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• FabrizioCcasa

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UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

RECURSOS HIDRÁULICOS

ÍNDICE GENERAL INTRODUCCIÓN ............................................................................................3 OBJETIVOS ....................................................................................................4 DEFINICIONES ...............................................................................................5 Cuenca hidrográfica ........................................................................................ 5 Delimitación de la cuenca ................................................................................ 5 Características físicas en una cuenca................................................................ 5 DATOS GENERALES DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA ......................................6 Ubicación geográfica de la Cuenca ................................................................. 6 Ubicación política de la Cuenca ...................................................................... 6 Cartas nacionales de la Cuenca ........................................................................ 6 CARACTERÍSTICAS Y GEOMORFOLOGÍA DE LA CUENCA ................................7 Área y Perímetro de la cuenca ......................................................................... 7 Forma de la cuenca .......................................................................................... 8 Índice de compacidad ...................................................................... ……………...9 SISTEMA DE DRENAJE .............................................................................. 1110 Tipos de corrientes......................................................................................... 10 Orden de la cuenca ........................................................................................ 10 Orden de las corrientes .................................................................................. 10 Densidad de drenaje ...................................................................................... 12 Densidad de corriente .................................................................................... 13 CARACTERÍSTICAS DE RELIEVE .....................................................................14 Pendiente promedio de la cuenca .................................................................. 14 Elevación media de la cuenca......................................................................... 15 Curva hipsométrica ........................................................................................ 17 Rectángulo equivalente.................................................................................. 19 Pendiente del cauce ....................................................................................... 22 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................23 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................24

CUENCA HIDROGRÁFICA DEL RÍO OSMORE

1

ÍNDICE DE FIGURAS Fig. 01. Ubicación geográfica de la cuenca con puntos cardinales ...................6 Fig. 02. Cartas nacionales que comprende la cuenca ......................................6 Fig. 03. Delimitación de la cuenca...................................................................7 Fig. 04. Cálculo del área y perímetro de la cuenca...........................................7 Fig. 05. Largo y ancho de una cuenca..............................................................8 Fig. 06. Cálculo del largo y ancho de la cuenca en estudio ...............................8 Fig. 07. Cuenca de forma alargada y circular ...................................................9 Fig. 08. Ordenamiento de corrientes de una cuenca .....................................10 Fig. 09. Ordenamiento de la Cuenca del río Osmore .....................................10 Fig. 10. Representación del número de corrientes ........................................11 Fig. 11. Rectángulo equivalente....................................................................21 Fig. 12. Cauce principal de la Cuenca ............................................................22

ÍNDICE DE CUADROS Cuadro 01: Número de corrientes según su orden......................................... 11 Cuadro 02: Sumatoria de longitudes de corrientes ........................................ 12 Cuadro 03: Rango aprox. de clase según densidad de drenaje ....................... 13 Cuadro 04: Características de una cuenca según densidad ............................ 13 Cuadro 05: Longitudes de curvas de nivel de la cuenca ................................. 14 Cuadro 06: Áreas según cotas de las curvas nivel........................................... 16 Cuadro 07: Curva Hipsométrica ..................................................................... 17 Cuadro 08: Porcentaje de áreas según cota ................................................... 18 Cuadro 09: Tipos de curvas hipsométricas ..................................................... 18 Cuadro 10: Frecuencia de altitudes ................................................................ 19 Cuadro 11: Área y longitud para cada curva de nivel ..................................... 21

INTRODUCCIÓN El estudio de las cuencas permite mejorar la evaluación de los riesgos de inundación y la gestión de los recursos hídricos gracias a que es posible medir la entrada, acumulación y salida de sus aguas, además de planificar y gestionar su aprovechamiento analíticamente. El presente trabajo está basado en el ordenamiento de datos almacenados en campo, con la delimitación de la cuenca principal del rio Osmore, la cual nos servirá para realizar el estudio integral. Con la delimitación de la cuenca se obtendrá sus características, y esto nos dará una idea de cómo está formada nuestra cuenca del rio tambo, y para que más adelante como ingenieros estemos actos para organizar y determinar proyectos hidráulicos.

OBJETIVOS El objetivo del presente trabajo es el estudio integral de la Cuenca Hidrográfica del río Osmore. •

Los objetivos específicos son los siguientes: ✓ Nos permite Reconocer las divisorias de aguas ✓ Interpretar la designación numérica de los cauces, clasificando por el número de orden ✓ Conocer las características geomorfológicas de la cuenca. ✓ Hallar la curva hipsométrica de la cuenca.

CUENCA HIDROGRÁFICA DEFINICIONES: •

Cuenca hidrográfica:

La cuenca de drenaje de una corriente es el área de terreno donde todas las aguas caídas por precipitación, se unen para formar un propio curso de agua. Cada curso de agua tiene una cuenca bien definida para cada punto de su recorrido •

Delimitación de la cuenca

La delimitación de una cuenca se hace sobre un plano o mapa a curvas de nivel en una escala de 1:50000 siguiendo las líneas del divortium acuarium. Las cuales dividen las cuencas adyacentes y distribuye el escurrimiento originado por la precipitación que, en cada sistema de corriente, fluye hacia el punto de salida de la cuenca. El parteaguas está formado por los puntos de mayor nivel topográfico y cruza las corrientes en los puntos de salida, llamado estación de aforo. •

Características físicas en una cuenca a. Superficie, se refiere al área proyectada en un plano horizontal, es de forma irregular, obtenida al delimitar una cuenca b. Topografía c. Altitudes características. d. Geología y suelos. e. Cobertura.

DATOS GENERALES DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA

Nombre de la cuenca: Cuenca del río Osmore-Moquegua Ubicación geográfica: Vértice NO: X = 251395.0042

Y = 8134430.6455

Vértice SO: X = 251395.0042

Y = 8042654.9179

Vértice NE: X = 346815.7746

Y = 8134430.6455

Vértice SE: X = 346815.7746

Y = 8042654.9179

Ubicación Política: Pertenece al departamento de Moquegua y a las provincias de Mariscal Nieto e Ilo; comprendiendo los distritos de Samegua, Moquegua, El Algarrobal, Pacocha e Ilo

Fig. 1. Ubicación geográfica de la cuenca con puntos cardinales

Cartas nacionales que la comprenden Comprendiendo 7 cartas nacionales: 34t, 34u, 34v, 35t, 35u, 35v, 36t, ubicado en la zona WGS UTM 19.

Fig 2. Cartas nacionales que comprende la cuenca (Fuente: GEO GPS PERÚ)

CARACTERÍSTICAS GEOMORFOLÓGICAS DE LA CUENCA ▪

Área y perímetro de la Cuenca

El área de la cuenca se ha obtenido a través del programa AutoCAD Método utilizado: AutoCAD

Fig 3. Delimitación de la cuenca

Fig 4. Cálculo del área y perímetro de la cuenca

Área

: 3 406. 567

Perímetro

: 382. 981 km

MICROCUENCA DEL RÍO OSMORE (MOQUEGUA) AREA Y PERIMETRO

Fig. 5. Microcuenca del río Osmore (Moquegua)

Fig. 6. Microcuenca del río Osmore (Moquegua)

AREA

PERIMETRO

COTA_MINIMA

COTA_MAX

419.771

110.168

1366

5050

▪

Forma De La Cuenca

Según el libro de Máximo Villon nos indica que el índice o factor de forma de una cuenca (F) es la relación entre el ancho promedio de la cuenca y su longitud, se puede expresar de la siguiente manera.

=

ℎ 𝑔𝑖

=

Fig. 6. Largo y ancho de una cuenca Reemplazando los datos de nuestra cuenca en la relación establecida se obtiene lo siguiente • •

Ancho de la cuenca: 37.07 km Largo de la cuenca: 31.84 km

f=

37.07km 31.84km

f = 1 . 16

Fig 7. Cálculo del largo y ancho de la cuenca en estudio

▪

Índice de Compacidad

En el libro publicado por Máximo Millón nos indica que el índice de compacidad de una cuenca, definida por Gravelius expresa la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro equivalente de una circunferencia, que tiene la misma área de la cuenca. Se representa en la siguiente relación

K=

perímetro de la cuenca perímetro de un circulo de igual área P

K=

Po

K=

P 2rπ

K = 0.28

P √A

Reemplazando los datos de nuestra cuenca en la formula presentada por el autor Máximo Villón obtenemos

K = 0.28 ∗ 𝑲 = .

El índice de compacidad, expresa la influencia del perímetro y el área de una cuenca en la escorrentía. Si K=1 la cuenca será de forma circular; por lo general, para cuencas alargadas se espera que el K>1. Las cuencas de forma alargada reducen las probabilidades de que sean cubiertas en su totalidad por una tormenta, lo que afecta el tipo de respuesta que presenta el rio.

110.1681 419.7712

Fig. 8. Forma de la cuenca

SISTEMA DE DRENAJE ▪

Tipos de corrientes

Puede ser de tres tipos ✓ Corriente perenne: ríos que tienen agua todo el año ✓ Corrientes intermitentes: ríos que solo tiene agua cundo llueve ✓ Corrientes efímeras: solo se activan cuando llueven aparecen si dejan de llover desaparecen ▪

Orden de la cuenca

Siguiendo la definición de Máximo Villon, el ordenamiento de una cuenca se da mediante el número de tributarios a cada corriente, siendo de Orden 1 aquellas corrientes que no tienen ningún tributario, de Orden 2 las que tienen 2 o más tributarios de Orden 1, de Orden 3 aquellas que tienen 2 o más tributarios de Orden 2 y así sucesivamente.

Fig. 9. Ordenamiento de la Microcuenca del río Osmore

ORDEN DE CORRIENTE

NUMERO DE CORRIENTE

Orden 1

57

Orden 2

32

Orden 3

11

Orden 4

11

Total

111

Cuadro 01: Número de corrientes según su orden correspondiente

Fig. 10. Representación circular de número de corrientes según su orden

▪

Densidad de drenaje

La cantidad de ríos y quebradas que llegan o tributan al rio principal dentro del área de la cuenca se conoce como densidad de drenaje. Este es un parámetro revelador del régimen y de la morfología de la cuenca, porque relaciona la longitud de los cursos de agua con el área total. De esta manera, los valores altos reflejan un fuerte escurrimiento. Horton (1945) definió la densidad de drenaje de una cuenca como el coeficiente entre la longitud total de los canales de flujo pertenecientes a su red de drenaje y la superficie de la cuenca. La Densidad de drenaje puede definirse como la relación entre la longitud total de los cauces de una cuenca y el área de ésta.

SUMA DE LONG. N° DE (m) CORRIENTES AREA KM^2 352 111 419.77 Cuadro 02. Estadística de la suma de longitudes de corrientes

Fig. 11. Representación de la suma de longitudes con el número de corrientes

=

𝐃= Donde:

𝐀

.

. /km

𝐃 = Densidad de drenaje L= Longitud total de los cauces perennes e intermitentes A= área total de la cuenca

Rangos aproximados de la densidad de drenaje DENSIDAD

CLASE

3.7 - 5.6

ALTA

1.9 – 3.6

MODERADA

0.1 – 1.8

BAJA

Cuadro 03: Rango aprox. de clase de densidad de drenaje

o

Características de la cuenca en función de la densidad de drenaje

Cuadro 04: Características de una cuenca según densidad de drenaje

▪

DENSIDAD DE CORRIENTE

La densidad de corriente, es un parámetro que indica la eficiencia del drenaje de una cuenca.

Dc =

Nc A

Dónde: ✓ Dc: N° corrientes / ha ò km² ✓ Nc: número de las corrientes perennes e intermitentes de la cuenca ✓ A: área de la cuenca.

𝐃=

.

𝐃= .

CARACTERÍSTICAS DE RELIEVE ▪

PENDIENTE PROMEDIO DE LA CUENCA 1. CRITERIO DE ALVORD: se basa en la obtención previa de las pendientes existentes entre las curvas de nivel. Dividiendo el área de la cuenca en áreas parciales por medio de sus curvas de nivel.

S=

D(l1 + l2 + l3 … + ln ) A

S = Es la pendiente D = Es el desnivel entre las curvas de nivel (km) 𝑙1 = Es la longitud de la curva de nivel (km) AREA = 419 .77 km^2 CURVAS

D (KM)

L (KM)

L(KM) ACUMULADO

Curva 1

200.000

7.562

7.562

Curva 2

400.000

30.753

38.315

Curva 3

600.000

68.897

107.212

Curva 4

800.000

165.796

273.008

Curva 5

1000.000

246.986

519.994

Curva 6

1200.000

144.106

564.1

Cuadro 05: Longitudes de curvas de nivel de la cuenca Considerando una diferencia de nivel de 200 metros ente curvas de nivel, y una vez sumadas las longitudes de las curvas procedemos a reemplazar:

𝑆=

0.20 ∗ (564.1) 419.77

𝑆 = 0.2

687

▪

ELEVACION MEDIA DE LA CUENCA

Es la elevación promedio presente en la cuenca. 𝛴𝑎 ∗

DONDE:

𝑚 =

Em = Elevación media a = Área entre dos contornos E = elevación media entre dos contornos A=área total de la cuenca

COTAS

E

AREA

AREA AC.

E*A.AC

1367

1400

1383.5

0.359104

0.359104

496.82

1400

1700

1550

8.633661

8.992765

13938.79

1700

2000

1850

10.438167

19.430932

35947.22

2000

2300

2150

32.671649

52.102581

112020.55

2300

2600

2450

35.053105

87.155686

213531.43

2600

2900

2750

46.482372

133.638058

367504.66

2900

3200

3050

51.150378

184.788436

563604.73

3200

3500

3350

45.181826

229.970262

770400.38

3500

3800

3650

54.393053

284.363315

1037926.10

3800

5050

4425

135.40127

419.764585

1857458.29

419.764585 Cuadro 06: Áreas según cotas de las curvas nivel

𝑚

𝑀

=

=

𝛴𝑎 ∗

1857458.29 419.764585

𝑀 = 4425 . 𝑆 . .

▪

CURVA HIPSOMÉTRICA

Se define como curva hipsométrica a la representación gráfica del relieve medio de la cuenca, construida llevando en el eje de las abscisas, longitudes proporcionales a las superficies proyectadas en la cuenca, en km2 o en porcentaje, comprendidas entre curvas de nivel consecutivas hasta alcanzar la superficie total, llevando al eje de las ordenadas la cota de las curvas de nivel consideradas. Es de interés conocer cómo se distribuye el área de una cuenca a distintos niveles topográficos, a fin de comparar características de almacenamiento y flujo entre cuencas. Esto es posible a través de la curva hipsométrica. La curva puede ser obtenida midiendo con planímetro las áreas entre curvas de nivel adyacentes, o midiendo los mapas y tablas creadas hasta ahora contienen la información necesaria para calcular la curva hipsométrica con un procedimiento de grilla equivalente y mucho más preciso a través del formato raster.

Cuadro 07: Curva Hipsométrica

SUBAREA

AREA ACUMULADA

AREA RESTANTE

% DEL TOTAL

%RESTANTE

1367

0.36

0.36

419.41

0.09

99.91

1400

8.63

8.99

410.77

2.06

97.86

1700

10.44

19.43

400.33

2.49

95.37

2000

32.67

52.10

367.66

7.78

87.59

2300

35.05

87.16

332.61

8.35

79.24

2600

46.48

133.64

286.13

11.07

68.16

2900

51.15

184.79

234.98

12.19

55.98

3200

45.18

229.97

189.79

10.76

45.21

3500

54.39

284.36

135.40

12.96

32.26

3800

135.40

419.76

0

32.26

0.00

5050

419.76

CURVA DE NIVEL

100

Cuadro 08: Porcentaje de áreas según cota

Haciendo la respectiva comparación con un cuadro proporcionado por la Universidad Autónoma de Queretano, podemos definir que la cuenca esta en equilibro (fase de Madurez).

Cuadro 9: Tipos de curvas hipsométricas ▪

▪

FRECUENCIA DE ALTITUDES

Es la gráfica representativa de la distribución del porcentaje de las superficies ocupadas por diferentes altitudes, complementando a la curva Hipsométrica.

Cuadro 10: Frecuencia de altitudes y curva hipsométrica ▪

RECTÁNGULO EQUIVALENTE

El rectángulo equivalente es la transformación geométrica, que permite representar la cuenca con la forma de un rectángulo, que tiene la misma área y perímetro, donde las curvas de nivel se convierten en rectas paralelas al lado menor, siendo estos lados la primera y última curva de nivel. La fórmula desarrollada en el libro de Máximo Villon nos da 2 ecuaciones con las cuales hallar los lados del rectángulo equivalente.

=

=

𝐏

𝐏

+√

−√

𝐏

𝐏

. −𝐀=

−𝐀=

.

(. ) +√

−.

(. ) −√

−.

Donde: L, l = lado mayor y menor del rectángulo en km, respectivamente P= perímetro de la cuenca

A = área de la cuenca en km2

Área

419.77km^2

Perímetro

110.168km

Reemplazando datos: 1

=

1.837(419.77)2

1.12

1 2 2

)

∗ (1 + (1 − ( ) ) = 60.24 1.12 1 1.837 1 1.837(419.77)2 1.12 2 2 𝑙= ∗ (1 − (1 − ( ) ) ) = 6.97 1.837 1.12

•

Donde: . ∗. =.

𝑆𝒊 𝒂 𝒂𝒊𝒂 𝒂 𝒂 𝒂 𝑨𝑨(. ) Para transformar las curvas de nivel representativas en el rectángulo equivalente, se emplea la fórmula: 1

=

1

𝑙

= Es una distancia paralela a la longitud del lado mayor del rectángulo y es aquí donde se situaría la primera curva. 1

1 = es el área debajo de la curva que se está transportando al rectángulo equivalente. 𝑙 = es la longitud del lado menor del rectángulo equivalente.

CURVA DE NIVEL 50 200 350 500 650 800 950 1100 1250 1400 1550 TOTAL

SUBAREA 1.725 11.873 18.399 34.671 66.752 100.733 335.859 147.086 227.339 270.811 156.602 1371.85

AREA ACUMULADA 1.725 13.598 31.997 66.668 133.42 234.153 570.012 717.098 944.437 1215.248 1371.85

LONGITUD TRANSFORMADA 0.087 0.685 1.612 3.358 6.721 11.796 28.715 36.124 47.576 52.218 60.240

Cuadro 11: Área y longitud para cada curva de nivel

▪

PENDIENTE DEL CAUCE

Relación entre la diferencia del nivel que hay entre los extremos del cauce, y la proyección horizontal de su longitud. • •

𝑆 = 𝐻/ S= pendiente

•

H=diferencia de cotas entre los extremos del cauce en KM

•

L= longitud del cauce en kilómetros

Tomando Datos del AutoCAD •

L = 52.64 km

Tomando datos de tablas anteriores la mayor altura registrada es 4700 m.s.n.m. Por lo tanto será utilizada como la diferencia de nivel. Reemplazando: 1 𝑆=

6

52.6

𝑆=

0.31𝑆

4 =

3.11%

Fig. 12. Cauce principal de la Cuenca del río Osmore longitud principal del rio es 52.64 km