trabajo de abastecimiento de agua y alcantarillado

“ESTUDIO DE LA CUENCA”

“ESTUDIO DE LA CUENCA” C U R S O : A B A S T E C I M I E N T O D E A G U A Y A L C A N T A R I L L A D O P R O F E S O R : I N G . J U A N C A R L O S F R Í A S L I Z A M A I N T E G R A N T E S :

Carlos David Farfán Mariñas Ernesto Ato Tejero Juan Araujo Gutiérrez Rigo Minaya Panta Ronal Esmith Carmen García

ESTUDIO DE LA CUENCA

Definición: Es el área cuyas aguas afluyen todas a un mismo río, lago o mar. La cuenca hidrográfica está constituida por el territorio que delimita el curso de un río y el espacio donde se colecta el agua que converge hacia un mismo cauce.

Una cuenca hidrográfica y una cuenca hidrológica se diferencian en que la primera se refiere exclusivamente a las aguas superficiales, mientras que la segunda incluye las aguas subterráneas


Tipos De Cuencas:

Por su tamaño geográfico: • Grandes. • Medianas. • Pequeñas.

Por su Ecosistema: • Cuencas áridas. • Cuencas tropicales. • Cuencas húmedas. • Cuencas frías.

Por su Objetivo: • Hidroenergéticas. • Para agua poblacional. • Agua para riego. • Agua para navegación. • Ganaderas. • De uso múltiple.

Por su relieve: • Cuencas planas. • Cuencas de alta montaña. • Cuencas accidentadas o

quebradas.

Por su área: • Hoya hidrográfica > 3000 km2

• Cuencas 600 - 3000 km2

• Subcuenca 100 – 600 km2

• Microcuencas < 100 km2.


Tipos De Cuencas:

Por la dirección de Evacuación de las aguas:

Exorreicas: • Sus aguas desembocan en el Océano, en el

mar u otra cuenca.

Por Ejemplo: • La Cuenca de la Plata (incluyendo río Paraná,

Uruguay y de la Plata). • Cuenca del Rio Colorado. • Cuenca de los Ríos patagónicos. • La Cuenca del Pacifico en Perú Tiene Ríos que

son exorreicos.


Tipos De Cuencas:

Por la dirección de Evacuación de las aguas: Endorreicas: • Sus aguas desembocan o se pierden en la

parte continental , como los lagos.

Por Ejemplo: • La Cuenca del Lago Titicaca en Perú. • La Cuenca del Lago Umayo en Puno - Perú. • La Cuenca del Lago Poopó en Bolivia. • La Cuenca del Mar Caspio en Asia. • La Cuenca del Lago Eyre en Australia. • La Cuenca del Lago Chad (entre Chad y

Camerún) en África. • La Cuenca del Lago Vida en la Antártida. • La Cuenca del Parque Nacional de las Tablas

de Daimiel en España.


Tipos De Cuencas:

Por la dirección de Evacuación de las aguas:

Depresión de Qattara – Desierto de Libia al Noroeste de Egipto

Arreicas: • Las aguas no llegan a desaguar al mar

perdiéndose por evaporación y filtración. • Suelen presentar en zonas áridas o desiertos . • Los caudales de agua son escasos. Por Ejemplo: • La Cuenca de la Depresión de Qattara –

Desierto de Libia al Noroeste de Egipto. • La Cuenca de la Zona central de la región

Chaqueña, la Puna, las Sierras Pampeanas, la Pampa occidental y la Patagonia extrandina.

• La Cuenca del Pacifico en Perú Tiene Ríos que son arreicos, como es el caso del Río Piura (nace en Huancabamba).


Elementos de una Cuenca:

En la configuración natural de una cuenca existen cuatro elementos principales: • La Divisoria topográfica: Es una línea imaginaria que delimita la cuenca

hidrográfica. Su objetivo es marcar el límite entre una cuenca hidrográfica y las cuencas vecinas.

• La Red de Cauces: Es el conjunto de depresiones o vaguadas, bien definidas o continúas linealmente por donde circula la escorrentía.

• Las Vertientes:: Constituyen el área comprendida desde la divisoria hasta el cauce principal.

• El Valle: Representa el área más o menos plana que existe entre la finalización de la vertiente inclinada y el cauce.

Además de: • Obras Humanas. • Otros elementos de la Cuenca: El Rio Principal y sus Afluentes.


Elementos de una Cuenca:


Partes de una Cuenca:

La parte alta o zona de recarga: -Zona donde nace el rio, Topografía mas pronunciada, mayor infiltración. La parte media: -Zona más extensa y permite realizar algunas actividades agrícolas bajo control, Se utilizan Técnicas de Conservación del Suelo. La parte baja: -Zona de mayor extensión y drenaje. -Áreas más planas, de importancia para las actividades agrícolas, ganaderas; industrias y construcción de viviendas.


Características Morfométricas y Fisiográficas de la cuenca • Área: Es la magnitud más importante que define la cuenca. Delimita el volumen

total de agua que la cuenca recibe. • Perímetro (P): Es la longitud del límite exterior de la cuenca y depende de la

superficie y la forma de la cuenca.


Características Morfométricas y Fisiográficas de la cuenca • Longitud Longitud de la cuenca. Longitud de una la Línea Paralela al Cauce Principal. Longitud del cauce principal. Distancia desde el nacimiento y desembocadura. Longitud máxima (Lm) o recorrido principal de la cuenca. Es la distancia entre el punto de desagüe y el punto más alejado de la cuenca.


Características Morfométricas y Fisiográficas de la cuenca

La Forma: • Es la configuración geométrica de la cuenca tal como está proyectada sobre el

plano horizontal. • Define el Recorrido de las aguas a través de la red de drenaje. • Define el Hidrograma resultante para la escorrentía de una lluvia. • Para determinar la Forma se utilizan los siguientes índices:

Forma más Irregular, mayor ser Kc

Índice o coeficiente de compacidad (Kc):



Factor de forma (Kf):



Relieve Es un factor importante en el comportamiento de la cuenca, ya que cuantos mayores son los desniveles en la cuenca, mayor es la velocidad de circulación y menor el tiempo de concentración, lo que implica un aumento del caudal de punta.

Histograma de frecuencias altimétricas, indica el porcentaje de área comprendida entre dos alturas determinadas. Puede obtenerse calculando el área que existe entre las curvas de nivel de la cuenca.


La curva hipsométrica, Es una curva que indica el porcentaje de área de la cuenca o bien la superficie de la cuenca en Km2 que existe por encima de una cota determinada.




Alturas Características • La altitud media (Hm), una forma de cálculo es considerando; ci cota media

del área i, delimitada por dos curvas de nivel; ai área i entre curvas de nivel; y A área total de la cuenca, la altitud es determinante de la temperatura y la precipitación.

• La altitud media ponderada (Hmp), es la altura de un rectángulo de igual área que la que encierra la curva hipsométrica.

• La altitud más frecuente, es la altura correspondiente al máximo histograma

de frecuencias altimétricas. • La altitud mediana (H50), es la altura para la cual el 50% del área de la

cuenca se encuentra por debajo de la misma.



Rectángulo equivalente de una cuenca. Es un rectángulo que tiene la misma superficie, perímetro, coeficiente de compacidad y curva hipsométrica que la cuenca en cuestión. L y l son los lados del rectángulo equivalente, se tiene que:



Pendiente de la cuenca Tiene una gran importancia para el cálculo del índice de peligro de avenidas súbitas, a través de la velocidad del flujo de agua, influye en el tiempo de respuesta de la cuenca, el método más antiguo es a través de la siguiente formula: S = (Δh * Lcn / A)

Donde: -S es la pendiente media de la cuenca. - Δh la equidistancia entre curvas de nivel. - -Lcn es la longitud de todas las curvas de nivel. - A el área total de la cuenca.



Pendiente del cauce principal Es un indicador del grado de respuesta hidrológica de una cuenca a una tormenta. Dado que la pendiente varia a lo largo del cauce, es necesario definir una pendiente media, para lo cual se propone el criterio de Taylor y Schwarz que utiliza la siguiente formula:

Dónde: S = Pendiente media del cauce principal. m = Número de segmentos en que se divide el cauce principal. L = Longitud horizontal del cauce principal, desde su nacimiento hasta desembocadura. Im = Longitud horizontal de los tramos en los cuales se subdivide el cauce principal. Sm = pendiente de cada segmento en que se divide

Este parámetro permite evaluar el potencial para erosionar, a partir de la velocidad del flujo.



Orientación de la cuenca Este concepto es importante porque distintos elementos pueden relacionarse con la orientación, como: • El número de horas que esta soleado la cuenca, elemento importante en la

medida que aumenta la altitud, puede ser un factor principal en el cálculo de la evaporación y evapotranspiración.

• N-S no recibe insolación uniforme en las dos vertientes durante todo el día. • E-O recibe insolación en las dos vertientes durante todo el día. • Las horas en las que incide el sol sobre la ladera de la cuenca. • La dirección de los vientos dominantes. • La dirección del movimiento de los frentes de lluvia. • Los flujos de humedad.



Parámetros relativos a la Red Hidrográfica • Densidad de drenaje: Es el cociente entre la longitud total de los canales de

flujo pertenecientes a su red de drenaje y la superficie de la cuenca

Dónde: D = densidad de drenaje (Km-1). ∑Li = suma de las longitudes de los cursos que se integran en la cuenca (Km). A = superficie de la cuenca (Km2). Este parámetro es, en cierto modo, un reflejo de la dinámica de la cuenca, de la estabilidad de la red hidrográfica y del tipo de escorrentía de superficie, así como de la respuesta de la cuenca a una precipitación.



Parámetros relativos a la Red Hidrográfica • Frecuencia de drenaje, se define como el número de cauces de cualquier

orden entre la superficie de la cuenca, utilizando la siguiente formula:

Este parámetro establece la mayor o menor posibilidad de que cualquier gota de agua encuentre un cauce mayor o menor tiempo.



Parámetros relativos a la Red Hidrográfica Orden de la cuenca: Es un número que refleja el grado de ramificación de la red de drenaje. • 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 dos cauces

de primer orden y, en general, los cauces de orden n se forman cuando dos cauces de orden n-1 se unen.



Parámetros relativos a la Red Hidrográfica


Funcionalidades de la Cuenca • Función hidrológica: Captación de agua de las diferentes fuentes de

precipitación para formar el escurrimiento de manantiales, ríos y arroyos, almacenamiento del agua, descarga del agua como escurrimiento.

• Función ecológica: Provee diversidad de sitios y rutas a lo largo de la cual se

llevan a cabo interacciones entre las características de calidad física y química del agua, provee de hábitat para la flora y fauna que constituyen los elementos biológicos del ecosistema y tienen interacciones entre las características físicas y biológicas del agua.

• Función ambiental: Constituyen sumideros de CO2, alberga bancos de

germoplasma, regula la recarga hídrica y los ciclos biogeoquímicos, conserva la biodiversidad, mantiene la integridad y la diversidad de los suelos.

• Función socioeconómica: Suministra recursos naturales para el desarrollo de

actividades productivas que dan sustento a la población, provee de un espacio para el desarrollo social y cultural de la sociedad.

Cuencas Hidrográficas del Perú

Vertical.ppt


Principales Cuencas Hidrográficas del Mundo

El Río Congo se coloca en el número tres de los más grandes de nuestro planeta con una superficie de 3.730.474 km² ubicado en el continente africano

La Cuenca de El Río de la Plata Se coloca en el número dos de los más grandes con una superficie de 4.144.000 km² ubicado en el continente sudamericano.

La Cuenca del Rio Amazonas se coloca en el número uno de los más grandes con una superficie de 6.144.727 km² ubicado en el continente sudamericano.

PRECIPITACIONES

Concepto de Precipitación Es cualquier forma de hidrometeoro que cae de la atmósfera y llega a la superficie terrestre. Este fenómeno incluye lluvia, llovizna, nieve, aguanieve, granizo, pero no virga, neblina ni rocío, que son formas de condensación y no de precipitación. La cantidad de precipitación sobre un punto de la superficie terrestre es llamada pluviosidad, o monto pluviométrico. La precipitación es una parte importante del ciclo hidrológico, llevando agua dulce a la parte emergida de la corteza terrestre y, por ende, favoreciendo la vida en nuestro planeta, tanto de animales como de vegetales, que requieren agua para vivir. La precipitación se genera en las nubes, cuando alcanzan un punto de saturación; en este punto las gotas de agua aumentan de tamaño hasta alcanzar una masa en que se precipitan por la fuerza de gravedad.

PRECIPITACIONES

Clasificación de las precipitaciones

En función de su forma:

• Lluvia: Precipitación líquida.

• Llovizna: Precipitación líquida.

• Chubasco: Precipitación líquida.

• Nieve: Precipitación Solida.

• Aguanieve: Mezcla de lluvia y hielo o pequeñas bolitas de hielo transparente, o copos de nieve que se han fundido y se han vuelto a helar.

• Granizo y pedrisco: Precipitación Solida.

• Rocío: Gotas de condensación que aparecen en la superficie del suelo o en la hierba, La escarcha es la forma helada, cuando se depositan cristales de hielo en la superficie.

• Cencellada: Es hielo transparente y cristalino o granular que se deposita cuando las gotitas de la niebla o una nube subenfriadas se encuentran con una estructura vertical

PRECIPITACIONES


En Función de los Mecanismos de Ascensos:

a) Precipitación por Convección: Las lluvias de convección, a diferencia de las lluvias orográficas, suelen producirse en zonas llanas o con pequeñas irregularidades topográficas, donde puede presentarse un ascenso de aire húmedo y cálido dando origen a nubes del tipo de cumulonimbos con lluvias intensas.

La duración e intensidad de las precipitaciones están proporcionalmente relacionadas con el mayor o menor diámetro o tamaño de la tormenta.

PRECIPITACIONES



b) Precipitación Orográfica: La lluvia orográfica es la producida por el ascenso de una columna de aire húmedo al encontrarse con un obstáculo orográfico, como una montaña.

La orografía juega un papel importante en la cantidad, intensidad, distribución espacial y duración de la precipitación.

PRECIPITACIONES



c) Precipitación Ciclónica o Frontal: Las lluvias ciclonales o frontales acompañan el paso de los frentes de las perturbaciones. Se producen cuando dos masas de aire de características diferentes se ponen en contacto (frente) y el desplazamiento de una provoca la ascensión frontal de la otra. Este tipo de lluvias es característico de los países templados.

PRECIPITACIONES



d) De Convergencia: Son propias de las zonas ecuatoriales, donde el aire asciende por el choque de dos masas de aire de temperatura y humedad similares, procedentes de zonas cercanas de los hemisferios norte y sur, que son arrastradas por los vientos alisios. Esta convergencia provoca lluvias muy intensas.

PRECIPITACIONES

Medición de la Precipitación

La precipitación pluvial se mide en mm, que sería el espesor de la lámina de agua que se formaría, a causa de la precipitación, sobre una superficie plana e impermeable y que equivale a litros de agua por metro cuadrado de terreno (L/m2).

Origen de la Precipitación

En esencia toda precipitación de agua en la atmósfera, sea cual sea su estado (sólido o líquido) se produce por la condensación del vapor de agua contenido en las masas de aire, que se origina cuando dichas masas de aire son forzadas a elevarse y enfriarse. Para que se produzca la condensación es preciso que el aire se encuentre saturado de humedad y que existan núcleos de condensación.

PRECIPITACIONES

Altura de la Precipitación

Para realizar mediciones, se comprobaría la altura del agua de lluvia que cubriría la superficie del suelo, en el área de influencia de una estación pluviométrica, si pudiese mantenerse sobre la misma sin filtrarse ni evaporarse. Se expresa generalmente en mm.

Importancia de las precipitaciones en la Ingeniería

En la ingeniería agrícola es influida por factores climáticos en el riego y drenaje de cultivos y el uso del agua en determinadas zonas dependiendo la precipitación al igual que la conservación de tierras. Muchas obras de ingeniería civil se ven profundamente influidas por los factores climáticos, por su importancia destacan las precipitaciones pluviales. En efecto, un correcto dimensionamiento del drenaje garantizará la vida útil de una carretera, una vía férrea, un aeropuerto.

PRECIPITACIONES

Determinación de una precipitación media en una cuenca

Las dimensiones de una cuenca hidrográfica son muy variadas y las precipitaciones también varían en el tiempo y en el espacio. Para tomar en cuenta estas diversidades y conocer el comportamiento de las lluvias, así como su magnitud en tales condiciones, es frecuente que en la misma se instalen varias estaciones pluviométricas. Para determinar la precipitación media en la cuenca se elige un período de retorno determinado, se determina la lluvia en cada estación para el periodo de retorno seleccionado y luego se calcula la lluvia media, para esto se utiliza alguno de los procedimientos siguientes: método aritmético, polígonos de Thiessen y método de las isoyetas.


El pluviómetro es un instrumento que se emplea en las estaciones meteorológicas para la recogida y medición de

la precipitación. Se usa para medir la cantidad de

precipitaciones caídas en un lugar durante un tiempo

determinado.


Pluviómetro Manual


Pluviómetro Totalizador


Pluviógrafo De

Sifón


Pluviógrafo De

Doble Cubeta

Basculante


• El ser humano intenta medir el impacto de la naturaleza sobre sí mismo.

• Poder determinar y planificar ciertas acciones.

ESCORRENTÍA

La Escorrentía es la parte de la Precipitación que llega a alimentar a las corrientes superficiales, continuas o intermitentes, de una cuenca.

Concepto de la Escorrentía

ESCORRENTÍA

1. Escorrentía Superficial o Directa: es la precipitación que no se infiltra en ningún momento y llega a la red de drenaje moviéndose sobre la superficie del terreno por la acción de la gravedad..

Tipos de Escorrentía

ESCORRENTÍA

2. Escorrentía Hipodérmica o SubSuperficial:

Es el agua de precipitación que, habiéndose infiltrado en el suelo, se mueve subhorizontalmente por los horizontes superiores para reaparecer súbitamente al aire libre como manantial


ESCORRENTÍA

3. Escorrentía Subterránea:

Es la precipitación que se infiltra hasta el nivel freático, desde donde circula hasta alcanzar la red de drenaje.


ESCORRENTÍA

a.- Los factores Meteorológicos: Las precipitaciones - Temperatura

b.- Los factores Geográficos:

localización geográfica de la cuenca y su morfología.

Parámetros que influyen en la Escorrentía

ESCORRENTÍA

c.- Los factores Hidrogeológicos: - Permeabilidad - Profundidad de capa freática

d.- Los factores Biológicos:

- Cubierta Vegetal - Acción del hombre

Parámetros que influyen en la Escorrentía

ESCORRIENTÍA

1RA FASE

Ciclo de la Escorrentía

ESCORRIENTÍA

2DA FASE


ESCORRIENTÍA

3RA FASE Ciclo de la Escorrentía

ESCORRIENTÍA

4TA FASE


ESCORRENTÍA

• Es una parte vital del medio ambiente para las formas de vida y sobre todo

para el hombre.

• El excedente hídrico en arroyos, ríos, estanques y lagos constituyen distintos

medios sobre los que se asientan diferentes tipos de plantas y animales.

• La contaminación de las aguas tiende a incrementarse a medida que la

población aumenta sobre extensas áreas.

Importancia de la Escorrentía

AFORO

AFORO

Concepto de Aforo

Es la determinación del volumen de agua que fluye por un sitio en

un determinado tiempo.

El aforo se puede determinar por métodos químicos o por métodos hidráulicos, siendo este último el más preciso.

AFORO

Aforo hidráulico

consiste en medir con un correntómetro la velocidad de la corriente en diferentes puntos de la sección transversal y definir para cada medida su área de influencia. Medida de la cantidad de agua de una corriente por unidad de tiempo.

AFORO

Tipos de Aforos

a) Aforo Líquido Es un procedimiento que consiste en realizar una serie de mediciones en campo que permiten posteriormente calcular el caudal de una corriente. Este caudal debe estar asociado a un nivel del agua.

AFORO

Caudal Es el volumen de agua que pasa a través de una sección transversal de una corriente en la unidad de tiempo; generalmente se expresa en metros cúbicos por segundo (m3/s) o litros por segundo (l/s).

AFORO

Generalmente se efectúan aforos periódicos para determinar la relación entre el nivel del agua y el caudal en la estación hidrométrica, con estos datos se construye la curva de gastos o curva de calibración nivel de agua – caudal con la cual es posible determinar el flujo cuando sólo se cuenta con el dato de nivel.

AFORO

b) Aforo Sólido El aforo sólido es el procedimiento de campo que permite determinar la cantidad de sedimentos en suspensión, asociados a un caudal líquido, que transporta una corriente en un instante determinado.

AFORO

Métodos para medir el Aforo Es necesario medir la cantidad de agua de las fuentes, para saber la cantidad de población para la que puede alcanzar.

Existen varios métodos para determinar el caudal de agua y los más utilizados en los proyectos en zonas rurales son los métodos volumétrico y de velocidad-área. El primero es utilizado para calcular caudales hasta con un máximo de 10 lts./seg. y el segundo para caudales mayores a 10 lts./seg.

AFORO

Tipos de Métodos Método Volumétrico El método consiste en tomar el tiempo que demora en llenarse un recipiente de volumen conocido. Posteriormente se divide el volumen en litros entre el tiempo promedio en segundos, obteniéndose el caudal en lts./seg.

AFORO

Tipos de Métodos Método de velocidad – área Con este método se mide la velocidad del agua superficial que discurre de la fuente tomando el tiempo que demora un objeto flotante en llegar de un punto a otro en una sección uniforme.

AFORO

Tipos de Métodos Método de vertedero y canaletas Se interrumpe el flujo del agua en la canaleta y se produce una depresión del nivel, se mide el tamaño de la lámina de agua y su altura. El agua cae por un vertedero durante cierto tiempo, se mide la altura de la lámina y se calcula la cantidad de agua que se vertió en ese tiempo.

AFORO

Tipos de Métodos Aforos por vadeo Se realiza sólo en cauces poco profundos. Se marca la sección transversal elegida mediante el tendido de un cable para guiar al aforador. Este se introduce en el cauce con botas largas. Ubicando la barra del molinete sobre la línea del cable en coincidencia con las verticales elegidas y posicionándose aguas abajo del mismo mirando hacia una orilla para disminuir las perturbaciones del flujo y determina las velocidades en las distintas profundidades.

AFORO

Elección de la Sección de Aforo Para realizar una elección deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones: - Debe ser una sección de márgenes y fondo preferentemente estables (sin erosión ni sedimentación significativa) . - En lo posible no debe estar sujeta a desbordes; debe ser más bien estrecha y de geometría continua para evitar cambios bruscos . - Debe tener preferentemente un control seccional , es decir no

debe estar afectada por fenómenos producidos aguas abajo de la misma (remanso, mareas, etc)

- Debe tener fácil acceso tanto durante estiajes como en crecidas.

¡ GRACIAS ¡

trabajo de abastecimiento de agua y alcantarillado

Documents