HIDROCLIMATOLOGA
Informe final
MORFOMETRIA DE LA CUENCA HIDROGRAFICA PIEDRAS BLANCAS
DANIEL RENDON MORALESLILIANA MARIA GALLEGO MARULANDAJUAN MARIANO
PERDOMO SERPA GUIDO RENE PALCHUCAN PINCHAO
INSTITUTO DE CIENCIAS FORESTALES FACULTAD DE CIENCIAS
AGRARIASUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
MEDELLN, COLOMBIA2014
Informe finalMORFOMETRIA DE LA CUENCA HIDROGRAFICA PIEDRAS
BLANCAS
PORDANIEL RENDON MORALESLILIANA MARIA GALLEGO MARULANDAJUAN
MARIANO PERDOMO SERPA GUIDO RENE PALCHUCAN PINCHAO
DOCENTEJUAN CARLOS PIEDRAHITA
TABLA DE CONTENIDO
PAG
INTRODUCCION...... 5
1. DESCRIPCION GENERAL DE LA CUENCA HIDROGRAFICA6
1.1 NOMBRE DE LA CUENCA.... 6
1.2 LOCALIZACION GEOGRAFICA.. 6
1.3 LOCALIZACION POLITICO-ADMINISTRATIVA Y JURISDICCION
AMBIENTAL. 6
1.4 LOCALIZACION VEREDAL, DESCRIPCION DE UBICACIN DE CABECERA,
SALIDA Y OTROS DATOS DE REFERENCIA. 6
1.5 CARACTERIZACION CLIMATICA.. 7
1.6 GEOLOGIA, MORFOLOGIA Y SUELOS. 7
2. PARAMETROS DE FORMA.. 9
2.1 ORIENTACION 9
2.2 AREA. 10
2.3 PERIMETRO..11
2.4 LONGITUD AXIAL.. 11
2.5 ANCHO PROMEDIO 12
2.6 COEFICIENTE DE FORMA.12
2.7 COEFICIENTE DE GRAVELIUS13
2.8 RECTANGULO EQUIVALENTE DE ROCHE13
3. PARAMETROS DE RELIEVE15
3.1 ELEVACIONES EXTREMAS..15
3.2 ELEVACION MEDIA...15
3.3 PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA.16
3.4 DISTRIBUCION ALTITUDINAL16
3.41 HISTOGRAMA DEFRECUENCIAS ALTIMETRICAS
3.42 CURVA HIPSOMETRICA
3.43 ALTIMETRIA DEL RECTANGULO DE ROCHE.
4. PARAMETROS DE DRENAJE...18
4.1 PATRON DE DRENAJE18
4.2 LONGITUD DEL RIO PRINCIPAL....18
4.3 PERFIL LONGITUDINAL DEL RIO PRINCIPAL.19
4.4 PENDIENTE MEDIA DEL RIO PRINCIPAL....19
4.5 ORDENACION DE CANALES20
4.6 RELACION DE BIFURCACION, LEYES DE NUMEROS DE RIOS, DE
LONGITUDES DE RIOS, DEL AREA DE SUBCUENCAS..20
4.7 DETERMINACION DE SUBCUENCAS (NMERO Y NOMBRE)..22
4.8 LONGITUDES TOTALES POR ORDEN DE CANALES..22
4.9 SUBCUENCAS DE ORDEN 2 Y 3...22
5. PARAMETROS DE COBERTURA VEGETAL..22
5.1 DESCRIPCION VEGETAL DE LA CUENCA22
6. CLASIFICACION CLIMATICA....23
7. AFORO DE UN CAUDAL...238. BALANCE HIDRICO
9. CONCLUSIONES.23
10 BIBLIOGRAFIA26
INTRODUCCIN
Una cuenca hidrogrfica se puede definir como un rea limitada por
el contorno en el interior del cual el agua precipitada corre por
su superficie se encuentra y pasa por un punto determinado del
cauce (Heras 1972), es decir una cuenca hidrogrfica en su forma ms
general es un sistema que lo forman componentes naturales tales
como fenmenos atmosfricos, geologa, geomorfologa y los seres vivos
con sus mltiples interacciones.La mayora de los hbitats de los
seres vivos se encuentran asentados en cuencas hidrogrficas por
ello se considera como un sistema complejo por las relaciones entre
sus elementos, de acuerdo a esto las cuencas sufren connotaciones
importantes con respecto a la funcionalidad que posean; es decir la
cuenca puede abarcar varios sistemas alternativos que pueden dar
una definicin ms especializada de cuenca, estos factores lo
constituyen subsistemas biofsicos, oferta ambiental en el rea bajo
la divisoria de aguas y caractersticas especficas de clima,
bosques, suelos, red hidrogrfica, componentes geolgicos; subsistema
econmico, disponibilidad de recursos; y subsistema social,
organizacin de las comunidades sociales. (Garca Wilealdo)La gnesis
de las cuencas hidrogrficas depende de muchos factores, sin embargo
son de especial relevancia la geomorfologa y la relacin con
entornos fluviales; es decir la morfologa regional condicionada por
procesos de sedimentacin, erosin, de positacin y transporte da
lugar a la existencia de cuencas hidrogrficas. El agua, a travs de
su capacidad de erosin y transporte de sedimentos, se comporta como
un factor relevante en el modelado de las superficies terrestres y
sus paisajes (Geraldi; 2010).Por la importancia que tienen las
cuencas hidrogrficas en muchas de las disciplinas que involucran
tanto el desarrollo humano como su preservacin es necesario
caracterizarlas; al estudio de la forma de las de estas unidades
naturales se le denomina morfometra de cuencas hidrogrficas y segn
Llamas (citado por Reyes, 2010), la forma de la cuenca es la
configuracin geomtrica tal y como est proyectada sobre el plano
horizontal y dicha forma gobierna la tasa a la cual se suministra
el agua al cauce principal, desde su nacimiento hasta su
desembocadura.La determinacin morfomtrica de una cuenca permite por
tanto relacionar variables cuantificables de una cuenca
hidrogrfica, estos parmetros a su vez presentan una estrecha
reciprocidad con mltiples factores que condicionan procesos de gran
magnitud; es decir en la morfometra se estudian diversas variables
que caracterizan la forma de una cuenca de drenaje. Estas
caractersticas desempean un papel esencial en el anlisis de
variables fsicas y de algunos componentes del ciclo hidrolgico
(erosin, infiltracin, escurrimiento, etc.) de una cuenca natural
(Strahler 1976; citado por Campo Alicia, 2011)Strahler a su vez
propone que la morfometra se podra utilizar para medir el grado de
desarrollo de una cuenca; l la considera a como un sistema
geomtrico plano, estudiado con el fin de cuantificar la evolucin,
definir el estadio en que se encuentra y evaluar su estado erosivo,
es decir la cuenca no es un cuerpo natural esttico tiene ciertos
comportamientos a lo largo de los aos que son determinados
generalmente por fenmenos geolgicos en el sistema.Para realizar un
estudio morfo mtrico se deben considerar bsicamente algunas
propiedades que pueden definir una cuenca; entre ellos estn los
parmetros de forma, relieve, drenaje, coberturas vegetal y clima
caracterstico.En el anlisis morfo mtrico de la cuenca de la
Quebrada Piedras Blancas tuvo como principal objetivo generar los
fundamentos para relacionar los principales parmetros de la cuenca
hidrogrfica, adems de proveer un acercamiento a los conceptos ms
relevantes y de especial incidencia en los mltiples factores que en
su conjunto definen un ecosistema.
MORFOMETRIA DE LA CUENCA HIDROGRAFICA PIEDRAS BLANCAS
1. DESCRIPCIN GENERAL DE LA CUENCA 1.1. NOMBRE DE LA CUENCA
Cuenca Hidrogrfica Piedras Blancas
1.2. LOCALIZACIN GEOGRFICA Y PLANCHAS TOPOGRAFICAS
1.3. LOCALIZACIN POLTICO-ADMINISTRATIVA Y JURISDICCIN
AMBIENTAL
La cuenca hidrogrfica Piedras blancas pertenece al corregimiento
de Santa Elena que se encuentra ubicado al oriente del municipio de
Medelln. Esta cuenca presenta una orientacin sur -norte.Limita al
norte con el rio Medelln, al oriente y al sur con el municipio de
guarne y la parte alta de la cuenca de Santa Elena, al occidente
con las cuencas de las zonas nororiental del municipio de Medelln y
parte del municipio de Bello y Copacabana. La cuenca de la quebrada
Piedras Blancas se localiza en jurisdiccin del departamento de
Antioquia, sobre el costado occidental de la Cordillera Central,
las coordenadas de la cuenca son Greenwich 11,131 ecuador 111,319 y
los rangos latitudinales y longitudinales son 6 11. 89 y 74
929.17.
La cuenca de piedras blancas esta sobre suelos residuales
derivados de anfibolita y dunita, la anfibolita presenta diques de
cuarzo el cual se encuentra rellenando fracturas, y en algunos
lugares aparecen como rocas grandes o montculos fragmentados
producto de la meteorizacin. La anfibolita por procesos de
meteorizacin ha producido un perfil de suelo residual de
aproximadamente 30 metros de espesor. La dunita se encuentra en
zonas de falla con la anfibolita y forman perfiles de suelo de ms
de 15 metros pero esto ocurre solo en el 4.4 % del rea de la
cuenca. Adems se encuentra una cobertura de cenizas volcnicas con
espesores entre uno y dos metros infra yacida por saprolitos de
dunita y anfibolita. (CORANTIOQUIA)
La cuenca posee su nacimiento dos ramales de importancia entre
ellos est la quebrada el Rosario o Perico y el ramal vila en la
cota de 2393, estos ramales toman el nombre de quebrada piedras
blancas. Esta al llegar a la cota de 2350 llega al embalse piedras
blancas el cual pertenece a EPM y abastece el acueducto de algunas
zonas del municipio de Medelln.Se encuentra sobre suelos residuales
derivados de anfibolita y dunita que generan una cobertura de
cenizas volcnica entre uno y dos metros de espesor.
(CORANTIOQUIA)En la cuenca generalmente se aprecia una topografa
suave de colinas bajas redondeadas, la pendiente media de la cuenca
es del 17.94%. La cuenca por presentar algunos lugares con bosque
natural y plantado, permite una baja actividad erosiva.En cuanto a
la climatologa del lugar la temperatura promedio anual es de 14.5C,
la precipitacin se presenta entre 1600 2.500 mm. Los periodos de
elevadas precipitaciones ocurren en los meses de abril a mayo y de
octubre a noviembre. La temperatura mxima promedio del ao es de 20
C y la mnima es de 5 C, podemos decir entonces que en general en la
cuenca predominan condiciones climticas de alta precipitacin y
bajas temperaturas. Segn la clasificacin de Holdrige la zona de
vida de este lugar es Bosque Hmedo Montano Bajo.1.4. LOCALIZACIN
VEREDAL, DESCRIPCIN DE UBICACIN DE CABECERAS, SALIDAS Y OTROS DATOS
DE REFERENCIA
La Cuenca Piedras Blancas tiene como afluentes principales: El
Salado, El Rosario, vila y Matasano en sus veredas; Piedra Gorda,
Mazo, Barro Blanco y Piedras Blancas. La Cabecera de la cuenca la
encontramos en la parte sur, en las alturas mximas que corresponde
a los 2600 msnm.La Desembocadura se encuentra en la parte Norte de
la cuenca que desemboca en el embalse de piedras blancas en la
altura mnima que corresponde a los 2350 msnm.
1.5 CARACTERIZACIN CLIMTICA
Esta parte de estudio en su conjunto constituye una de las
actividades medulares, ya que es aqu donde se determina la cantidad
de agua pluvial que se produce en la cuenca, as como la magnitud de
los volmenes que fluyen por los cauces de las corrientes
principales. La Geomorfologa de la Cuenca hace una descripcin
amplia de las caractersticas de la zona en estudio desde el punto
de vista hidrolgico, geolgico, edafolgica y el tipo de cubierta
vegetal el cual influye en los escurrimientos del agua pluvial, a
lo que se denomina anlisis de precipitacin. La elevacin de la
cuenca tiene que ver con la distribucin temporal del agua pluvial
en la zona en estudio, mediante el anlisis de esta distribucin se
pueden definir los eventos de diseo para ciertos periodos de
retorno.
1.6 GEOLOGA, MORFOLOGA Y SUELOS
En general, su composicin fisiogrfica muestra una topografa
suave, de colinas bajas redondeadas y pequeos valles regados por
quebradas, con pendiente promedio de 3,57 %.Entre los aspectos
geomorfolgicos ms importantes, es la formacin de suelos residuales
a partir de CENIZAS VOLCANICAS, provenientes del Nevado del Ruiz y
probablemente del Nevado del Tolima. Otros suelos, evolucionaron a
partir del Batolito Antioqueo.Otras caractersticas de los Suelos,
es que predominan los NO saturados, cidos, con alto contenido de
materia orgnica, de buenas propiedades fsicas desarrolladas a
partir de cenizas volcnicas. Dominan texturas finas a medianas con
colores rojizos. Son suelos bien drenados, profundos, de acidez
variable, pobres en nutrientes con baja fertilidad.
2. PARAMETROS DE FORMA
2.1. ORIENTACIN
Para la determinacin de la orientacin de la cuenca se tom como
referencia la cabecera de esta, es decir la parte ms alta, donde
comienza el rio principal. Teniendo en cuenta el Norte se estableci
que la orientacin es de Sur-Norte.
2.2. REA
Se encuentra sobre suelos residuales derivados de anfibolita y
dunita que generan una cobertura de cenizas volcnica entre uno y
dos metros de espesor. (CORANTIOQUIA)
Tabla 1 rea total de la cuenca rea Malla de puntos
2172,6 ha
2.3. PERMETRO
Se calcul utilizando un instrumento llamado odmetro. Al trazar
con l la divisoria de aguas se obtuvo una medida aproximada del
permetro de la cuenca.
Tabla 2 .PermetroPermetro odmetro
21.84Km
2.4. LONGITUD AXIAL Es la distancia entre el punto de salida y
la cabecera de la cuenca de manera paralela al drenaje principal,
para hallar este parmetro de forma se traz una recta anloga al rio
principal y se midi la longitud.
Tabla 3 .Longitud axialLongitud axial6.864Km
2.5. ANCHO PROMEDIO
Se obtiene como un valor promedio de varias mediciones
perpendiculares al rio principal. Tabla 4. Ancho PromedioANCHO
PROMEDIOKm
2.6. COEFICIENTE DE FORMA
Kc: Factor de forma A: rea de captacin L: Longitud axial de la
cuencaEs la relacin entre el rea de la cuenca y el cuadrado de su
longitud.Este parmetro mide la tendencia de la cuenca hacia las
crecidas rpidas y muy intensas a lentas y sostenidas, segn sus
comportamientos, si tiene a valores extremos grandes o pequeos
respectivamente. (Reyes ,2010)
Tabla 5. Coeficiente de forma COEFICIENTE DE FORMA1.12
Se podra concluir entonces que la cuenca tendera a formar
crecidas en un evento de precipitacin intenso ya que su valor se
aleja de la unidad.
2.7. COEFICIENTE DE GRAVELIUS (1,311)
Se trata de un indicador adimensional de la forma de la cuenca
basado en el permetro de la cuenca con el rea de un circulo igual
al de la cuenca ( circulo equivalente ).
Se de finen diferentes rangos para medir la similaridad de las
cuencas conformas redondas:CLASE KC1: rango entre 1 y 1.25
corresponde de a forma redonda a oval redonda.CLASE KC2: rango
entre 1.25 y 1.5, corresponde a forma oval redonda a oval
oblongaCLASE KC3: rango entre 1.5 y 1.75, corresponde a forma oval
oblonga a rectangular oblonga De la cuenca Piedras Blancas se puede
deducir que pertenece a la clase KC2 por lo tanto su tiempo de
respuesta es mediano ya que mientras ms se acerque a la unidad, su
tiempo de respuesta tendr menor tendencia a concentrar altos
volmenes de agua en una cuenca (ver tabla 6)
Tabla 6. Coeficiente de GraveliusCOEFICIENTE DE
COMPACIDAD1.311
2.8. RECTNGULO EQUIVALENTE DE ROCHE
Es una transformacin geomtrica en virtud de la cual se asimila
la cuenca a un rectngulo que tenga el mismo permetro y superficie y
por tanto igual coeficiente de Gravelius.
Este clculo asemeja la forma de la cuenca a un rectngulo
equivalente lo que produce una sobre estimacin el rea.RECATANGULO
DE ROCHE 2847.76 ha
SOBRE ESTIMACION 675.16 ha
3. PARAMETROS DEL RELIEVE
Determinar cmo es el relieve es de suma importancia para la
hidrologa debido a la influencia que ejerce sobre las cuencas.
3.1. ELEVACIONES EXTREMAS
Corresponden a las elevaciones representativas de la cuenca es
decir, la elevacin mnima y mxima presente. La cota mxima se obtuvo
en la cabecera de la cuenca y la mnima en el desage que se ubicaba
en el embalse Piedras Blancas.
Elevacin Mxima2590m
Elevacin Mnima2350m
3.2. ELEVACIN MEDIA
Tabla 7. Elevacin media la cuenca
4. Curvas de nivelrea de franja ( m2)Elevacin promedio
(m)Ep*Af
2350-23803708002365876942000
2380-2410142920023953422934000
2410-2440688320024251.669*1010
2440-2470577800024551.41*1010
2470-2500433080024851.076*1010
2500-2530286920025157216038000
2530-256072720025451850724000
2560-25903600002575927000000
Total227484005.5843638*1010
ELEVACION MEDIA2454.83 m
La elevacin media se obtuvo por el mtodo de rea de elevacin el
cual consiste en calcular el rea entre las cotas o curvas de nivel
y luego determinar el producto del promedio de las altitudes de
cada cota y el rea de las curvas, estos resultados se suman y se
divide por el rea total.
3.3 PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCALa pendiente de una cuenca, se
obtiene al elegir aleatoriamente una serie de puntos dentro de la
divisoria. Se traza una lnea entre 5 curvas de nivel diferentes y
se calcula el desnivel, es decir la diferencia entre cota mayor y
cota menor (en este caso el desnivel fue 40m). Se mide la longitud
de la lnea trazada con una regla y esta distancia se convierte a la
escala.Ejemplo:Cotas2400-2360= 40 m de desnivel144m en la escala
Luego se desarrolla lo siguientes clculos:= 0.27 = 27.77%
Tabla 8. Pendiente Media de la cuencaPuntos escogidosCurvas de
nivel% de pendiente
12400-236027.77
22490-245017.54
32440-240013.88
42520-248019.60
52480-244012.82
62500-246015.87
72470-243018.51
82500-246017.54
Similarmente se procedi con los otro puntos escogidos, y se
realiz un promedio de los porcentajes obtenidos, de donde resulta
que la pendiente media de la cuenca es: 17.94%
3.4 DISTRIBUCION ALTITUDINAL 3.4.1 HISTOGRAMA DE FRECUENCIAS
Tabla 9. Clculos para histograma de frecuencias
Curvas de nivel% de rea
2350-23801,63
2380-24106,28
2410-244030
2440-247025
2470-250019
2500-253013
2530-25603
2560-25902
Grafica 1. Histograma de Frecuencias Altimtricas
3.4.2 CURVA HIPSOMETRICA Proporciona una informacin sintetizada
sobre la altitud de la cuenca. Los datos de la elevacin son
significativos, sobre todo para considerar la accin de la altitud
en el comportamiento de la temperatura y la precipitacin. La curva
hipsomtrica refleja la con precisin el comportamiento global del
altitud de la cuenca y la dinmica del ciclo de erosin.
Tabla 10. Clculos para curva hipsomtricaCurvas de nivelElevacin
promedio (Km)rea de franja (Ha)% de rea %Acumulado
2350 23802.36537,081,63100
2380 24102.395142,926,2898
2410 24402.425688,323092
2440 24702.455577,82562
2470 25002.485433,081936
2500 25302.515286,921317
2530 25602.54572,7235
2560 25902.5753622
Grafica 2. Curva hipsomtrica
3.4.3 ALTIMETRIA DEL RECTANGULO DE ROCHE
Con este mtodo se realiza una comparacin del rea de la cuenca
con un rectngulo semejante, con la ecuacin anterior se encuentra el
lado menor (L1) reemplazando en ella el rea hallada entre las cotas
dichos resultados se promedian de ah se obtiene:
L1: 1393.9525
Con esta ecuacin se encuentra el lado mayor del rectngulo, se
reemplaza el rea de franja entre cotas y luego se realiza una
sumatoria de los datos. De lo que se obtiene: L2: 15869.93 Tabla
11. Altimetra del rectngulo de RocheCurvas de nivelrea de franja
(m2)L1 (m)L2(m)
2350-2380370800563.09274.68
2380-241014292001105.491689.03
2410-244068832002426.093706.69
2440-247057780002222.802813.67
2470-250043308001924.402940.19
2500-253028692001566.362393.16
2530-2560727200788.561204.81
2560-2590360000554.83847.70
Total22748400Promedio: 1393.9525 = 15869.93
Luego se multiplica L1* L2 de donde resulta 22121928.6 m2
Con este resultado podemos ver que el rea obtenida con este
mtodo es relativamente semejante al obtenido por el mtodo de malla
de puntos entre cotas.L2 L1Cambio de escala de metros a centmetros
10 cm 15869.93m1cm XDe donde X= 1586.993m1: 1586.993 Escala X
1393.9525 mX = 1393.9525 / 15869.93 = 0.87 cm
4. PARAMETROS DE DRENAJEReflejan la dinmica de la cuenca, la
estabilidad de la red hidrogrfica y el tipo de escorrenta de
superficie, as como de la respuesta de la cuenca a una
precipitacin.
4.1 PATRON DE DRENAJECuando la escorrenta se concentra, la
superficie terrestre se erosiona causando canales de drenaje; el
clima, el relieve, y la estructura geolgica influyen en el patrn de
drenaje (Trujillo, 2010); se puede afirmar que la cuenca presenta
un patrn de drenaje dendrtico.
4.2 LONGITUD DEL RIO PRINCIPALLongitud del rio principal =8,76
km
4.3 PERFIL LONGITUDINAL DEL RIO PRINCIPAL Tabla 12. Perfil
longitud del rio principalCurvas de nivelElevacin promedio
(Km)longitudes del rio% longitud% Acumulado
2350 23802.365180023,25581395100
2380 24102.395264034,1085271376,74418605
2410 24402.425156020,1550387642,63565891
2440 24702.455132017,0542635722,48062016
2470 25002.4853003,8759689925,426356589
2500 25302.5151201,5503875971,550387597
Total7740
Grafica 3. Perfil longitudinal del Rio principal.
4.4 PENDIENTE MEDIA DEL RIO PRINCIPAL Se obtiene con la
siguiente ecuacin.
PENDIENTE MEDIA = 2.73 %
4.5 ORDENACION DE CANALESUn sistema diferente de clasificacin de
tipos de ros se basa en la forma de ramificarse el ro en cualquier
cuenca hidrogrfica. Los tipos se han clasificado de acuerdo con su
orden en una jerarqua que se define como sigue: ros de primer orden
son los que no tienen afluentes; los de segundo orden se forman al
unirse los de primer orden; los de tercer orden se forman al unirse
los de segundo y as sucesivamente.
En su forma original el sistema consista en que una cuenca de
cada clase se prolongaba hacia el manantial de manera que el canal
principal se extenda continuamente desde el manantial hasta la
desembocadura (Horton, 1945). Posteriormente se hicieron
modificaciones del sistema que anularon esta idea a favor de la
clasificacin ms simple de todos los ros del mismo orden en una
clase (Strahler, 1957).
Tabla 13. Ordenacin de canales ORDENNUMERO DE CANALESLONGITUDES
TOTALES (m)
131054480
27219320
31411520
449960
513963
4.6 RELACION DE BIFURCACION, LEYES DE NUMEROS DE RIOS, DE
LONGITUDES DE RIOS, DEL AREA DE SUBCUENCAS
Relacin de Bifurcacin de los ros segn su orden
La relacin de bifurcacin es definida como la relacin entre el
nmero de canales de un orden dado (n) y el nmero de canales del
orden inmediatamente superior (n+1). Esta relacin fue determinada
segn la siguiente ecuacin , donde: Ni es el nmero de canales de
orden i y Ni+1 es el nmero de canales de orden i+1.
Donde Rb es la relacin de bifurcacin, Ni = nmeros de canales de
orden i y nmero de canales del orden siguiente. Resolviendo la
ecuacin tenemos, la relacin para los canales de orden 1 y 2 as:
Orden 1:Ni= 310Ni+1=72Por tanto,
Orden 2:Ni= 72Ni+1=14
Por tanto,
Orden 3:Ni= 14Ni+1=4
Por tanto,
Orden 4:Ni= 4Ni+1=1
Por tanto,
Relacin de Longitud de los Ros (Rl)
Se realiza un procedimiento igual al de bifurcacin, pero en este
caso se usa la longitud de los ros, as:
Relacin de longitud para los ros de orden 1:Ni= 54480 mNi+1=
19320 mPor tanto,
Relacin de longitud para los ros de orden 2:Ni= 19320 mNi+1=
11520 m
Por tanto,
Relacin de longitud para los ros de orden 3:Ni= 11520 mNi+1=
9960 m
Por tanto,
Relacin de longitud para los ros de orden 4:Ni= 9960 mNi+1= 3963
m
Por tanto,
Relacin del rea de las subcuencas (Ra)
Se realiza como los dos clculos anteriores, relacionando en este
caso el rea de las subcuencas, as:
Relacin del rea de la subcuenca para los ros de orden 1:Ni=
1264.500 m2Ni+1=167.500 m2Por tanto,
Relacin de longitud para los ros de orden 2:Ni= 167.500
m2Ni+1=2565.000 m2
4.7 DETERMINACION DE LAS SUBCUENCAS (NMERO Y NOMBRE) Subcuencas
de orden 3Q. Piedra gordaQ. Piedras blancas o vila Q. La
guruperitaQ. Chorro hondo o clarnQ. de la finca la playa
4 Subcuencas de orden 4Q. El encanto Q. Piedras blancas o avila
Q. Chorro hondo o Clarin
5 Cuenca de orden 5Q. Piedras blancas
5. PARAMETROS DE COBERTURA VEGETAL 5.1 DESCRIPCION VEGETAL DE LA
CUENCALa cobertura vegetal se puede definir como el manto de
especies vegetales que cubre a la superficie de un terreno que
puede contener una gran variedad de especies vegetales que tienen
caractersticas fisionmicas diferentes; una zona puede tener un alto
grado de intervencin humana lo que puede ocasionar un
desplazamiento total de la vegetacin por obras civiles, lo que trae
consigo un comportamiento radicalmente en el sistema de coberturas
anterior.Las diferentes coberturas vegetales que puede tener una
zona se deben principalmente al uso que se hace de un territorio;
por ello este manto vegetal puede variar considerablemente y como
consecuencia el comportamiento del sistema es diferencial entre
cuencas, sobretodo en la relacin que se tiene con el recurso
hdrico. Por ejemplo el conocimiento de la influencia de los bosques
sobre los diferentes aspectos del agua del suelo ha sido de
importancia significativa en la evaluacin del papel del bosque
sobre el ciclo hidrolgico, estudios sobre el comportamiento del
agua en el suelo bajo diferentes coberturas vegetales, concluyendo
que el nivel fretico es ms bajo en reas con bosque que en reas sin
cobertura vegetal, esta caracterstica de los bosques no se debe
precisamente a su gran capacidad de evapotranspiracin sino que
provee una dinmica especial al agua del suelo debido a la
permeabilidad comparada de los suelos sin cobertura.
Para el anlisis de cobertura en la cuenca de la quebrada piedras
blancas se us el mtodo del paisajismo; el cual consta en recorrer
la cuenca e ir observando los cambios de cobertura a lo largo del
camino hasta llegar a una zona donde se tenga una visin panormica
de la cuenca. En este terreno se utilizan tanto instrumentos como
puntos de referencia para ubicarse, con ayuda del mapa,
espacialmente en la cuenca. Teniendo en cuenta que la cuenca de la
quebrada piedras blancas fue aprovechada en el ao 1952 para
construir el embalse de piedras blancas; aunque segn las
estimaciones el embalse ya cumpli su vida til an sigue abasteciendo
a una pequea poblacin del Municipio de Medelln; del anlisis de
cobertura vegetal (tabla) se puede deducir que bsicamente los
terrenos de esta cuenca se utilizan como zonas de recreo y
conservacin del embalse.
La regin de la cuenca piedras blancas sufri un proceso de
reforestacin con especies forneas para la evitar la pronta
colmatacin del embalse, las otras coberturas como los rastrojos son
restos de la actividad de los seres humanos en el terreno, los
bosques secundarios tempranos ocupan una pequea proporcin del
terreno y los terrenos para ganadera y cultivos son utilizados por
pocos habitantes de la zona sin fines de produccin masiva.
6. CLASIFICACION CLIMATICASe realiz con el sistema de
clasificacin de Holdrige para tal ubicacin se utiliz la
precipitacin, altitud y evapotranspiracin; el resultado fue bosque
hmedo montano bajo.
7. AFORORO DE UN CAUDAL DefinicinAforar el agua es medir el
caudal del agua. ImportanciaLa medicin o aforo de agua del ro o de
cualquier curso de agua es importante desde distintos puntos de
vista, como:
Saber la disponibilidad de agua con que se cuenta.Distribuir el
agua a los usuarios en la cantidad deseada.Saber el volumen de agua
con que se riegan los cultivos.
Mtodos de aforo.Son varios los mtodos que se pueden emplear para
aforar un caudal, la mayora basados en la determinacin del rea de
la seccin y la velocidad, para lo cual se utiliza la frmula:Q= A x
V
Dnde:
Q: Caudal (m3/s)A: rea de la seccin transversal (m2)V: Velocidad
(m/s)Los mtodos ms utilizados son: aforo con correntmetro, aforo
con flotadores y utilizando vertederos
El aforo de un ro se hace en una seccin transversal del curso de
agua que responde al nombre de seccin de control.A continuacin se
presenta ciertos criterios para tener en cuenta a la hora de
realizar un aforamiento:1) El tramo del ro que se escoja para medir
el agua debe ser recto.2) La seccin de control debe estar ubicada
en un tramo en el cual el flujo sea calmado y, por lo tanto, libre
de turbulencias.3) El cauce del tramo recto debe estar limpio de
malezas o matorrales, de piedras grandes, bancos de arenas, etc.
para evitar imprecisiones en las mediciones de agua. 4) El lugar
debe ser de fcil acceso para realizar las mediciones.
Aforo con flotadores- Se debe seleccionar un tramo recto del
cauce, limpio y libre de interferencias que puedan entorpecer el
procedimiento- Determinar el ancho del cauce, a continuacin se
toman distancias correspondientes al doble del ancho del cauce a
lado y lado del tramo debidamente marcado con una cuerda.- Calcular
el rea de la seccin transversalEl rea se calcula como la sumatoria
de las reas de las figuras irregulares resultantes, ya sea por el
mtodo de malla de puntos o utilizando las formulas de las figuras
conocidas que resulten.Para medir la velocidad, se coge un tramo
recto del curso de agua y se deja caer el flotador al inicio del
tramo que est debidamente sealado y se toma el tiempo inicial t1;
luego se toma el tiempo t2, cuando el flotador alcanza el extremo
final del tramo que tambin est debidamente marcado; y sabiendo la
distancia recorrida y el promedio del tiempo en que el flotador
alcanz el extremo final del tramo, se calcula la velocidad del
curso de agua segn la siguiente formula:
V = D / T Dnde: V = VelocidadD = distanciaT = Tiempo que tarda
el flotador en llegar de un extremo al otro.
Clculo del caudal:
Q = V x A
Mtodo del correntmetro
La medicin del caudal con el correntmetro se realiz en la seccin
previamente ubicada para la medicin con el flotador.
8. BALANCE HIDRICO
El balance hdrico es uno de los aspectos ms relevantes en el
estudio de los ecosistemas; especficamente para la hidrologa es de
gran importancia en la determinacin de las posibilidades de la
cuenca de captacin como reservorio de aguas superficiales y a la
vez en la cuantificacin de las prdidas totales de agua por
evapotranspiracin. (Ramirez Carlos Julio, 1990)El balance hdrico
por tanto caracteriza diferentes regiones donde el comportamiento
de las diferentes relaciones entre elementos incidentes sobre un
determinado ecosistema puede ser extremadamente variable o
medianamente uniforme; como lo afirma Ramrez cuando asegura que la
climatologa utiliza el balance hdrico en la descripcin y
clasificacin de los diferentes climas de la tierra y a la vez como
un indicador del potencial climatolgico de un lugar, para el
establecimiento de las distintas especies vegetales.Bsicamente el
balance Hdrico tiene en cuenta ciertos elementos que son
fundamentales para establecer las caractersticas del sistema,
generalmente las relaciones se dan entre fenmenos atmosfricos,
especies vegetales y el Suelo; especficamente son determinantes la
precipitacin y la evapotranspiracin por ello una de los mejores
mtodos para conocer el rgimen hdrico de una regin es por medio de
un balance Hidroclimtico (BHC) el cual se refiere a las entradas de
agua por lluvia y evapotranspiracin en un sistema lo que implica
conocer la humedad del suelo y as saber el exceso o dficit a lo
largo de una temporada (Kerkeides P ,1996; citado por Ruiz
lvarez)Desde una perspectiva general se podra afirmar entonces que
una de las principales variables contempladas dentro de un
ecosistema reside sobre la dinmica del agua y por ello conocer las
relaciones hdricas de un ecosistema tiene como objetivo primordial
conocer el ciclo hidrolgico y a predecir cambios en el rgimen de
los ros y arroyos (Marni Mario y Piccolo Mara, 1999)
Estimacin del balance Hdrico:En general se tiene en cuenta la
relacin Atmsfera vegetal suelo con variables que inciden
fuertemente en el comportamiento del agua en cualquiera de sus
fasesPara los fenmenos atmosfricos se tienen en cuenta variables
como la Biotemperatura y Precipitacin. Los vegetales influyen en la
dinmica del agua utilizndola en sus procesos bioqumicos
principalmente y para el balance hdrico se describe su relacin con
el agua como evapotranspiracin potencial, mxima cantidad de agua
que volver a la atmsfera a partir de una superficie completamente
cubierta de vegetacin, en crecimiento activo, suponiendo que las
plantas tienen el agua necesaria para cubrir sus necesidades y la
evapotranspiracin Real es la cantidad de agua que verdaderamente
retorna a la atmosfera dependiendo de la cantidad de agua
disponible en el suelo.Mientras el agua se relaciona con el suelo
bajo la infiltracin que es bsicamente la velocidad con la que el
agua entra al suelo, y como parmetro principal de esta dependen
otras variables como la humedad en el suelo, retencin de agua, y
escorrenta principalmente. A continuacin se presenta una tabla, en
donde se observan los coeficientes para determinar la
evapotranspiracin potencial en una escala temporal especfica.
Tabla 13. Coeficientes para determinar la evapotranspiracin
potencialK ao58,93
K mes (30)4,84
K mes (28)4,56
K mes (31)5
Para calcular la Evapotranspiracin real se debe considerar en
primer lugar las relaciones entre precipitacin y evapotranspiracin
potencial, esta determinar si un suelo se encuentra con exceso o
dficit de agua, posteriormente se relaciona el registro acumulado
de los datos de los meses que han indicado exceso de agua y se
relaciona con la capacidad mxima de almacenamiento de agua en el
suelo, el cual se interpreta como la saturacin de agua del espacio
de micro y meso poros en el suelo, la cual est definida con una
proporcin que depende de la clasificacin en el sistema de Holdridge
en el cual se encuentre un ambiente y su precipitacin anual (tabla
14)
Tabla 14.Relacin entre la precipitacin y las zonas de vida para
determinar la capacidad mxima de retencin de agua en el
suelo.10%*precipitacin anualPisos basal tropical, piso
premontano
7,5% * precipitacin anualMontano bajo, montano, Subalpino,
alpino, Nival
Para determinar la evapotranspiracin real en los meses que han
sufrido dficit de agua se determina la diferencia entre el
contenido de humedad del mes inmediatamente anterior y el dficit de
precipitacin de dicho mes; en tanto el caudal de escorrenta se
determina con la diferencia entre el contenido de humedad y el
exceso de agua del suelo. En general si el exceso de agua alcanza a
cumplir la cantidad mxima de agua retenida por el suelo la
evapotranspiracin real equivaldra a la evapotranspiracin real y si
la mxima capacidad de almacenamiento del suelo alcanza a suplir el
dficit hdrico entonces la evapotranspiracin real sera igual que la
evapotranspiracin potencial.
Tabla 15. Balance hidrico detallado segn Holdridge
VARIABLESENEFEBMARABRMAYJUNJULAGOSEPOCTNOVDICAO
1Biotemperatura
(C)14,915,115,215,615,615,715,515,415,114,514,514,715,1
2Evaporacin potencial
(mm)74,568,867675,5787677,57773,0872,570,1873,5892,62
3Precipitacin
(mm)51,678,2132,3233,2242,4144,1133,6173,9213,1260206,695,91964,9
4Evapotranspiracin real
(mm)74,568,867675,5787677,57773,0872,570,1873,5869,72
5Exceso de agua
(mm)09,3456,3157,7164,468,156,196,9140,02187,5136,422,41095,18
6Recarga de agua del suelo (mm)09,3413,5600000000022,9
7Reduccin de agua del suelo (mm)22,90000000000022,9
8Humedad en el suelo al final del mes
(mm)124,46133,8147,4147,37147,4147,37147,37147,4147,37147,4147,4147,37144.331
9Escorrenta total
(mm)0042,74157,7164,468,156,196,9140,02187,5136,422,41072,28
10Dficit de humedad del suelo a fin de mes
(mm)22,913,56000000000036,46
11Dficit de precipitacin al final del mes
(mm)22,90000000000022,9
12Dficit de humedad total (mm)68,713,56000000000059,36
Grafica 4. Blance hidrico
CONCLUSIONES Una cuenca hidrogrfica es un sistema que involucra
factores biticos y abiticos fundamentales, se define a travs del
tiempo por medio de la interaccin de procesos fluviales y
geomorfolgicos y son unas de las bases esenciales para asentar un
ecosistema.
La morfometra de cuencas hidrogrficas es un mtodo para
caracterizar algunos elementos de las mismas que son sustanciales
para estudiar procesos que son de gran inters en diversas reas de
estudio.
Los parmetros en su conjunto definen diferentes coeficientes que
en su respectiva escala definen caractersticas como el tiempo de
respuesta; en la cuenca piedras blancas se demuestra que su tiempo
de respuesta es mediano por su valor de 1,44
Los parmetros de forma son indicadores del estado de la cuenca,
La cuenca piedras blancas se mostr en un estado de equilibrio dado
que la curva hipsomtrica se muestra proporcionada y la pendiente de
su relieve no significativamente empinado.
La cuenca estudiada presenta un patrn de drenaje dendrtico; es
decir a lo largo de toda su extensin la cuenca presenta una
corriente principal bien definida con distintos tributarios que se
jerarquizan con referencia a esta corriente, esto causa que se
presenten varias subcuencas con una corriente principal de menor
orden que la corriente de la cuenca.
El balance hdrico de la regin de piedras blancas mostr que el
sistema obtiene las caractersticas necesarias para autorregularse
hdricamente, es decir suplir las deficiencias que se puedan dar en
un momento determinado del ao hidrolgico
BIBLIOGRAFA
CAMPO, Mara Alicia y ALDALUR Nlida Beatriz. 2011. Morfometra
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4.1. DISTRIBUCIN ALTITUDINAL
Histograma de frecuencias altimtricas
Tabla 7. Parmetros para el histograma de frecuencias
altimtricas.Cotarea (%)
1730-17400,73
1740-17602,61
1760-17807,32
1780-18005,85
1800-18206,69
1820-18406,27
1840-18607,53
1860-18806,58
1880-19006,69
1900-19208,37
1920-19408,99
1940-19608,16
1960-19807,42
1980-200011,2
2000-20205,54
2020-20402,19
2040-20602,39
2060-20800,41
Figura 3. Distribucin altitudinal en la cuenca de la quebrada
San Joaqun.
Curva Hipsomtrica
Se calcula con los parmetros que se expresan en la tabla 8.
Tabla 8. Parmetros para la distribucin altitudinal.Curva de
nivelElevacin promedio (m)rea de la franja (Km2)%
2080-2060207017,50,7
2060-20402050803,1
2040-2020203033012,9
2020-20002010542,521,2
2000-1980199071027,7
1980-1960197087033,9
1960-19401950106041,3
1940-192019301217,547,5
1920-190019101377,553,7
1900-188018901577,561,5
1880-186018701792,569,9
1860-184018501987,577,5
1840-18201830216584,4
1820-180018102332,590,9
1800-17801790246596,1
1780-176017702517,598,1
1760-17401750255599,6
1740-173017352565100,0
Figura 4. Curva hipsomtrica.
5. PARMETROS DE DRENAJE
Reflejan la dinmica de la cuenca, de la estabilidad de la red
hidrogrfica y del tipo de escorrenta de superficie, as como de la
respuesta de la cuenca a una precipitacin
5.1. PATRN DE DRENAJE
Segn los diagramas propuestos en clase, la cuenca de la quebrada
San Joaqun obedece a un patrn de drenaje Dendrtico.
5.2. LONGITUD DEL RO PRINCIPAL
Lo estimamos directamente en el mapa con la ayuda de un
odmetro.
4.3 PERFIL LONGITUDINAL DEL RO PRINCIPAL
Tabla 9. Parmetros para hallar el perfil longitudinal del Ro
Principal Altitud (m)Longitud%
19900,51,6
19802,16,8
196039,7
1940412,9
1920516,1
1900825,8
18801032,3
18601238,7
18401445,2
18201651,6
18002064,5
17802477,4
17602890,3
174031100,0
Figura 5. Perfil Altitudinal de la quebrada San Joaqun.
5.3. PENDIENTE MEDIA DEL RO PRINCIPAL
(9)Donde Pm es la pendiente media, Cmax es la cota mxima, Cmin
es la cota mnima y LT es la longitud del ro.
Resolviendo la ecuacin tenemos,
Cmax = 2080 mCmin = 1730 mLT = 3100 m
5.4. ORDENACIN DE CANALES
Se calcularon el nmero de canales por orden y se obtuvo 10
canales de orden 1, 2 canales de orden 2, y un canal de orden 3,
como se ilustra en la tabla 10.
Tabla 10. Parmetros para la Ordenacin de canalesOrdenNmero de
canales
110
22
31
5.5. RELACIN DE BIFURCACIN
La relacin de bifurcacin es definida como la relacin entre el
nmero de canales de un orden dado (n) y el nmero de canales del
orden inmediatamente superior (n+1). Esta relacin fue determinada
segn la ecuacin (10), donde: Ni es el nmero de canales de orden i y
Ni+1 es el nmero de canales de orden i+1.
(10)Donde Rb es la relacin de bifurcacin, Ni = nmeros de canales
de orden i y nmero de canales del orden siguiente. Resolviendo la
ecuacin tenemos, la relacin para los canales de orden 1 y 2 as:
Orden 1:Ni= 10Ni+1=2Por tanto,
Orden 2:Ni= 2Ni+1=1
Por tanto,
Relacin de Longitud de los Ros (Rl)
Se realiza un procedimiento igual al de bifurcacin, pero en este
caso se usa la longitud de los ros, as:
Relacin de longitud para los ros de orden 1:Ni= 3,52 KmNi+1=1,1
KmPor tanto,
Relacin de longitud para los ros de orden 2:Ni= 1,1 KmNi+1=1,6
Km
Por tanto,
Relacin del rea de las subcuencas (Ra)
Se realiza como los dos clculos anteriores, relacionando en este
caso el rea de las subcuencas, as:
Relacin del rea de la subcuenca para los ros de orden 1:Ni=
1264.500 m2Ni+1=167.500 m2Por tanto,
Relacin de longitud para los ros de orden 2:Ni= 167.500
m2Ni+1=2565.000 m2
Por tanto,
5.6. DETERMINACIN DE SUBCUENCAS NMERO Y NOMBRE
Ver mapa de la cuenca.
5.7. LONGITUDES TOTALES POR ORDEN DE CANALES
Estas se tomaron con el odmetro y luego se sumaron para dar un
total por orden, as:
Orden de canalLongitud
13.52 Km
21.1 Km
31.7 Km
5.8. SUBCUENCAS DE ORDEN 2 Y 3
Ver mapa de la cuenca.
6. PARAMETROS DE COBERTURA VEGETAL
Como parmetros se tiene en cuenta la vegetacin natural o
plantada que junto con las modificaciones del hombre, cubren la
superficie terrestre, y para parmetros del uso del suelo las
actividades humanas que se relacionan con la tierra ya sea de
manera directa con la utilizacin de los recursos naturales o de
manera indirecta mediante impactos generados por actividades
socio-econmicas
6.1. DESCRIPCIN VEGETAL DE LA CUENCA
La cuenca de la Quebrada San Joaqun tiene una cobertura de
vegetacin natural, correspondiente a bosques plantados de eucalipto
(Eucalyptus sp) tambin se encontr fragmentos de bosque natural como
tambin bosques riparios que bordean la quebrada principal, pastos
limpios destinados a la actividad ganadera, y algunos enrastrojados
enmalezados, , reas agrcolas de cultivos como la mora, adems
encontramos territorios artificializados con algunas zonas
urbanizadas en mucha menor proporcin como construcciones en la base
militar y algunas fincas aledaas.
7. CLASIFICACIN CLIMATICA
Segn el diagrama para la clasificacin de zonas de vida o
formaciones vegetales del mundo de Holdridge la Cuenca de la
Quebrada San Joaqun.
PISO ALTITUDINAL: Premontano PM
ZONA DE VIDA: bmh-PM
De acuerdo a la clasificacin por zonas de vida propuesta por
Holdridge, es un Bosque muy hmedo Pre Montano y esto significa que
se puede contar con suficiente humedad para las plantas durante
todo el ao y un exceso que alimentara los acuferos
CONCLUSIONES
En general la Cuenca de la quebrada San Joaqun es una cuenca
pequea (2,565 Km2), ubicada en una zona de clima de templado a
frio, donde predominan bosques plantados de eucaliptos con un fin
industrial.
Tiene una forma que se asemeja ms a oval redonda a oval oblonga,
con su cabecera ubicada en el sureste a los 2080 m.s.n.m de altitud
y su desembocadura o salida al noroeste a los 1730 m.s.n.m en el
rio Campoalegre, con un ancho promedio de 0,88 Km y una long. prom.
(cabecera - salida) de 2,94 Km.
Su divisoria de aguas topografa tiene una longitud. de 7,48 km y
presenta los picos ms altos a los 2070 m y las zonas ms bajas a los
1735 m, la altura media de la cuenca hidrogrfica es de 1886 m y es
bastante compacta, la longitud. promedio del flujo en superficie es
pequea (0,29 Km) lo que indica que despus de la precipitacin el
agua por escorrenta superficial viaja poco para llegar a un canal
de drenaje (por tanto la evacuacin de la precipitacin es rpida)
presenta 10 canales de drenaje de orden 1; 2 de orden 2; 1 de orden
3; (segn la relacin de bifurcacin).drenando las aguas de la cuenca
al rio Campoalegre en la parte ms baja de la cuenca.
ANEXOS
Figura 6. Grafica de Humedad Relativa
Figura 7. Variacin de Temperatura Media, Mxima y Mnima
Figura 8. Variacin de la Radiacin
Figura 9. Pluvimetro metlico casa de Sebastin
Grafica 5. Temperatura de roco
ANALISIS DE LOS DATOS Y GRAFICAS
Los datos nos muestran que el puvigrafo registra que en estos
das no hubo precipitacin alguna, ya que las mediciones fueron
iguales (0.2mm) en las horas de la maana (7:00 AM) y el pequeo
valor registrado se debe al roco, que ese presenta al amanecer.
La variacin de las diferentes temperaturas, registra en la
temperatura media como valor mximo 26C, donde comienza a
incrementar desde horas de la maana aproximadamente entre 7:00 AM y
8:00 AM, alcanzando este valor mximo entre las 12:00 AM y las13:00
PM y los valores empiezan a decrecer con valores entre los 18C y
16C a partir de las 7:00 PM. La temperatura mxima se mantuvo por el
orden de los 30C mientras que la Temperatura mnima alrededor de los
18C.
En cuanto a la variacin de la radiacin tenemos que esta comienza
su incremento a partir de las 6:00AM hasta las 8.00 AM tiempo en el
cual se facilitaba llevar el registro, antes de salir a las
prcticas de campo.
La humedad relativa registrada mediante el psicrmetro, muestra
que se alcanza el 100% de humedad relativa del aire en la medicin
de las 3:00 AM en dos das el primero y el ltimo. Las mediciones
solo se realizaron en horas de la noche por lo cual no mostraran en
si una dinmica ms general delos eventos sucedidos que se pudiesen
registrar durante el da.
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