 SCP=

2.3.13 Coeficiente de Masividad. H (msnm) 2

3095.72

A (Km ) Cm=H/A= 2.3.14 Coeficiente Orográfico.

375.76 8.24

H (msnm)

3095.72

2

A (Km ) C0=H2/A=

375.76 25504.4965

2.3.15 Potencial de Degradación de una Cuenca.

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 9

P (mm) P* (mm)

700 6000

C0 (%) E

2550449.65 0.47

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2.3.16 Orientación de la Cuenca. RUMBO AZIMUT

N 82.73° W 352.73

2.3.17 Orden de la Cuenca. Criterio de Schumm = 4 2.3.18 Relación de Confluencias. ni=Número total de cursos de orden 2 =

23

ni+1=Número total de cursos de orden 3 =

15

rc=Relación de confluencias=ni/ni+1=

1.53

rc= N=Número de orden del cauce principal = Nr=(rc.N-1)/(rc-1)=

1.53 4 9.63

2.3.19 Relación de Longitudes.

2098.555 2675.748 3825.524 2825.13 2322.87 2571.66 3463.328 2183.113 3304.937 1747.764 5025.299

PRIMER ORDEN 2681.211 4252.764 4279.387 2597.855 2719.985 2232.892 2497.921 2597.855 2428.376 2096.985 3130.292 1921.262 2064.588 1401.515 2181.049 2098.555 1592.66 1283.522 3742.37 2523.932 2224.263 1963.723 3610.286 1594.412 2198.684 2950.85 704 2940.332 1779.683 1675.687 3621.628 2270.989 1900.915 SEGUNDO ORDEN 2666.149 2259.309 1964.372 2536.903 646.621 6166.127 2015.576 2290.819 3619.885 2485.843 2164.167 841.151 4571.477 458.306 2117.194 1348.738 3563.494 1130.69 392.736 3228.601 2147.681 638.427 624.16 2529.19 1960.365 2521.059

rL=Li/Li-1=

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 10

0.91

Li-1 1531.679 2369.088 2815.606 2885.359 1852.06 897.828 2258.89 1646.245 1290.384 1606.45 1111.794 Li

2188.04

2401.27

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2.3.20 Densidad de Drenaje. PRIMER ORDEN 4279.387 2681.211 4252.764 2232.892 2597.855 2719.985 2428.376 2497.921 2597.855 1921.262 2096.985 3130.292 2181.049 2064.588 1401.515 1283.522 2098.555 1592.66 2224.263 3742.37 2523.932 2098.555 1963.723 3610.286 2675.748 2198.684 2950.85 3825.524 2940.332 1779.683 3463.328 3621.628 2270.989 2183.113 2825.13 3304.937 1747.764 1594.412 1675.687 5025.299 704 1900.915 SUMA DE LONGITUDES DE CURSOS DE PRIMER ORDEN (m) = SEGUNDO ORDEN 624.16 2666.149 2259.309 2521.059 2536.903 646.621 2117.194 2015.576 2290.819 1130.69 2485.843 2164.167 638.427 4571.477 458.306 1960.365 1348.738 3563.494 2147.681 392.736 SUMA DE LONGITUDES DE CURSOS DE SEGUNDO ORDEN (m) = TERCER ORDEN 3304.937 1032.609 5311.295 3989.261 2235.169 1630.344 3332.48 1127.621 2980.95 2674.33 1069.574 3272.086 474.77 3135.049 2705.201 958.003 1561.564 SUMA DE LONGITUDES DE CURSOS DE TERCER ORDEN (m) = CUARTO ORDEN 2408.481

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 11

1531.679 2369.088 2815.606 2885.359 1852.06 897.828 2258.89 1646.245 1290.384 1606.45 1111.794 2571.66 2322.87 132069.739

1964.372 6166.127 3619.885 841.151 2529.19 3228.601

45749.464

700.423 750.758 1286.415 461.014 897.166 44891.019

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA SUMA DE LONGITUDES DE CURSOS DE TERCER ORDEN (m) = SUMA TOTAL DE LONGITUDES (m) 225118.703 SUMA TOTAL DE LONGITUDES (Km) 225.118703 AREA 375.76 D = SUMA DE LONGITUD/AREA 0.599 3.

RECURSO Para la realización de este trabajo domiciliario se usaron los siguientes materiales.  La Carta Nacional digitalizada  Planímetro. Material bibliográfico, útiles de escritorio, etc.

4.

RESULTADOS PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS 1. Área proyectada de la cuenca (km2) 2. Perímetro de la Cuenca (km) 3. Índice de Compacidad. 4. Longitud de Máximo Recorrido (km) 5. Factor de Forma. 6. Rectángulo Equivalente. 7. Pendiente de la Cuenca. Criterio de Alvord (%) 8. Longitud al Centroide (km) 9. Tiempo de Concentración. Criterio de Alvord (%) Criterio de Horton (%) 10. Curva Hipsométrica. 11. Curva de Frecuencia de Altitudes. 12. Altura media de la Cuenca (msnm) 13. Pendiente del Cauce Método de Taylor Schwarz (%) 14. Coeficiente de Masividad. 15. Coeficiente Orográfico. 16. Potencial de Degradación de una Cuenca. 17. Orientación de la Cuenca. RUMBO AZIMUT 18. Orden de la Cuenca. Criterio de Schumm 19. Relación de Confluencias. 20. Relación de Longitudes. 21. Densidad de Drenaje (km/km2)

HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 12

Valor 375.758 101.20 1.47 33.4 0.337 a=8.94 b=42.04 42.819 15.5 46195.75 44551.29

3095.72 5.18 8.24 25504.4965 0.47 N 82.73° S 352.73° 4.00 1.53 0.91 0.62

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 5.

CONCLUSIONES         

        6.

Se concluye que la delimitación de una cuenca y sus parámetros son de gran importancia porque de esto depende hacer un buen estudio hidrológico. Se logró determinar las características Geomorfológicos de la Cuenca del Río CHIMIN. El área es 375.758 km2 y el perímetro es 101.20 km, este valor expresa la longitud del Divorcium Aquarium, es importante en la determinación de otros parámetros. El Coeficiente de Gravelius es, Kc = 1.47 La longitud de máximo recorrido es de 33.4 km. El factor de forma es, F= 0.337 La pendiente de la Cuenca es Criterio de Alvord = 0.337 % La longitud al centroide es Lc= 15.5 km, este parámetro también influirá en el tiempo de concentración de la cuenca. El tiempo de concentración tiene un especial significado práctico para estar íntimamente ligado con la escorrentía directa máxima que tiene que ver con el diseño de muchos proyectos de la Ingeniería Hidráulica. En nuestro caso este es de horas. Criterio Alvord: 46195.75 horas La altura media de la Cuenca es 3095.72 msnm. La pendiente del Cauce Método de Taylor Schwarz = 5.18 % El Cm= 8.24y el Co= 25504.4965 La orientación de la cuenca es: RUMBO: N 82.73° W AZIMUT: 352.73° El orden de la Cuenca es 4. La relación de confluencias es = 1.53 La relación de longitudes es = 0.91 La densidad de drenaje es = 0.62

RECOMENDACIONES  

Se recomienda realizar los cálculos de los parámetros geomorfológicos con la ayuda de software para tener mayor exactitud. Se recomienda tener una minuciosa observación al momento de hacer la delimitación de la Cuenca, para obtener resultados más aproximados a los reales.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA BIBLIOGRAFÍA  

Villón Béjar, Máximo: HIDROLOGIA, Editorial Villón, Lima –Perú. Segunda edición febrero del 2002. Apuntes de Clase de Hidrología Superficial.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ANEXOS

FIGURA N°1: Peso de la Representación de la cuenca

FIGURA N°2: Peso de cuadros

FIGURA N°3: Calculo de la Longitud de la Cuenca

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FIGURA N°4: Cálculo del Centro de Gravedad de la Cuenca

FIGURA N°5: Longitud del Máximo Recorrido

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PLANOS

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