AREA DE LA CUENCA Y SUBCUENCAS DEL RIO CHACCO
El área de la cuenca y sus subcuencas esta determinada como el área plana (proyección horizontal) comprendida dentro del limite o divisoria de aguas. El área es el elemento básico básico para el cálculo de las otras características características físicas, se expresa en km2 o has. Es importante mencionar que cuencas o subcuencas con la misma área pueden tener comportamientos hidrológicos diferentes en función de los otros factores que intervienen. aproximadamente de 1126.33 1126.33 Km2, 1. Cuenca Chacco.- Tiene un área aproximadamente abarcando desde las altitudes 2450 m.s.n.m y 4250 m.s.n.m y un perímetro de 158.28 Km. En el Plano Nº 2 se muestra la cuenca Chacco y las subcuencas. Cuadro Nº 4.1: Áreas Parciales de la Cuenca Chacco. ALTITUD
AREAS PARCIALES
cota mas baja m.s.n.m.
AREAS ACUMULADAS
Km.2
(%)
POR DEBAJO Km.2 (%)
POR ENCIMA Km.2 (%)
2450
0.00
0.00
0.00
0.00
2600
16.79
1.49
16.79
1.49
2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000
83.19 127.17 106.56 124.11 148.01 113.48 136.36
7.39 11.29 9.46 11.02 13.14 10.08 12.11
4200
224.65 19.95
4250 Punto mas alto
46.01
99.98 227.15 333.71 457.82 605.83 719.31 855.67 1080.3 2 1126.3 3
Punto mas bajo
4.08
8.88 20.17 29.63 40.65 53.79 63.86 75.97
1126.3 3 1109.5 4 1026.3 5 899.18 792.62 668.51 520.50 407.02 270.66
91.12 79.83 70.37 59.35 46.21 36.14 24.03
95.92
46.01
4.08
100.00 0.00
100.00 98.51
0.00
1126.3 3 100.00
TOTAL
2. Subcuenca Alameda.- Tiene un área aproximadamente de 77.80 km2, abarcando desde las altitudes 2550 m.s.n.m y 4050 m.s.n.m y un perímetro de 53.01 Km. Cuadro Nº 4.2: Áreas Á reas Parciales de la Subcuenca Alameda. ALTITUD cota mas baja m.s.n.m. Punto mas bajo 2550 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4050 Punto mas alto TOTAL
AREAS PARCIALES
AREAS ACUMULADAS
Km.2
(%)
POR DEBAJO Km.2 (%)
0.00 0.75 18.64 15.95 9.52 7.01 7.64 5.01 12.15 1.13
0.00 0.96 23.96 20.50 12.24 9.01 9.82 6.44 15.62 1.45
0.00 0.75 19.39 35.34 44.86 51.87 59.51 64.52 76.67 77.80
77.80
100.00
0.00 0.96 24.92 45.42 57.66 66.67 76.49 82.93 98.55 100.00
POR ENCIMA Km.2 (%) 77.80 77.05 58.41 42.46 32.94 25.93 18.29 13.28 1.13 0.00
100.00 99.04 75.08 54.58 42.34 33.33 23.51 17.07 1.45 0.00
3. Subcuenca Huatatas. Tiene un área
aproximadamente de 229.22 km2, abarcando desde las altitudes 2550 m.s.n.m y 4250 m.s.n.m y un perímetro de 75.25 Km. Cuadro Nº 4.3.: Áreas Á reas Parciales de la Subcuenca Huatatas. ALTITUD cota mas baja m.s.n.m. Punto mas bajo 2550 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4250 Punto mas alto TOTAL
AREAS PARCIALES
AREAS ACUMULADAS
Km.2
(%)
POR DEBAJO Km.2 (%)
0.00 1.06 8.43 10.66 15.88 19.57 31.69 30.94 40.56 58.96 11.47
0.00 0.46 3.68 4.65 6.93 8.54 13.83 13.50 17.69 25.72 5.00
0.00 1.06 9.49 20.15 36.03 55.60 87.29 118.23 158.79 217.75 229.22
0.00 0.46 4.14 8.79 15.72 24.26 38.08 51.58 69.27 95.00 100.00
POR ENCIMA Km.2 (%) 229.22 228.16 219.73 209.07 193.19 173.62 141.93 110.99 70.43 11.47 0.00
100.00 99.54 95.86 91.21 84.28 75.74 61.92 48.42 30.73 5.00 0.00
100.0 229.22 0
4. Subcuenca Yu Yucaes.- Tiene un área aproximadamente de 819.31 km2, abarcando desde las altitudes 2450 m.s.n.m y 4250 m.s.n.m y un perímetro de 142.00 Km. Cuadro Nº 4.4.: Áreas Á reas Parciales de la Subcuenca Yucaes. ALTITUD
AREAS PARCIALES
cota mas baja m.s.n.m. Punto mas bajo 2450 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4250 Punto mas alto TOTAL
AREAS ACUMULADAS POR DEBAJO
POR ENCIMA
Km.2
(%)
Km.2
(%)
Km.2
(%)
0.00 14.98 56.12 100.56 81.17 97.52 108.69 76.11 83.64 164.55 35.97
0.00 1.83 6.85 12.27 9.91 11.90 13.27 9.29 10.21 20.08 4.39
0.00 14.98 71.10 171.66 252.83 350.35 459.04 535.15 618.79 783.34 819.31
0.00 1.83 8.68 20.95 30.86 42.76 56.03 65.32 75.53 95.61 100.00
819.31 804.33 748.21 647.65 566.48 468.96 360.27 284.16 200.52 35.97 0.00
100.00 98.17 91.32 79.05 69.14 57.24 43.97 34.68 24.47 4.39 0.00
819.31 100.00
4.1.2 CARACTERISTICA CARACTERISTICAS S DE RELIEVE
El relieve de la cuenca hidrográfica tiene gran influencia sobre los factores meteorológicos meteorológicos e hidrológicos, hidrológicos, pues la velocidad de la escorrentía escorrentía superficial es determinada por la pendiente de la cuenca, mientras que la temperatura, la precipitación, la evaporación, etc. son funciones de la altitud de la cuenca. Es muy importante, por lo tanto, la determinación de las curva características del relieve de la Cuenca del Río Chacco.
a. Curva Hipsométrica El relieve total de una cuenca es descrito por análisis hipsométrico. Esto se refiere a una curva adimensional que muestra la variación con la elevación del sub área de cuenca sobre aquella elevación. La curva hipsométrica de la cuenca y subcuencas del río Chacco, presentada en la Figura Nº 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, muestra muestra el porcent porcentaje aje de área en la abscisa abscisa y porcentaje porcentaje de elevación elevación en la ordenada. La elev elevac ació ión n me medi dia a de la cuen cuenca ca es obte obteni nida da del del porc porcen enta taje je de altu altura ra correspondiente al 50 por ciento del área. La curva hipsométrica es usada cuando una variable hidrológica tal como la precipitación, cobertura vegetativa, o nevados muestra una tendencia marcada a variar con la altitud. En tales casos, la curva hipsométrica proporciona los medios cuantitativos para evaluar los efectos de la altitud. Figu Figura ra 4.1: 4.1:
Curv urva hips hipso ométr métriica de la Cuenc enca del Río Chacc acco. CURVA HIPSOMETRICA
4300 4100 3900 ) m n s m (
D U T I T L A 3700
3500 3300 3100 2900 2700 2500
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% DE AREA
Figu Figura ra 4.2: 4.2:
Curv Curva a hips hipsom omét étri rica ca de la Cuen Cuenca ca del del Río Río Alam Alamed eda. a. CURVA HIPSOMETRICA
4300 ) m 4100 n s m (3900 3700 D U T 3500 I T 3300 L A
3100 2900 2700 2500 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% DE AREA
Figu Figura ra 4.3: 4.3:
Curv Curva a hips hipsom omét étri rica ca de la Cuen Cuenca ca del del Río Río Huat Huatat atas as..
CURVA HIPSOMETRICA 4300 4100 ) m n s 3900 m ( 3700 D 3500 U T 3300 I T L A 3100 2900 2700 2500 )
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% DE AREA
Figu Figura ra 4.4: 4.4:
Curv urva hips hipso ométr métriica de la Cuenc enca del Río Yuca ucaes. es. CURVA HIPSOMETRICA
) m 4300 n4100 s 3900 m ( 3700 D3500 U3300 T 3100 I T L2900 A2700
2500 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% DE AREA
b. Altitud Mediana Es la altitud correspondiente a la ordenada media de la curva hipsométrica, 50% que divide a la cuenca en dos áreas iguales. La altitud correspondiente a este 50% del área de la cuenca y subcuencas se observa en el Cuadro Nº 4.5. c. Altitud Media Simple Viene a ser la media aritmética entre la cota más baja y la más alta de la cuenca. Se obtiene mediante la siguiente relación: ( c + cm ) H ms = M 2
Donde: Hms Hms : Alt Altit itud ud me medi dia a simp simple le CM : Cot Cota a o alti altitu tud d más más alta alta de la cuen cuenca ca Cm : Cot Cota a o alt altit itud ud má máss baja baja de la cuen cuenca ca
Los resultados de la altitud media simple de la cuenca y subcuencas se observa en el Cuadro Nº 4.5. d. Altitud Media Ponderada La variación de la altitud y la elevación media de una cuenca son también impor importan tante tess por por la influ influen encia cia que que eje ejerce rcen n sobre sobre la preci precipit pitaci ación ón,, sobre sobre las perdidas de agua por evaporación y transpiración consecuentemente sobre el caudal medio. Variaciones grandes de altitud conllevan diferencias significativas en la precipitación y la temperatura media, la cual a su vez causan variaciones en la Evapotranspiración. Para el cálculo se ha utilizado la siguiente ecuación: H =
c
( ∑ ai ci )
Donde: A H : Elevación media de la cuenca (m.s.n.m). a : área entre curvas de nivel en Km2. : elevación mediana entre dos curvas de nivel consecutivo (m.s.n.m). Los resultados de la altitud media ponderada de la cuenca y subcuencas se observa en el Cuadro Nº 4.5. e. Pendiente de la Cuenca Se utilizo el criterio del rectángulo equivalente, para poder hallar la pendiente de la cuenca y subcuencas, es decir: Donde: S : pend H iente de la cuenca. H : dS e=snivel total (cota mayor - cota menor). L : lado Lmayor del rectángulo equivalente (Km.). Los resultados de la pendiente de la cuenca y subcuencas se observa en el Cuadro Nº 4.5.
Cuadro Nº 4.5. Altitud Mediana, Altitud Media simple, Altitud media Ponderada, Pendiente de la Cuenca. CUENCA Y SUB CUENCAS
ALTITUD MEDIANA
ALTITUD MEDIA SIMPLE
ALTITUD MEDIA PODERADA
PENDIENTE DE LA CUENCA
CHACCO
3550
3516.618
3350
29.74
ALAMEDA
3060
3112.410
3300
64.81
HUATATAS YUCAES
3780 3500
3681.997 3502.047
3400 3350
56.71 31.86
e. Perfil Longitudinal Otras medidas de relieve de cuencas están basadas sobre las características de corriente y cauce. En ausencia de controles geológicos (afloramientos rocosos), el perfil longitudinal de un rió es usualmente cóncava hacia arriba, es decir, muestra un decremento persistente en la gradiente del cauce en la dirección aguas abajo, en la Figura Nº 4.5, 4.6, 4.7 y 4.8 se muest muestra ra el perfil perfil longitudinal de la cuenca y subcuencas del río Chacco. La razón para este decremento, aguas abajo, en la gradiente del cauce no es fácilmente aparente; sin embargo, se conoce que la gradiente del cauce está directamente relacionado a la fricción del fondo e inversamente relacionado al tirante del flujo. Típicamente, pequeñas corrientes de montaña tienen valores
altos de fricción de fondo (debido a la presencia de guijarros y cantos rodados en el cauce del lecho) y tirantes pequeños. Contrariamente, ríos grandes tienen comparativamente valores bajos de fricción de fondo y tirantes altos. Figura Figura 4.5: Perfil Perfil Longitu Longitudin dinal al de la Cuenca Cuenca del Río Chacco. Chacco.
PENDIENTE DEL RIO ) m 4200 n s 4000 m ( 3800 D 3600 U T I 3400 T L 3200 A 3000 2800 2600 2400
0.00 .00
1642 16421. 1.97 9710 1075 755. 5.6191 619121 21.8 .87 7 5985 985.30 .30 4972 4972.7 .78 8 2909 2909.2 .25 5 2904 2904.4 .47 7 3697 697.28 .28 807.3 07.32 2
DISTANCIA (m.)
Figura 4.6: Perfil Longitudinal de la Subcuenca de Alameda.
PENDIENTE DEL RIO 4300 4100 ) m 3900 n s m ( D U T 3700 I T L A 3500 3300 3100 2900 2700 2500
0.00
2472.22
5843.30
3020.27
1860.77 2564.58
2349.36
2280.46
DISTANCIA (m.)
Huatatas. Figura 4.7: Perfil Longitudinal de la Subcuenca de Huatatas.
2318.11
PENDIENTE DEL RIO 4300 4100 3900
) m n s m ( D U T I T L A 3700 3500 3300 3100 2900 2700 2500
0.00 .00
336 3361.03 .03 7411. 411.4 49 2969.44 .44 2867. 867.6 68 290 2903.22 .22 154 1545.66 .66 2147 147.22 289 2896.06 .06 182 1829.7 9.72
DISTANCIA (m.)
Figura 4.8: Perfil Longitudinal de la Subcuenca de Yucaes.
PENDIENTE DEL RIO 4300 4100 3900
) m n s m ( D U T I T L A 3700 3500 3300 3100 2900 2700 2500
0.00 .00
16421 6421.9 .97 71075 10755. 5.61 61 9121. 121.87 87 5985 5985.3 .30 0 4972 972.78 .78 2909 2909.2 .25 5 290 2904.47 4.47 3697 3697.2 .28 8 807. 807.32 32
DISTANCIA ( m.)
f. Pendiente del Cauce Principal La grad gradie ient nte e del del ca cau uce de un curs curso o de agu agua prin princi cipa pall es una una me medi dida da conveniente del relieve de cuenca. La gradiente del cauce obtenida de las elevaciones máximas y mínima es referida como la pendiente S1. En el Cuadro Nº 4.6, se presenta los valores calculados para la pendiente de la cuenca y subcuencas del río Chacco, en el que se puede observar que el río Chacco tiene una pendiente promedio de 3.1%. Una medida de la gradiente del cauce que toma en cuenta el tiempo de respuesta de la cuenca es la pendiente equivalente, o S1. Para calcular esta pendiente el cauce es dividida en n subtramos, y una pendiente es calculado para cada subtramo, basado en la ecuación de Taylor y Schwarz: n S 1 = 1 1 1 S + S + ...... S n En el que S1 = pendiente equivalente, n subtramos, y Sn = cada pendiente de n subtramos. 2
1
2
Pendiente de la Cuenca y Subcuencas .
Cuadro 4.6: 4.6:
CUENCA SUBCUENCAS
Y
LONG LONGIT ITUD UD RÍO (KM.)
DEL DEL
Nº DE DE TR TRAMOS
PENDIENTE
CHACCO
57.64
9
0.031
ALAMEDA
22.71
8
0.057
HUATATAS
27.93
9
0.052
YUCAES
57.64
9
0.031
g. Rectángulo Eq Equivalente Es el rectángulo que tiene la misma área y el mismo perímetro que la cuenca. En estas estas co cond ndici icion ones es tendrá tendrá el mismo mismo co coefi eficie cient nte e de co comp mpaci acida dad d Kc de Gravelius, así como también iguales parámetros de distribución de alturas, igual curva hipsométrica, etc. Se deberá tener, considerando L y l las dimensiones del rectángulo equivalente: A = L.l
(
) = 2 K
P = 2 L + 1
c
π A
L2 − L. K c
A + A = 0
π
De donde se obtiene: 2 L = K c . π . A / 2. 1 + 1 − 4 / π .K c l = K c .
A / 2. 1 −
π .
1 − 4 / π .K c
2
l L Para el caso de la cuenca del río Cachi, los valores hallados para un área de 1126.33 km2 resultó ser: L = 60.53 km. y l = 18.61 km. Cuadro 4.7. Las Características de Relieve de la Cuencas y Subcuencas. CUENCA Y SUB CUENCAS
PENDIENTE S1
CHACCO ALAMEDA HUATATAS YUCAES
0.031 0.057 0.052 0.031
Rectángulo Equivalente L (Km.) 60.53 23.14 29.98 56.49
l (Km.) 18.61 3.36 7.65 14.50
h. Forma de la Microcuenca La forma de una cuenca hidrográfica es importante debido a que influyen en el valor del tiempo de concentración, definido como el tiempo necesario para que toda la cuenca contribuya al flujo en la sección en estudio, a partir del inicio de la lluvia, o en otras palabras tiempo en que tarda el agua, desde los limites de la cuenca, para llegar a la salida de la misma. Exist Existen en vario varioss índic índices es utili utiliza zados dos para para determ determina inarr la forma forma de las cuenc cuencas, as, buscando relaciones con formas geométricas conocidas, así el coeficiente de compacidad la relación con un círculo y el facto de forma con un rectángulo.
h. Coeficiente de Compacidad Conocida Conocida también como el índice í ndice de Gravelius, es la relación entre el perímetro de la cuenca y la circunferencia de un circulo de arrea igual a la de la cuenca. Este numero adimensional que varia con la forma de la cuenca, independientemente de su tamaño, cuanto mas irregular es la cuenca, mayor será el coeficiente de compacidad. Un coeficiente mínimo igual a la unidad correspondería a una cuenca circular. Si los otros factores fueran iguales, la tendencia para mayores caudales, en la cuenca, será más acentuada cuando el coeficiente sea más próximo a la unidad. La ecuación es como sigue: K = 0.28 *
P A
Donde: K : Coeficiente de Compacidad. P : Perímetro de la cuenca, en km. A . Área de la cuenca, en Km2. Cuadro N° 4.8. Coeficiente de compacidad de la Cuencas y Subcuencas. CUENCA Y SUB CUENCAS
COEFICIENTE COMPACIDAD
CHACCO ALAMEDA HUATATAS YUCAES
1.32 1.68 1.39 1.38
DE FORMA DE LA CUENCA Ovalada Oblonga Ovalada Ovalada
4.1.3 FACTOR DE DE FORMA
El factor de forma (Kf), es la relación entre el ancho medio y la longitud axial de la cuenca. La longitud axial de la cuenca se mide siguiendo el curso del agua mas largo largo desde desde la desemb desemboc ocad adur ura a hasta hasta la cabec cabecera era mas distan distante te en al cuenca. El ancho medio se obtiene dividiendo el área de la cuenca por la longitud por la longitud de la cuenca. La ecuación es como sigue: F f =
l L
=
A L2
Donde: Kf : Factor de forma. l : Ancho medio de la cuenca, en km. L : Longitud axial de la cuenca, en Km. A : Área de la cuenca, Km2. Cuadro Nº 4.9. Coeficiente de compacidad de la Cuencas y Subcuencas. CUENCA Y SUB CUENCAS CHACCO ALAMEDA HUATATAS YUCAES
SISTEMA DE DRENAJE
FACTOR FORMA 0.34 0.15 0.29 0.25
DE
SIGNIFICADO Ligeramente achatada Muy poco achatada Muy poco achatada Muy poco achatada
4.1.4
El sistema de drenaje de la Cuenca del Río Chacco y sus subcuencas esta con co nstit stitu uido ido por por el ca cau uce prin princi cipa pall y sus sus trib tribu utari tarios os,, el es estu tudi dio o de sus sus ramificaciones y el desarrollo de sistema es importante, pues indica la mayor o menor velocidad con que el agua deja la cuenca hidrográfica.
a. Tipos de Corrientes Una manera comúnmente usada para clasificar los cursos de agua es tomar como base la permanencia del flujo con lo que se determina tres tipos: • Perennes, que contienen agua durante todo el tiempo. Intermitentes, en general, escurren durante las estaciones estaciones lluviosas y secan • Intermitentes, durante el periodo de estiaje. • Efímeros, que existen apenas durante o inmediatamente después de los periodos de precipitación. En consecuencia los tipos de corrientes encontrados en la cuenca y sub cuencas son: El río Chacco, Huatatas, Yucaes son tipos de corrientes perennes; y el río Alameda es del tipo de corriente intermitente. b. Densidad de Drenaje Una buena indicación del grado de desarrollo del sistema de drenaje, de la cuenca del río Chacco y subcuencas, esta dada por el índice llamado densidad de drenaje. Este índice esta expresado por la relación entre la longitud total, de los cursos de agua (sean estas efímeras, intermitentes perennes) de la cuenca y el área total. L
Donde: Dd Li A Cuadro Nº 4.11.
d
=
i
A
: Densidad de drenaje : Longitud total del río, en Km. : Área de la Cuenca, en km2. Coeficiente de compacidad de la Cuencas y Subcuencas.
CUENCA Y SUB CUENCAS
DENSIDAD DRENAJE
CHACCO ALAMEDA HUATATAS YUCAES
0.94 0.51 0.62 1.07
DE
SIGNIFICADO Baja Baja Baja Baja
