PRONAMACHCS – TARMA

MANEJO INTENSIVO DE MICROCUENCAS ALTOANDINAS

MIMA MUYLO - MULLUCRO

“MORFOMETRIA DE CUENCAS”

MINISTERIO DE AGRICULTURA

Edwin Zorrilla Delgado

MORFOMETRIA DE CUENCAS

ESTUDIO MORFOLOGICO DE LA CUENCA

1. DELIMITACIÓN DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA

Una cuenca hidrográfica se delimita por la línea de divorcio de las aguas, entendiéndose

por línea de divorcio la cota o altura máxima que divide dos cuencas contiguas.

Generalmente, la delimitación de la cuenca como área de estudio, en mapas o fotografías

aéreas, se hace siguiendo la línea de mayor altura o divisoria de aguas, hasta encerrar

toda el área cuyas aguas drenan a través de un colector común, en una sección o punto

considerado, que bien puede ser la desembocadura o cualquier sección de interés dentro

del cauce principal.

Cuando los límites de las aguas subterráneas de una cuenca no coincidan con la línea

superficial de divorcio, sus límites se extenderán subterráneamente hasta incluir la de los

acuíferos que confluyan hacia la cuenca deslindada por las aguas superficiales.

PROCEDIMIENTO PARA DELIMITAR UNA CUENCA

1. Obtener una carta nacional, trabajar sobre ella o sobre una papel transparente.

2. Establecer el punto de interés sobre el cual se definirá una cuenca, subcuenca o microcuenca (la

desembocadura o confluencia del río).

3. Trazar con lápiz azul, la red de drenaje, principal y los tributarios.

4. Identificar en los extremos de la red los puntos más altos (mayor cota), cerros, colinas o montañas.

Marcar estas referencias con color rojo.

5. Con la red de drenaje, los puntos de referencia más elevados en el contorno de la cuenca, se procede a

marcar con color rojo la divisoria de las aguas.

6. Para identificar la divisoria, hay que tener en cuenta el valor de las curvas a nivel y cuando ellas indican

el drenaje fuera o dentro de la cuenca.

7. Tomar en consideración algunas referencias; cuando curvas del mismo valor están muy juntas significan

una gran pendiente, pero si están muy separadas representan tierras planas. Curvas de forma cóncava

hacia arriba y valores ascendentes significan un curso de agua. Curvas de forma convexa hacia arriba y

valores ascendentes, significan un cerro o montaña.

8. Como producto final se obtiene la cuenca delimitada, la red de drenaje y se puede repetir el

procedimiento a nivel de subcuencas y microcuencas.

Fuente: World Vision

La cuenca hidrográfica - partes

c

b

a

SUB CUENCA DEL RIO SHULLCAS

MAPA BASE

1. ESTUDIO MORFOMETRICO DE LA

CUENCA

Variables útiles para:

- La caracterización física de una cuenca.

- El estudio comparativo entre varias cuencas.

- En la predicción de la respuesta hidrológica y en la producción

de sedimentos.

- En la formulación de su plan de manejo.

Tipos de variables medibles en un mapa

a. Lineales

b. Superficiales

c. De desnivel

d. Variables calculadas mediante fórmulas

A. Lineales

1. Perímetro

Es la longitud de la divisoria topográfica. Se mide a partir del

punto de salida de la cuenca ó punto de interés en el cauce.

2. Longitud del cauce principal (Lc)

Es la distancia del cauce principal desde el río receptor hasta su

naciente cerca de la divisoria. Su suma junto con la longitud de

los cauces secundarios (Lcs) da la longitud total de cauces Ltc).

Tabla 1. Clases de valores de longitud del cauce

principal

Rangos de longitud (km) Clases de longitud del

cauce

7-11 Corto

11-15 Mediano

>15 Largo

3. Longitud axial (La)

Es la longitud en línea recta del eje mayor de la cuenca.

4. Ancho medio (Am)

Es el promedio del ancho medido en varias secciones de la

cuenca. También se ha definido como el cociente entre

el área y la longitud axial.

5. Longitud total de curvas de nivel (Ltcn)

Es la suma de las longitudes de todas las curvas de nivel dentro de la cuenca.

6. Orden de corriente

Indica el grado de estructura de la red de drenaje. Se obtiene mediante la agregación de corrientes.

Tabla 2. Clases de orden de corriente

Rangos de ordenes Clases de orden

1-2 Bajo

2-4 Medio

>6 Alto

7. Número de Escurrimientos

Es la cantidad de afluentes naturales (segmentos) de la cuenca. Constituye una medida de la energía

de la cuenca, de la capacidad de captación de agua y de la magnitud de la red fluvial.

Tabla 3. Clases de valores afluentes

Rangos de escurrimiento Clases

0-170 Bajo

171-340 Medio

341-510 Alto

B. Superficiales

1. Área de la cuenca (A)

Es la superficie de la proyección de la cuenca sobre un plano horizontal del área limitada por la

divisoria topográfica en ha o km2. Se obtiene automáticamente a partir de la digitalización y

poligonización de las cuencas.

2. Área entre dos curvas de nivel (Acn)

Es la superficie proyectada sobre un plano horizontal del área entre dos curvas de nivel

consecutivas.

3. Área impermeable (Ai)

Es la superficie de las zonas rocosas o de suelo con textura de baja capacidad de infiltración.

C. De desnivel

1. Diferencia de elevación del cauce (Ecp)

Es la diferencia entre la altitud del punto más alto y

más bajo del cauce.

2. Pendiente del cauce principal

Es la inclinación promedio del cauce.

H

S = ----- (100)

L

S: Pendiente media del cauce

H: Desnivel entre los puntos más elevado y más alto.

L: Longitud del cauce

Tabla 4. Clases de valores de pendiente del cauce

(%)

Rangos de pendiente Clases

<10 Suave

10-30 Moderada

>30 Fuerte

3. Diferencia de elevación de la cuenca (Ec)

Es la diferencia en m. entre la altitud del punto más elevado en la divisoria y a la salida de la cuenca.

4. Pendiente media de la cuenca (Pm)

Es el grado de inclinación media de la cuenca. Constituye un elemento importante en el efecto del agua

al caer a la superficie, por la velocidad que adquiere y la erosión que produce.

a. Método de Alvord

Estima un valor medio para toda la cuenca o para sectores determinados.

Pm% = (Ltcn* eq * 100)/A

Pm% = pendiente media de la cuenca en porcentaje (%)

Ltcn = longitud total de curvas a nivel

eq = equidistancia de las curvas de nivel en el plano (m)

A = área en m2)

Valores altos de pendiente media indican menos oportunidad de infiltración y menores tiempos de

concentración. Las fuertes pendientes implica menor oportunidad de infiltración, mayor cantidad y

velocidad de flujo superficial, mayor fuerza de arrastre y menor recarga de agua subterránea si se

compara con una zona de pendiente baja.

b. Método Área – elevación

Este método, requiere de la medición del área de las

diferentes franjas de terreno, delimitada por las curvas de

nivel consecutivas y la divisoria de aguas.

Σ Ai * ei

Em = -------------

At

Em : Elevación media de la cuenca en metros

Ai : Área de cada franja en (km2 o m2) de acuerdo al

tamaño de la cuenca

ei : Promedio de las curvas de nivel que delimita cada

franja (km o m)

At : Área total de la cuenca en (km2 o m2)

Tabla 5. Clases de valores de elevación media (m)

Rangos de elevación Clases de

elevación

< 200 Baja

200-1000 Moderada

>1000 Alta

D. Variables calculadas mediante fórmulas

1. Densidad del drenaje (Dd)

La densidad de drenaje es la densidad de cauces por unidad de área. Refleja controles topográficos,

litológicos, pedológicos, vegetacionales y la influencia del hombre. Densidades altas significa una mayor

tendencia a producir sedimentos y escorrentía con mayor riesgo de crecidas torrenciales. Densidades bajas

se asocia con rocas resistentes y suelos impermeables

Ltc

Dd = -------

A

Dd = Densidad de drenaje (km/km2 )

Ltc = Longitud total de cauces (efímeros, intermitentes y perennes ) de la cuenca en km

A: Área de la cuenca en km2

Tabla 6. Clases de densidad de drenaje

Rangos de densidad (km/km2) Clases

<5 Baja

5-10 Moderada

>10 Alta

2. Forma de la cuenca

a. Coeficiente de compacidad (Kc) o de Gravelius

Compara la forma de la cuenca con la de una circunferencia, cuyo círculo inscrito tiene la misma área de la

cuenca en estudio. Las cuencas circulares, tienden a concentrar fácilmente la escorrentía. A mayor

coeficiente de relieve, mayor producción de sedimentos.

P

Kc = 0,28 -------

√ AKc: Coeficiente de compacidad

P: Perímetro de la cuenca

A: Área de la cuenca

Tabla 7. Clases de valores de compacidad.

Rangos de Kc Clases de compacidad

< 1.25 Redonda a oval redonda

1.25 – 1.50 De oval redonda a oval oblonga

>1.75 De oval oblonga a rectangular

oblonga

b. El coeficiente de forma (Kf)

Kf = A/La2

A = Área de la cuenca

La = Longitud axial

Este factor relaciona la forma de la cuenca con la de un cuadrado. Un valor de Kf superior a la unidad indica

el grado de achatamiento de la cuenca o el de un río principal corto, con tendencia a concentrar el

escurrimiento de una lluvia intensa, originando grandes crecidas.

Tabla 8. Clases de valores de forma

Rangos de Kf Clases de forma

< 0,2 Muy poco achatada

0,2- 0,5 Ligeramente achatada

>0,5 Moderadamente achatada

(cuadrada)

c. El índice de alargamiento (Ia)

Relaciona la longitud máxima de la cuenca en el sentido del río principal y el ancho máximo de ella medido

perpendicularmente.

Lm

Ia = -------l

Ia: Indice de alargamiento

Lm: Longitud máxima de la cuenca

l: Ancho máximo de la cuenca

Valores cercanos a 1, es propio de cuencas cuya red de drenaje presenta la forma de abanico y un río

principal corto. Valores superiores a la unidad, muestran cuencas alargadas.

Tabla 9. Clases de valores de alargamiento

Rangos de I Clases de alargamiento

<1.4 Moderadamente alargada

1.5-3.0 Alargada

>3.0 Muy alargada

3. Coeficiente de masividad (Km)

Representa la relación entre la elevación media de la cuenca y su superficie. Este valor toma valores bajos

en cuencas llanas y altos en cuencas montañosas.

Elevación de la cuenca (m )

Km = -----------------------------------------

Área de la cuenca (km2)

Tabla 10. Clases de valores de masividad

Rangos de Km Clases de masividad

< 35 Llana

35-70 Montañosa

>70 Muy montañosa

4. El tiempo de concentración (Tc)

Es el tiempo que demora en viajar una partícula de agua desde el punto más remoto hasta el punto de

interés. Corresponde al lapso entre el final de la lluvia y el momento en que cesa el escurrimiento

superficial. Algunas de las fórmulas que se emplean para el cálculo de este tiempo son las siguientes:

Kirpich: Tc= 0,06626 * (L2/s)0,385

Témez: Tc= 0,126 * (L/S 0,35)0,75

Passini: Tc= 0,023 * (A*L/S)0,5

Pizarro: Tc= 13,548 * (L2/H)0,77

Tc: Tiempo de concentración (min)

L: Longitud del cauce principal en (Km)

S: Pendiente del cauce principal (m/m)

A: Área de la cuenca (Km2)

H: Diferencia de alturas (m)

Tabla 11. Clases de tiempo de concentración (min)

Rangos de Tc Clases

< 40 Rápido

40-80 Moderado

>80 Lento

1. Orientación de la cuenca

Es la dirección geográfica según la resultante de la pendiente general. Distintos elementos pueden

relacionarse con la orientación de la superficie.

- El número de horas sol sobre las vertientes de la cuenca. Este es un elemento bastante importante en la

medida que aumenta la latitud de la cuenca. Puede ser el factor principal en el cálculo de la evaporación y

la evapotranspiración.

- La dirección de los vientos dominantes

- La dirección del movimiento de los frentes de lluvia

-Los flujos de humedad

E. Mapas diversos

2. Perfil longitudinal del cauce principal

PERFIL LONGITUDINAL RIO LA GRINGA

3. Patrones de drenaje

PATRÓN DE DRENAJE- erosionales

PATRÓN DE DRENAJE- deposicionales

PATRÓN DE DRENAJE- especiales

PATRÓN DE DRENAJE- individuales

4. Disponibilidad de agua por cuenca

MORFOMETRIAÁrea

Perímetro

Longitud de cauces

Longitud axial

Pendiente cuenca y cauces

Longitud curvas a nivel

Patrón de drenaje

Densidad de drenaje

Coeficientes de forma

Índice alargamiento

Coeficiente de masividad

Tiempo de concentración

Ancho medio

Coeficiente de relieve

Orientación

Perfil transversal Perfil longitudinal

Mapa de pendientes

Curva hipsométrica

Altitudes

Orden de corriente

Longitud vertientes

IPH

otros …