Parametros Relativos a La Red de Drenajes
PARAMETROS RELATIVOS A LA RED DE DRENAJES El Sistema de Drenaje de una Cuenca Hidrográfica es el que constituyen el
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PARAMETROS RELATIVOS A LA RED DE DRENAJES
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. Entre ellos se tienen:
ORDEN DE CORRIENTE Horton
(1932, 1945) introdujo un concepto de clasificación de arroyos que permite asignar valores enteros a arroyos en redes hidrológicas que determinan su importancia relativa en una jerarquía de tributarios mayores y menores. Una versión mejorada de este concepto fue introducida más tarde por Strahler (1957). Proceso que se conoce como esquema jerárquico de Horton y Strahler (HS)
Las redes de drenaje pueden ser modeladas o representadas como arboles, los cuales están conformados por un conjunto de nodos conectados unos a otros por segmentos de recta de manera que cada nodo tiene solo una ruta hacia la salida.
El número de orden de la corriente principal será un indicador de la magnitud de la ramificación y la extensión de la red de drenaje dentro de la cuenca. En general, mientras mayor sea el grado de corriente, mayor será la red y su estructura más definida.
Un mayor orden indica la presencia de controles estructurales del relieve y mayor posibilidad de erosión o que la cuenca podría ser más antigua.
ORDEN DE CORRIENTE Cuando
un tributario se localiza en cualquier parte de la cuenca y no recibe aporte de otro canal, por pequeño que sea, se considera de primer orden; cuando un canal recibe aportes de dos tributarios de orden uno se clasifica como de segundo orden, una de tercer donde confluyen dos de segundo orden y así sucesivamente
En general se afirma que, mientras mayor sea el numero de orden, mayor será la red y su estructura más definida.
En la tabla siguiente se indican los rangos de orden y la clasificación que merece cada uno.
Rangos de orden 1-2 2-4 4-6
Clase de orden Bajo Medio Alto
ORDEN DE LA CUENCA
Cuando un cauce se une con un cauce de orden mayor el canal resultante hacia aguas abajo retiene el mayor de los ordenes. El orden de la cuenca es el mismo del de su cauce principal a la salida. El orden de la cuenca refleja el grado de Ramificación de la cuenca o microcuenca.
El número de orden es extremadamente sensitivo a la escala del mapa utilizado. Un estudio cuidadoso de fotografías aéreas o imágenes de alta resolución demuestra, generalmente, la existencia de un buen número decauces de orden inferior muy superior a los que aparecen en un mapa estándar de escala 1:50000. Los mapas a una escala 1:20000, muestran dos o tres órdenes más que la escala 1:50000.
LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL Es
la extensión del río principal, medida desde la parte más alta hasta la salida. Este parámetro influye en la mayoría de los índices, morfométrico y en el tiempo de concentración, pues se entiende que a mayor longitud, mayor tiempo de concentración. La clasificación está relacionada con la longitud del cauce.
Clasificación del cauce según su longitud
Rangos de longitud, [km] Clase de cauce 6.9-10.9 11-15 15.1-19.1
Corto Mediano Largo
Pendiente media del cauce principal
A mayor pendiente mayor rapidez de la escorrentía, de modo que la infiltración tiende a ser menor, se emplea menor tiempo de concentración y los caudales pico son mayores, esto debido a que la cuenca tributa más rápido. Algunas veces conviene establecer la pendiente del curso principal como pendiente de la cuenca pero medida entre dos puntos estándar, por ejemplo a 10% y 85% del punto de desagüe. Con este parámetro se obtiene el potencial erosivo que tiene el río.
Pendiente media del cauce principal
H max H min i *100 Lc
I=
Pendiente media del cauce, (%).
Hmax =
Altura máxima del río principal, [m].
Hmin =
Altura mínima del río principal, [m].
L c=
Longitud del cauce principal, [m].
En la siguiente página se muestra una tabla en la que se clasifica los diferentes rangos de pendientes que puede tener el río, como se había indicado, también se puede aplicar en la clasificación de una cuenca.
Pendiente, (% )
Tipos de terreno
2 5 10 15 25 50 Mayor a 50
Llano Suave Accidente medio Accidentado Fuertemente accidentado Escarpado Muy escarpado
LEYES DE HORTON
En relación al número de orden de los cauces, Horton (1945) encontró 3 leyes , llamada leyes de Horton: La ley de los números de cauces, la ley de las longitudes de los cauces y la ley de las áreas drenantes a los cauces. Dichas leyes dicen que:
La relación de bifurcación, la relación de la longitud y la relación de aéreas Permanecen constantes de un orden a otro en una cuenca.
Relación de Bifurcación
Se define como la relación entre el número de cauces de cualquier orden (Ni) y el número de cauces del siguiente orden superior . Ni+1 . En otras palabras es la relación de cada orden con el inmediato superior
RB= Ni = 1622/403=4.02 Ni+1 El valor teórico mínimo para RB es 2 y Strahler encontró un valor típico entre 3 y 5 en cuencas donde la estructura geológica no distorsione el patrón de drenaje Natural.
La relación de bifurcación, también, determina la mayor o menor rapidez de las ondas de crecida, lo que define, de alguna manera, el grado de peligrosidad de la cuenca. Sánchez (1991),
Los índices bajos suelen relacionarse con redes fuertemente ramificadas, lo que repercute directamente ante fuertes precipitaciones en ondas de crecidas rápidas.
Una relación de bifurcación de 3,0 se puede considerar bajo, si se considera que Strahler (1974) plantea que los valores de esta relación oscilan entre 3 y 5. De otra parte, valores de la relación de bifurcación se han relacionado en muchos casos con cuencas redondeadas. Por ello, se ha planteado una relación inversa entre la relación de bifurcación y la elongación de la cuenca.
RELACION DE LONGITUD (RI)
Se define como la relación entre las longitudes Totales de cauces de ordenes sucesivos.
Donde Li es la longitud total de los cauces de orden i
DENSIDAD DE DRENAJE
La densidad de drenaje (Dd), según (HORTON, 1945) es otra propiedad fundamental de una cuenca, que controla la eficiencia del drenaje y señala el estado erosivo
Donde : L= Longitud total de las corrientes km S= Area de la cuenca km2 Dd= Densidad de drenaje (Km/Km²)
Por lo tanto la Densidad de drenaje. Resulta de dividir la longitud total de las corrientes de agua entre la superficie de la cuenca. Entre mayor sea este índice, más desarrollada estará la red de drenaje.
Otras características relacionadas con la red de drenaje son las que se refieren a la capacidad de almacenamiento de las corrientes y a la capacidad de transporte de las mismas.
Algunos autores afirman.
Si D>= 2,74 km/km2 se considera una cuenca bien drenada.
Si sólo se considera este índice, sin tener en cuenta otros factores del medio físico de la cuenca, se puede decir que cuanto mayor sea la densidad de drenaje, más rápida será la respuesta de la cuenca frente a una tormenta, evacuando el agua en menos tiempo.
En efecto, al ser la densidad de drenaje alta, una gota deberá recorrer una longitud de ladera pequeña, realizando la mayor parte del recorrido a lo largo de los cauces, donde la velocidad del escurrimiento es mayor; por lo tanto, los hidrogramas en principio tendrán un tiempo de concentración menor (López, 1994).
Un valor de Dd = 1,18 km/km2, da a entender que las precipitaciones generan una respuesta más lenta. Esto quiere decir que la cuenca presenta una densidad de drenaje media.
Se puede establecer una relación entre la densidad de drenaje y las características del suelo de la cuenca analizada; tal como se detalla en la Tabla a continuación:
EXTENSION MEDIA DEL ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
Se la puede definir como la distancia media que el agua tendría que recorrer sobre el terreno en el caso de que el escurrimiento se realice en línea recta desde el lugar en que el agua precipita hasta el punto más próximo de un curso cualquiera de la cuenca y por el cual encauza.