La Cuenca Y Los Procesos Hidrologicos

Apuntes de Clase

LA CUENCA Y LOS

PROCESOS

HIDROLÓGICOS

Prof. Leonardo S. Nanía

Asignatura: Hidrología Superficial y Subterránea

Área de Conocimiento: Ingeniería Hidráulica

Curso Académico 2002-03

Hidrología Superficial: La Cuenca y los Procesos Hidrológicos © Leonardo S. Nanía 2003

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0. ÍNDICE

1. Ciclo hidrológico..................................................................................................................... 1

1.1 Descripción del ciclo hidrológico ...................................................................................... 1

1.2 Objeto de las obras hidráulicas .......................................................................................... 2

1.3 Alcance de la Hidrología.................................................................................................... 2

2. Características físicas de una cuenca ....................................................................................... 4

2.1 Introducción ...................................................................................................................... 4

2.2 Concepto de cuenca .......................................................................................................... 4

2.3 Área de drenaje ................................................................................................................. 4

2.4 Forma de la cuenca ........................................................................................................... 4

2.4.1 Índice de Gravelius o coeficiente de compacidad .................................................. 4

2.4.2 Factor de forma ...................................................................................................... 4

2.5 Características del relieve ................................................................................................. 5

2.5.1 Pendiente media de la cuenca................................................................................. 5

2.5.2 Histograma de frecuencias altimétricas.................................................................. 5

2.5.3 Curva Hipsométrica................................................................................................ 5

2.5.4 Alturas características............................................................................................. 6

2.5.5 Pendiente del cauce principal ................................................................................. 6

2.5.6 Rectángulo equivalente .......................................................................................... 7

2.6 Características de la red de drenaje................................................................................... 8

2.6.1 Orden de la cuenca ................................................................................................. 8

2.6.2 Relación de bifurcación.......................................................................................... 9

2.6.3 Relación de longitud............................................................................................... 9

2.6.4 Relación de áreas.................................................................................................... 9

2.6.5 Densidad de drenaje ............................................................................................... 9

2.6.6 Frecuencia de cauces ............................................................................................ 10

2.6.7 Longitud promedio de flujo superficial................................................................ 10

2.6.8 Sinuosidad del cauce principal ............................................................................. 10

3. Precipitación.......................................................................................................................... 11

3.2 Circulación atmosférica .................................................................................................. 11

3.2 Vapor de agua ................................................................................................................. 13

3.3 Precipitación.................................................................................................................. 18

3.4 Lluvia............................................................................................................................. 22

3.4.1 Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia.............................................................. 23

3.4.2 Distribución de la lluvia sobre un área: Curvas Área-Precipitación.................... 25

3.4.3 Cálculo de la lluvia media en una cuenca............................................................ 26

4. Pérdidas de precipitación ....................................................................................................... 30

4.1 Evaporación.................................................................................................................... 30

4.1.1 Método del balance de energía............................................................................. 30

4.1.2 Método aerodinámico .......................................................................................... 31

4.1.3 Método de combinación....................................................................................... 32

4.1.4 Método del tanque de evaporación ...................................................................... 32

4.2 Evapotranspiración......................................................................................................... 32

4.3 Intercepción................................................................................................................... 33

4.4 Almacenamiento en depresiones .................................................................................... 34

4.5 Infiltración..................................................................................................................... 34

4.5.1 Flujo no saturado.................................................................................................. 34

4.5.2 Infiltración............................................................................................................ 38

4.5.3 Ecuación de Horton.............................................................................................. 39

4.5.4 Ecuación de Phillip............................................................................................... 39

4.5.5 Modelo de Green-Ampt........................................................................................ 40

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4.5.6 Tiempo de encharcamiento................................................................................... 44

4.6 Cálculo de las pérdidas o abstracciones .......................................................................... 46

4.6.1 Método del índice φ .............................................................................................. 46

4.6.2 Cálculo de pérdidas usando las ecuaciones de infiltración................................... 49

4.6.3 Método del SCS para abstracciones ..................................................................... 53

5. Bibliografía ............................................................................................................................ 61

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1. EL CICLO HIDROLÓGICO

1.1 Descripción del Ciclo Hidrológico

El ciclo hidrológico es el término que se usa para describir la circulación general del agua desde

el océano hacia la atmósfera, hacia el subsuelo y nuevamente hacia el océano.

El ciclo hidrológico o del agua no tiene principio ni fin. El agua de la superficie del océano se

evapora hacia la atmósfera. Este vapor se condensa por varios procesos y cae a la tierra como

precipitación. Una parte de esta precipitación cae sobre el océano y otra sobre el terreno. Una

porción de la que cae en la tierra es retenida temporalmente en depresiones superficiales,

vegetación y otros objetos (intercepción) y retorna a la atmósfera por evaporación y

transpiración. La restante, moviéndose por intrincadas superficies hacia ríos, lagos y el mar, está

igualmente sujeta a la evaporación y transpiración durante todo su trayecto y, además, puede

infiltrarse en el terreno. El agua infiltrada puede percolar hasta zonas más profundas o ser

almacenada como agua subterránea, que puede más tarde fluir como manantiales o incorporarse

a los ríos, lagos o mar. De esta manera, el ciclo hidrológico sufre varios complicados procesos

de evaporación, precipitación, intercepción, transpiración, infiltración, precolación,

almacenamiento y escorrentía (Figura 1.1).

Figura 1.1: El ciclo hidrológico, indicando la proporción media global entre los diferentes procesos,

tomando como referencia la precipitación sobre la tierra igual a 100. (Fuente Chow et al. 1994).

En la Tabla 1.1 se presentan las cantidades estimadas de agua que existen sobre la Tierra,

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