CUENCA DEL RIO ZAPATILLA 1.- CARACTERISTICAS PRINCIPALES A. FORMA Por lo general, el análisis hidrológico se basa en principios bien establecidos de hidrodinámica, termodinámica y estadísticas. Sin embargo, el problema central del análisis hidrológico es la aplicación de estos principios en un ambiente natural que no es homogéneo, del que se poseen muestras dispersas y que sólo se conoce parcialmente. Los eventos muestreados son en general imprevistos e incontrolados. Los análisis se efectúan para obtener información espacial y temporal acerca de ciertas variables, generalizaciones regionales y relaciones entre las variables. Los componentes pertinentes, con frecuencia, no se miden directamente. Los análisis se pueden llevar a cabo a través de diferentes enfoques, como son el determinístico, paramétrico, probabilístico y estocástico. El análisis que se basa en el enfoque determinístico sigue las leyes que describen los procesos físicos y químicos. En el enfoque paramétrico, el análisis se efectúa por intercomparación de datos hidrológicos registrados en diferentes lugares y tiempos. En el enfoque probabilístico, se analiza la frecuencia de la ocurrencia de diferentes magnitudes de las variables hidrológicas. En el enfoque estocástico, se analizan tanto el orden secuencial como la frecuencia de ocurrencia de las diferentes magnitudes. Existen variables que se miden directamente, como el nivel y la velocidad del agua, o que se calculan directamente a partir de mediciones, como el caudal. Hay otras variables que se calculan a partir de una muestra de mediciones HIDROLOGIA GENERAL E.P. INGENIERIA CIVIL Hidrología General
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CUENCA DEL RIO ZAPATILLA
1.- CARACTERISTICAS PRINCIPALES
A. FORMA
Por lo general, el análisis hidrológico se basa en principios bien establecidos de hidrodinámica, termodinámica y estadísticas. Sin embargo, el problema central del análisis hidrológico es la aplicación de estos principios en un ambiente natural que no es homogéneo, del que se poseen muestras dispersas y que sólo se conoce parcialmente. Los eventos muestreados son en general imprevistos e incontrolados. Los análisis se efectúan para obtener información espacial y temporal acerca de ciertas variables, generalizaciones regionales y relaciones entre las variables. Los componentes pertinentes, con frecuencia, no se miden directamente. Los análisis se pueden llevar a cabo a través de diferentes enfoques, como son el determinístico, paramétrico, probabilístico y estocástico. El análisis que se basa en el enfoque determinístico sigue las leyes que describen los procesos físicos y químicos.
En el enfoque paramétrico, el análisis se efectúa por intercomparación de datos hidrológicos registrados en diferentes lugares y tiempos. En el enfoque probabilístico, se analiza la frecuencia de la ocurrencia de diferentes magnitudes de las variables hidrológicas. En el enfoque estocástico, se analizan tanto el orden secuencial como la frecuencia de ocurrencia de las diferentes magnitudes. Existen variables que se miden directamente, como el nivel y la velocidad del agua, o que se calculan directamente a partir de mediciones, como el caudal. Hay otras variables que se calculan a partir de una muestra de mediciones directas, por ejemplo la cantidad de precipitaciones en una cuenca.
La evaluación de otras variables, como la evaporación de un lago, sólo se puede efectuar indirectamente. Desde el punto de vista hidrológico se entiende por la disponibilidad hídrica a la cantidad de agua que se dispone en un sistema hidrológico para abastecer la demanda existente y futura. Esta cantidad puede provenir directamente de la lluvia o de los ríos, quebradas, lagunas y entre otros. En cuanto el cálculo de la disponibilidad hídrica y máximas avenidas nos encontramos generalmente frente a dos situaciones: Primer caso, en que el río o fuente de agua cuenta con una serie de datos de caudales históricos y el Segundo caso es, en que la fuente de agua no tiene datos históricos de caudales.
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B. AREA Y PERIMETRO
Una cuenca hidrográfica es un territorio drenado por un único sistema
de drenaje natural, es decir, que drena sus aguas al mar a través de un
único río, o que vierte sus aguas a un único lago endorreico. Una cuenca
hidrográfica es delimitada por la línea de las cumbres, también
llamada divisoria de aguas. El uso de los recursos naturales se regula
administrativamente separando el territorio por cuencas hidrográficas, y con
miras al futuro las cuencas hidrográficas se perfilan como una de las unidades
de división funcionales con mucha más coherencia, permitiendo una verdadera
integración social y territorial por medio del agua. También recibe los nombres
de hoya hidrográfica, cuenca de drenaje y cuenca imbrífera.
Una cuenca hidrográfica y una cuenca hidrológica se diferencian en que la
primera se refiere exclusivamente a las aguas superficiales, mientras que la
cuenca hidrológica incluye las aguas subterráneas (acuíferos).
D.PENDIENTE
La determinación de la Pendiente Media de una Cuenca Hidrográfica, es una de las tareas no sólo más laboriosas, sino también más importantes en la realización de cualquier estudio hidrológico, pues esta Pendiente Media controla la velocidad con que se dará la escorrentía superficial en dicha cuenca. Algunos de los parámetros de mayor uso en la Hidrología Superficial, como el Coeficiente de Escorrentía, se fundamentan en la estimación de la cantidad del volumen total de agua precipitada sobre la Cuenca Hidrográfica que se convertirá en caudal superficial, a partir de parámetros diversos, entre los que destaca el valor de su Pendiente Media.
Entre los métodos existentes en la Hidrología Superficial para la determinación de la Pendiente Media de una Cuenca Hidrográfica, está el de las Cuadrículas asociadas a un vector el cual consiste en realizar un “muestreo” de las pendientes en una serie de puntos dentro de los límites de la Cuenca en estudio y, a partir del estudio de distribución de estas pendientes, obtener el valor de Pendiente Media de nuestra Cuenca.
E.RELIEVE
El departamento de Puno tiene un relieve generalmente plano debido a que buena parte de su territorio se encuentra en la meseta del Collao, a orillas del lago Titicaca. Hacia el norte se levanta la cordillera de Carabaya y hacia el sur la cordillera Marítima o Volcánica.
La cuenca endorreica del Lago Titicaca, se ubicada en la parte central y meridional de la meseta de Collao, en el altiplano del Perú y Bolivia, nace en la separación de las cadenas montañosas de los Andes, sur del Perú. Este lago se alimenta de las precipitaciones que caen en gran parte del territorio peruano y que discurren en forma de cursos de agua desde la Cordillera de los Andes, y van alimentar al espejo de agua que tiene una extensión aproximada de 8 380 Km.2 , de los cuales 4 966 Km2 , aproximadamente pertenecen al Perú. Los ríos más importantes que desembocan en el lago son el río Huancané, Ramis, Coata Ilave, Suches, Zapatilla y Callacame, ríos de corto recorrido y flujo torrentosos desde sus nacientes, debido a su marcada pendiente que
presentan cuentan con un régimen irregular, bajos caudales en e periodo de abril a noviembre y con crecidas en el periodo de lluvias entre diciembre y marzo, es en este ultimo periodo las superficie s aledañas al lago Titicaca y a la desembocadura de los ríos, que son de forma plana son muy sensibles al incremento de los caudales de los ríos, poniendo en peligro a los pobladores que se posicionan en estos lugar durante la época de estiaje y bajos caudales
F. ALTITUD
El distrito de Ilave es un distrito de la provincia de El Collao, en el Departamento de Puno, Perú. Está ubicado al sur de la provincia de El Collao, a una distancia de 50 km de la ciudad de Puno, por encima de los 3850 msnm, en el altiplano de los andes centrales.
El distrito de Ilave es uno de los 5 distritos de la provincia de El Collao. Se ubica al sur de la provincia de El Collao, a una distancia de 50 km de la ciudad de Puno, por encima de los 3850 msnm en el altiplano de los andes centrales (meseta del Collao).
2.- ANALISIS DE LA CUENCA Y DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
A) DELIMITACION
La de limitación de la cuenca del rio zapatilla se dará en la misma carta nacional teniendo en cuenta las curvas de nivel que denotan las máximas altitudes que afirman los extremos y límites de la cuenca que esta adjuntado en el presente trabajo.
B) AREA DE LA CUENCA
Resultado: AREA DE LA CUENCA:319.741km2
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C) PERIMETRO DE LA CUENCA
Resultado:985 .591km❑
D) PENDIENTE DE LA CUENCA
-PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA
Tomamos el cauce principal de la cuenca del rio zapatilla:
Altitud máxima: 4356msnm
Altitud mínima: 3820msnm
Distancia horizontal: 25000m
Pendiente:4356msnm−3820msnm
25000m=0.02144
-CRITERIO DE ALVORD
Sd=DW
=0.019945
3. DRENAJE DE LA CUENCA, RIO ZAPATILLA – ILAVE
CONCEPTOS PREVIOS
- DRENAJE DE UNA CUENCA
Para la Ingeniería Civil, la Hidrología está orientada a la estimación de los caudales de Escorrentía Superficial que se generan sobre una Cuenca Hidrográfica ante la ocurrencia de determinada precipitación de diseño sobre ella.
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Si bien la magnitud del caudal depende en gran medida de la magnitud de la Precipitación, es muy cierto que la forma de la cuenca juega un papel predominante en la respuesta de ésta a dicha precipitación.
En términos básicos, la forma de la Cuenca Hidrográfica es importante pues se relaciona con el Tiempo de Concentración (Tc), el cual es el tiempo necesario, desde el inicio de la precipitación, para que toda la cuenca contribuya al cauce principal en estudio, es decir, el tiempo que toma el agua precipitada en los límites más extremos de la cuenca para llegar al punto de salida de la misma.
Es importante destacar que, en la medida que el Tiempo de Concentración de la Cuenca sea mayor, su respuesta a determinada precipitación (producción de caudal) tenderá a ser menor y viceversa.
Ya hemos conocido los parámetros geométricos básicos de la Cuenca Hidrográfica pero para identificar, por así decir, las características morfológicas de ella se emplean varios índices asociados a la relación área-perímetro o área longitud, siendo los más comunes:
Índice de Gravelius o Coeficiente de Compacidad (Kc)
Es la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de un círculo de área igual a la de la cuenca:
Donde P es el perímetro (Km) y A el área de la cuenca (Km2).
Notemos que, en ningún caso, el Coeficiente de Compacidad podrá ser menor a la unidad y, en la medida que éste se acerque a este valor la forma de la cuenca tenderá a parecerse a la de un círculo:
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De forma similar, y con relación a la figura anterior, si asociáramos el Coeficiente de Compacidad de cada cuenca con el Tiempo de Concentración, tendríamos que en el caso de la Cuenca con mayor Coeficiente de Compacidad (izquierda en la figura) tendríamos el mayor Tiempo de Concentración y, de allí, es de esperarse que la magnitud de la escorrentía generada por una precipitación en ella sea menor que en aquélla que posee el menor Coeficiente de Compacidad (cuenca de la derecha).
- Coeficiente de Forma (Kf)
Es la relación entre el ancho medio de la cuenca (B) y la longitud de su cauce principal (Lc). El ancho medio se obtiene cuando se divide el área de la cuenca por la longitud del cauce principal, por lo tanto el Coeficiente de Forma queda definido así:
En la medida que el Coeficiente de Forma de una cuenca determinada sea más bajo, estará menos sujeta a crecientes que otra del mismo tamaño (Área) pero con mayor Coeficiente de Forma de forma (Caso inverso al presentado para el Coeficiente de Compacidad o Índice de Gravelius).
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- Sistema de drenaje.
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 la cuenca.
Es un número que refleja el grado de ramificación del Sistema de Drenaje. La clasificación de los cauces de una cuenca se realiza a través de las siguientes premisas:
Los cauces de primer orden son los que no tienen tributarios.
Los cauces de segundo orden se forman en la unión de dos cauces de primer orden y, en general, los cauces de orden n se forman cuando dos cauces de orden n-1 se unen.
Cuando un cauce se une con un cauce de orden mayor, el canal resultante hacia aguas abajo retiene el mayor de los órdenes.
El orden de la cuenca es el mismo que el de su cauce principal a la salida.En la siguiente figura se presenta un ejemplo de esta clasificación, para una Cuenca Hidrográfica de Orden 4:
- Densidad de Drenaje.
Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua dentro de la cuenca y el área total de ésta:
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Cuadro de cuencas hidrográficas REGION PUNO.
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A. CLASIFICACION DE LA CORRIENTE DE LA CUENCA.-
Se entiende como corriente a la conjugación de un cauce y el escurrimiento que en este ocurre, de manera que las corrientes pueden agruparse en tres clases generales, dependiendo del tipo de escurrimiento que se tenga, así una corriente puede ser efímera, intermitente o perenne. Una corriente intermitente es aquella que lleva agua la mayor parte del tiempo, cesando su actividad, cesando su actividad cuando el nivel freático desciende por abajo del fondo del cauce. Una corriente perenne es la que conduce agua durante todo el año, aun en época de sequía, ya que el nivel freático siempre permanece por arriba del fondo del cauce. Una corriente efímera es aquella que conduce agua únicamente cuando llueve, inmediatamente después desaparece.
La cuenca en estudio presenta gran cantidad de ríos de diferentes formas tipos y tamaños, luego se determinó la cantidad de cada uno de estos:
RESULTADOS
B. ORDEN DE LAS CORRIENTES DE LA CUENCA.-
C. LONGITUD DE LA CORRIENTE.-
Resultado: 602.75km
D. DENSIDAD DECORRIENTE DE LA CUENCA.-
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Rio Zapatilla: Tipo Permanente
RIOS PERMANENTES: 133
RIOS INTERMITENTES: 76
AREA DE LA CUENCA:319 .741km2
DONDE:”NS” es el número de corrientes permanentes, “A” es el área de la cuenca; esto nos dará la cantidad de corrientes para un kilometro cuadrado.
DC=NSA
DC=133
319.741km2
DC=0.41596
E. DENSIDAD DE DRENAJE.-
Es la relación entre la longitud total de todos los cursos de agua de la cuenca y el área total de esta. Generalmente esta expresada en (km/km2).
Se debe destacar que en la medida que los parámetros asociados al sistema de drenaje de la cuenca en estudio son de mayor magnitud, es de esperarse que el tiempo de concentración tienda a ser menor con la consiguiente mayor capacidad de producción de caudal superficial de la cuenca.
L= longitud total de las corrientes permanentes e intermitentes (km).
