EsCURRIMIENTO en Cuencas PDF

ESCURRIMIENTO EN CUENCAS RED DE DRENAJE Es el sistema de cauces por el que fluyen los escurrimientos superficiales, subsuperficiales y subterráneos, de manera temporal o permanente. Su importancia es por sus efectos en la formación y rapidez de drenado de los escurrimientos normales o extraord...

ESCURRIMIENTO EN CUENCAS RED DE DRENAJE Es el sistema de cauces por el que fluyen los escurrimientos superficiales, subsuperficiales y subterráneos, de manera temporal o permanente. Su importancia es por sus efectos en la formación y rapidez de drenado de los escurrimientos normales o extraordinarios, además de proporcionar indicios sobre las condiciones físicas del suelo y la superficie de la cuenca Las principales características de la red de drenaje son:  Tipos de corrientes  Modelos de drenaje  Orden de corrientes  Relación de bifurcación  Densidad de drenaje  Frecuencia de corrientes Las corrientes comúnmente se clasifican en tres tipos:  Perennes  Intermitentes  Efímeras En base a la constancia de su escurrimiento o flujo, el cual está relacionado con las características físicas y climáticas de la cuenca PERENNES (Efluente).- El punto mas bajo del cauce se encuentra siempre abajo del nivel de aguas freáticas, transportan agua todo el año y siempre están alimentadas por el agua subterránea, es decir son efluentes N.A.F. EFLUENTE A Corriente Perenne INTERMITENTES (Influente-Efluente) Transportan agua durante la época de lluvias de cada año cuando el N.A.F asciende hasta quedar por encima del nivel mas bajo (A) En época de secas el N.A.F. queda abajo y la corriente no transporta agua, salvo si hay tormenta INFLUENTE-EFLUENTE Corriente Intermitente N.A.F. A N.A.F. EFÍMERAS (Influente).- El nivel de aguas freáticas está siempre debajo del punto (A) y transportan agua inmediatamente después de una tormenta, en este caso, alimentan a los almacenamientos de agua subterránea INFLUENTE Corriente Efímera A N.A.F. Las corrientes comúnmente se clasifican en tres tipos: Montaña (Juveniles) Transición (Maduros) Planicie (Viejos) Pueden existir en un mismo río los tres casos Cotas elevadas sobre el nivel del mar, tienen grandes pendientes y pocas curvas, alcanzan altas velocidades, formados por cantos rodados y nada de finos. Presentan numerosos meandros, bajas velocidades de agua, su cauce se forma por arenas y finos. Se encuentran en cotas cercanas al mar. Están en una situación intermedia entre los anteriores, presentan algunas curvas, velocidades de agua moderadas, sus cauces formados básicamente por grava con algo de cantos rodados y arena  MONTAÑA ELEVACIÓN TRANSICIÓN PLANICIE DISTANCIA El ciclo hidrológico, visto a nivel de cuenca, se puede esquematizar como un estímulo constituido por la precipitación al que la cuenca responde mediante el escurrimiento en su salida. Entre el estimulo y la respuesta ocurren varios fenómenos que condicionan la relación entre uno y otro, y que están controlados por las características geomorfológicas de la cuenca y su urbanización. Las características de la cuenca se clasifican según la manera en como controlan los fenómenos mencionados  Las que condicionan EL VOLUMEN DE ESCURRIMIENTO, como el área de la cuenca y el tipo de suelo. Y las que condicionan LA VELOCIDAD DE RESPUESTA, como el orden de corrientes, pendiente de la cuenca y los cauces. Entre mas corrientes tributarias tenga una cuenca, es decir, entre mayor sea el grado de bifurcación de su sistema de drenaje, más rápida será su respuesta a la precipitación. El orden de corrientes es un indicador de la velocidad de respuesta. La combinación de los efectos del clima y la geología de la cuenca topográfica, originan un modelo erosional el cual es caracterizado por la red de cauces. El patrón o modelo que forman los cauces es determinado localmente por las desigualdades en la pendiente del terreno y la resistencia de las rocas.  DENDRÍTICO  PARALELO  COLINIAL  RADIAL  DESORDENADO  ASIMÉTRICO  Es una clasificación que refleja el grado de ramificación o bifurcación dentro de una cuenca. El orden de la corriente principal será un indicador de la magnitud de la ramificación y de la extensión de la red de drenaje dentro de la cuenca. La determinación del cauce o colector principal, se lleva a cabo del punto de salida de la cuenca hacia aguas arriba, siguiendo a la corriente de mas alto orden, hasta alcanzar una bifurcación de dos corrientes de igual orden, entonces, la rama o cauce que tenga una mayor área de cuenca es seleccionado a partir de tal punto el proceso se repite hasta terminar en un tributario de orden 1. Se determina como se muestra en la figura. Una corriente de orden 1 es un tributario sin ramificaciones, una de orden 2 tiene sólo tributarios de primer orden, etc. Dos corrientes de orden 1 forman una orden 2, dos corrientes de orden 2 forman una de orden 3, etc. Pero una corriente de orden 2 y una de orden 3 forman otra de orden 3. El orden de una cuenca es el mismo que el de la corriente principal en su salida. Corrientes tributarias Corriente Principal 1 1 2 1 1 3 1 1 2 1 2 1 2 3 2 3 3 1 1 4 1 4 Corriente de orden 4  Ejemplo: Calcular el orden de corrientes de la siguiente cuenca. Los cálculos se muestran en la figura. La cuenca es de orden 5 SALIDA ORDEN 5  Un orden de corrientes alto o una densidad elevada, refleja una cuenca altamente disectada, que responde rápidamente a una tormenta, las densidades u ordenes de corrientes pequeñas se observan donde los suelos son muy resistentes a la erosión o muy permeables DENSIDAD DE DRENAJE (Dd).- Longitud de corrientes por unidad de área. Ls Dd  A Ls.- Longitud total de corrientes Suma de todas las longitudes de las corrientes A.- Área de la cuenca DENSIDAD DE DRENAJE (Dd) Por lo común, se encuentran bajas densidades de drenaje en regiones de rocas resistentes o de suelos muy permeables con vegetación densa y donde el relieve es débil. Altas densidades de drenaje se obtienen en áreas con rocas débiles o de suelos impermeables, vegetación escasa y relieve montañoso. Ejemplo: Calcular la densidad de drenaje de la siguiente cuenca. DATOS: A = 81 Km2 De la figura se determino que Ls = 187.6 Km Sustituyendo directamente en la expresión de densidad de drenaje: Ls 187.6 Km Dd   A 81.0 Km 2 Dd  2.316 Km / Km 2 DENSIDAD DE CORRIENTES (Ds).- Número de corrientes perennes e intermitentes por unidad de área. Ns Ds  A Ns.- Número total de corrientes A.- Área de la cuenca Ejemplo: Calcular la densidad de corrientes de la siguiente cuenca. DATOS: A = 81 Km2 De la figura se determino que Ns = 218 + 42 + 10 +2 + 1 = 273 cauces Sustituyendo directamente en la expresión de densidad de corrientes: Ns 273 Ds   2 A 81.0 Km Ds  3.37 / Km 2  El estudio de la geología (rocas) y suelos está encaminado a clasificar la permeabilidad y en ciertos casos (regiones aridas, zonas volcánicas) debe ser mas detallado, indicando la localización de aguas subterráneas, sus áreas de recarga y descarga.  El suelo influye especialmente sobre el régimen hidrológico de la corriente y su transporte de material solido. Será conveniente estimar su capacidad de infiltración, su capacidad de retención, la evapotranspiración y la magnitud de las pérdidas iníciales a una tormenta  La vegetación (bosques y cultivos) controlan la acción y el movimiento del agua: escurrimiento, intercepción, infiltración, evaporación, almacenamiento y erosión. Será conveniente obtener los porcentajes de área de la cuenca cubierta por cada tipo de suelo y vegetación, para su uso posterior Es una característica útil e importante en la respuesta hidrológica, ya que en un río corto los efectos de la precipitación en la cuenca se hacen sentir mas rápidamente que en un río largo. El perfil de un río se obtiene llevando a una gráfica los valores de sus recorridos horizontales (abscisas) contra los cambios de elevaciones respectivas (ordenadas)  Se relaciona con las características hidráulicas del escurrimiento, en particular con la velocidad de propagación de las ondas de avenida y con capacidad de transporte de sedimentos. De acuerdo al valor de la pendiente, se puede clasificar el relieve o topografía del terreno. PENDIENTE (S) en % TIPO DE TERRENO 2 Llano 5 Suave 10 Accidentado medio 15 Accidentado 25 Fuertemente accidentado 50 Escarpado >50 Muy escarpado  Pendiente considerando el desnivel total Pendiente considerando el 75% de la longitud total Pendiente de la recta que iguala áreas o áreas compensadas Pendiente según el Método de Taylor-Schwarz PENDIENTE MEDIA Es el desnivel entre los extremos de la corriente dividido entre su longitud media de la planta H Perfil del cauce principal Elevación msnm L Distancia Km Pendiente del cauce principal = H/L PENDIENTE COMPENSADA La pendiente media es la de una línea recta que, apoyándose en el extremo de aguas abajo de la corriente, hace que se tengan áreas iguales entre el perfil del cauce y arriba y debajo de dicha línea. Perfil del cauce principal b Línea recta ab A1 A2 a A1 = A2  MÉTODO DE TAYLOR Y SCHWARZ Se calcula como la de un canal de sección transversal uniforme que tenga la misma longitud y tiempo de recorrido que la corriente en cuestión 1 2 3 V1 Perfil del cauce principal V2 H V3 i Elevación Vi msnm m Vm L Distancia Km Pendiente del cauce principal  MÉTODO DE TAYLOR Y SCHWARZ 1 2 3 V1 Perfil del cauce principal V2 H V3 i Elevación Vi msnm m Vm L Distancia Km Pendiente para longitudes de tramos diferentes El balance hídrico.- se establece para un lugar y un período dados, por comparación entre los aportes y las pérdidas de agua en ese lugar y para ese período. Se tienen también en cuenta la constitución de reservas y las extracciones sobre esas reservas. Las aportaciones de agua se efectúan principalmente por las precipitaciones. Las pérdidas se deben esencialmente a las extracciones y a la combinación de la evaporación y la transpiración de las plantas. Ecuación de balance hídrico El principio del ciclo hidrológico indica que el agua no se crea ni se destruye se refleja en la ecuación de balance hidrológico, que relaciona las cantidades de agua que circulan en el ciclo: Entradas – Salidas = cambio de almacenamiento Ecuación de balance hídrico De forma simplificada: P – R – E – T – G = Δs Donde: Δs = Cambio de almacenamiento P = Precipitación R = Escurrimiento superficial (considerar entradas y salidas) E = Evaporación T = Transpiración G = Escurrimiento subterráneo (Incluye infiltración)  Balance hídrico Santiago Balance hidrológico (16.7) Canal Zapotlanejo mayo 1997-abril 1998 (11.2) Río Zula Canal Atequiza Zula (51.9) (25.6) (Millones de m3) Río Lerma Evaporación Acueducto Subcuenca (1394.0) (192.2) Yurécuaro-Duero Chapala El Fuerte Lluvia (148.2) Yurécuaro (711.2) (60.4) Lago de Chapala La Palma Total Lerma Barraje de Ibarra (308.1) (99.5) BALANCE HIDROLÓGICO EN EL LAGO DE CHAPALA Riego Cuenca propia (Período mayo de 1997 – abril de 1998) (61.8) ( 177.9) Volúmenes en millones de metros cúbicos Río Duero VARIACIÓN DEL ALMACENAMIENTO -949 ENTRADAS Ríos 186 Río la Pasión Lluvia 711 Río Sahuayo Yurécuaro 148 Cuenca propia 178 Total 1,223 Simbología: SALIDAS Ríos 80 Extracciones 254 Est. hidrométrica Evaporación 1,394 Total 1,728 Est. pluviométrica VOLUMEN NO EXPLICADO -444 Ecuación de balance hídrico La ecuación de balance hidrológico es una herramienta útil para obtener estimaciones de la magnitud y distribución en el tiempo de las variables hidrológicas que en ella intervienen. Balance de Caudales: Caudal Caudal Caudal Caudal Caudal Retenido Percolado = Pluvial - Evaporado + Que Escurre + en el suelo (PER) (PLU) (EVA) (ESC) (RET) Balance hídrico CUENCA COMO UNIDAD BÁSICA DE ESTUDIO  La delimitación física del ámbito de estudio es un aspecto a considerar en los procesos de planificación y manejo de cuencas.  Los límites territoriales de las delegaciones, municipios, estados o regiones son diferentes o no coinciden con los límites naturales de una cuenca.  Los límites políticos administrativos muy pocas veces coinciden con las divisorias de las cuencas. Obedecen a consideraciones de índole económico, social, cultural o político.  Se recomienda delimitar la cuenca e identificar que unidades administrativas se incluyen en el proceso de diagnóstico y de planificación. CUENCA COMO UNIDAD BÁSICA DE ESTUDIO  Desarrollar un proceso de concertación sobre las acciones y aplicaciones con los actores locales, con los usuarios y con los intereses de las unidades administrativas.  Lo importante es identificar las variables que articulan o determinan las relaciones de ambas unidades territoriales.  Identificar como interactúan las poblaciones de los municipios en la cuenca y como son sus relaciones socioeconómicas.  La base de tomar a la cuenca como unidad de planificación y manejo, obedece a una decisión de ordenar y manejar los elementos de este sistema, aprovechando las ventajas y beneficios que le ofrece , comparando con otras alternativas de manejo, considerando las condiciones de cada lugar. MUCHAS GRACIAS  REFERENCIAS Aparicio Mijares Francisco Javier. 2007. Fundamentos de Hidrología de superficie. Ed. Limusa. México, GB 661.A33 2007 Campos Aranda, Daniel Francisco. 1999. Procesos del ciclo hidrológico. Ed. U.A.S.L.P. San Luis Potosí, GB 688 A 73 Chow Ven Te. 2000. Hidrología Aplicada. Ed. McGraw Hill. México, GB 661.5 C55 CURSO: Manejo integrado de cuencas, CICEM Algunas imagenes fueron tomadas de internet