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parametros morfometricos de una cuenca
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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2 Objetivos. 2.1 General. Estudiar las características y el comportamiento de una cuenca a partir de su área entre las curvas de nivel y sus corrientes más extensas. 2.1.1 Específicos. Comprender como se comporta la cuenca a partir de una curva hipsométrica. Analizar cómo afecta la altura media en la cuenca. Comparar que tipo de pendiente de las corrientes es más efectiva que la otra. Examinar la distribución del área de la cuenca debido al rectángulo equivalente.
3 Marco teórico. 3.1 Curva hipsométrica. Es la representación gráfica del relieve de una hoya o cuenca hidrográfica, la cual representa el cambio de los terrenos de la hoya con referencia al nivel del mar. Donde análogamente, se puede realizar un cuadro y a partir de este se indican las variaciones por medio de un gráfico que muestre el porcentaje de área de drenaje que existe, relacionando el valor de la cota, con el porcentaje de área acumulada. La curva hipsométrica relaciona el valor de la cota, en las ordenadas, con el porcentaje del área acumulada, en las abscisas. Para su construcción se grafican, con excepción de los valores máximos y mínimos de cota hallados, los valores menores de cota de cada intervalo de clase contra su correspondiente área acumulada. Al valor de la cota mayor encontrada corresponde el cero por ciento del porcentaje de área acumulada. Al valor de la cota mínima encontrada corresponde el ciento por ciento del porcentaje de área acumulada. La curva hipsométrica representa, entonces, el porcentaje de área acumulado igualado o excedido para una cota determinada. Grafica 1. Ejemplo de curva hipsométrica. Las curvas hipsométricas sirven para definir características fisiográficas de las cuencas hidrográficas, por ejemplo: Grafica 2. Hoya con valles extensos y cumbres escarpadas. Grafica 3. Hoya con valles profundos y sabanas planas.
Grafica 4. Pendiente S 1 y S 2 de una corriente. 3.3.3 Pendiente equivalente constante (S3). Este tipo de pendiente expresa el tiempo de viaje que realiza el flujo de las precipitaciones sobre el cauce principal de la cuenca y se halla con la siguiente formula: S 3 =
i = 1 n
i = 1 n
1
2 Dónde: li es la longitud del tramo inclinado entre curvas de nivel y Si es la pendiente del cauce entre curvas de nivel. 3.4 Rectángulo equivalente. Compara la influencia de las características de la hoya sobre la escorrentía. Esta tiene igual distribución de alturas que la curva hipsométrica de la hoya. A partir de los datos obtenidos del cuadro estadístico se construye un rectángulo equivalente de área igual a la hoya, de modo que el lado menos “l” y el lado mayor “L”. se establecen las curvas de nivel paralelas a “l”. Donde sus dimensiones se hallan de la siguiente forma: L = Kc √ A
2
l =
Donde: A: área de la hoya (km^2 ). Kc: coeficiente de compacidad. L y l: lados mayor y menor del rectángulo. 4 Metodología. Para la realización de este trabajo, se tuvo en cuenta los datos adquiridos con anterioridad, los cuales permitieron tener una idea más precisa de los parámetros geomorfológicos de la hoya y un análisis más profundo de los nuevos datos obtenidos en el taller. En el taller se requería la realización de la curva hipsométrica, la elevación media, las pendientes de las corrientes de S 1 , S 2 y S 3 y por último el rectángulo equivalente, para ello hicimos uso de programas informáticos como Excel y AutoCAD, los cuales impulsaron el manejo rápido y eficiente de la obtención de datos. En primera instancia se exporto la imagen de la hoya hidrográfica al programa AutoCAD, se colocó la escala correspondiente de 300x300 metros, y se hicieron polilíneas por todo el borde de la cuenca y de las cuervas de nivel, esto con el fin de hallar el área entre las cotas, lo cual nos permitiría reafirma el área inicial que ya tuvimos al igual que el perímetro y nos daría un nuevo dato de importancia para la curva hipsométrica, que son el área entre curvas, en este momento se hizo necesario sacar la curva de nivel después de la cota 200 por medio del método de la cuadriculas de trabajo anterior, permitiendo conocer la cota en ese punto, una vez conociendo esto se fue desarrollando así la tabla estadísticas de valores y graficando según los datos, para ello se hizo uso de Excel, luego para la elevación media simplemente se hizo uso de la fórmula dada. Después se procedió a hallar las pendientes de las corrientes, para ello se tuvo que medir la longitud de las corrientes, usando el mismo método para hallar la curva de nivel después de la cota 200, esto con el fin de saber con exactitud en que curva comenzaban y poder medirlas correctamente. Se realizó la vista en perfil de la corriente y se hallaron las pendientes requeridas por medio de las formulas pertenecientes a cada una. En el caso de S 1 no hubo más procedimiento que la ecuación misma, en S 2 se utilizó el método de los trapecios implementando la fórmula en cada uno de ellos, se hizo una suma total y se despejo h 2 para completar la ecuación, por último, para S 3 se hizo uso de una tabla estadística por medio de
Grafica 5. Curva hipsométrica de la cuenca. Para analizar la topografía de las áreas drenadas, se interpretó los resultados obtenidos en la curva hipsométrica, la cual responde a las características fisiográficas, además es un indicador del estado de equilibrio dinámico de la cuenca (Ibáñez Asensio, Moreno Ramón, & Gisbert Blanquer). Debido a la forma obtenida en la curva, es posible clasificarla como una cuenca joven, de gran potencial erosivo. Por dicha condición puede contar con alta actividad tectónica, además, debido a la concavidad de la curva, se puede decir que cuenta con valles profundos y sabanas planas (Monsalve Sáenz, 1999). Para estimar la elevación media de la cuenca, con el fin de determinar la cota de curva de nivel que divida a la cuenca en dos zonas de igual área, sé realizo la siguiente tabla: Cota media del intervalo (m) Area (m^2) Cotaarea (m^3)* 10 166045.85 1660458. 30 290013.2242 8700396. 50 659447.0783 32972353. 70 884307.8914 61901552. 90 1279229.3767 115130643. 110 2558963.3774 281485971. 130 4817784.9240 626312040. 150 3224342.2278 483651334. 170 1599163.8983 271857862. 190 2991938.4457 568468304. 207.276 1110355.1018 230149964. Sumatoria 19581591.3956 2682290883 Tabla 2. Datos para la elevación media de la cuenca.
De acuerdo, al valor obtenido de la elevación media de la cuenca, se determinar la cota de la curva de nivel que correspondiente al 50 % del área total. (Llamas, 1993) menciona que, las diferencias de altitud en el interior de la cuenca, así como su altitud media, obedecen a datos esenciales para el estudio de la temperatura y la precipitación. En este sentido, (Guilarte, 1978) expone que las variaciones de temperatura, a razón de la altitud, tiene un efecto importante sobre las pérdidas de agua por evaporación. Por otra parte, la relación de relieve, es decir, la relación entre el desnivel máximo de una cuenca con su longitud, es un indicador, según (Velasco E. S., 1991), de la velocidad que puede esperarse de las cuencas fluviales, ya que tiene gran relación con las pendientes. Para la cuenca en estudio, se estimó una elevación media de 136.9802295 msnm, este valor puede indicar la existencia de una capacidad de transporte considerable de la corriente de agua que fluye por el cauce. Además, con el valor obtenido se puede crear una estimación del clima con que cuenta la cuenca estudiada, aunque se debe tener en cuenta que el clima es un sistema complejo, dado por distintas condiciones como el movimiento de la Tierra y la forma en que estos movimientos afectan a las distintas zonas climáticas. La interpretación en relación al clima del valor obtenido, es por debajo de macro térmico, que cuenta con temperaturas siempre elevadas y constantes (Moreno Grande & Esuqivel Jimenez, 2015). Para las pendientes de las tres corrientes de mayor longitud, se trabajó con el perfil de cada una de ellas y se calculó la pendiente media (S 1 ), pendiente media ponderada (S 2 ) y pendiente equivalente constante (S 3 ), con el fin de escoger la que abarque de manera adecuada y con mayor precisión las corrientes estudiadas. Grafica 6. Perfil y pendientes de la corriente 1.
Pendientes Porcentajes % S1 0.021189629 2. S2 0.021031185 2. S3 0.02241004 2. Tabla 5. Pendientes de la corriente 3. Teniendo en cuenta las pendientes calculadas y evidenciadas en las tablas anteriores, se escogió como la pendiente que mejor se ajusta para cada una de las corrientes es la calculada S3, debido a que la pendiente equivalente constante tiene en cuenta las pendientes de cada tramo de la corriente, mientras que S1 y S2 abarcan de forma más general, sin tener en cuenta todos los tramos, por ello puede existir perdida de datos o ignorar algunos. Al elegir está pendiente (S3) se obtiene mayor precisión en el tiempo de concentración y en la escorrentía superficial de la cuenca. Grafica 9. Rectángulo equivalente de la cuenca estudiada. El rectángulo equivalente, es una manera gráfica de expresar con mayor claridad y precisión como se encuentra distribuida el área de la cuenca, de tal manera que en él se delimita el área comprendida entre cada curva de nivel establecida para esta misma. En el rectángulo presentado se tienen dimensiones para la altura l=1601.600792 y para la base L=12226.26231. Esta herramienta permite observar que para la cuenca estudiada en este trabajo el área más extensa entre curvas de nivel se encuentra entre las cotas 140 y 120 y el mayor porcentaje de área acumulada se tiene desde la cota 214.552 (m) hasta la cota 120. En esta forma geométrica se logra expresar la cuenca de estudio de forma más homogénea manteniendo constantes los parámetros morfométricos básicos en cuanto al área, perímetro y coeficiente de compacidad de la cuenca.
6 Conclusión. Mediante la realización de este trabajo se ha podido analizar nuevos parámetros morfometricos como la altura, distribución y pendientes presentes en las corrientes de una cuenca; de igual forma dicho análisis contribuyo a la mejor comprensión de la posible respuesta de la cuenca estudiada durante un evento. Del anterior estudio podemos destacar los siguientes parámetros estudiados: Se analizaron los resultados obtenidos en la curva hipsométrica, llegando a la identificación de la cuenca como “joven”, con valles profundo, sabanas platas y con gran potencial erosivo, por consecuente se determinó que la zona estudiada presenta alta actividad tectónica. Al examinar la altitud media de la cuenca se encontraron que las variaciones en la temperatura y relieve poseen una relación con factores como las pérdidas de agua por evaporación, velocidad de la cuenca y el clima. En la determinación de la pendiente de las corrientes con mayor longitud de la cuenca, se calculó la pendiente media de cada una de estas, siendo la pendiente equivalente constante (S3) la que mejor se ajustó a los perfiles de las corrientes.
