Estudio morfológico de la cuenca

    I.    ESTUDIO MORFOLÓGICO DE LA CUENCA:

Los estudios morfológicos son de gran importancia en el estudio de cualquier cuenca, ya que se va tener en cuenta  las formas que poseen las diversas cuencas existentes.

El comportamiento del caudal y de las crecidas, puede verse modificado por una serie de propiedades morfometricas de las cuencas, como son la forma, el tamaño y la pendiente que resultan muy importantes en la respuesta del caudal recibido y que pueden operar tanto para atenuar como para intensificar las crecidas. La mayor parte de estas propiedades actúan incrementando el volumen del flujo y la velocidad de su movimiento.

Los estudios morfometricos son de gran importancia en el estudio de cualquier cuenca ya que ofrecen un parámetro de comparación y/o interpretación de los fenómenos que ocurren en esta.

       1.1.   ANÁLISIS DE CUENCAS:

El análisis de cuencas, subcuencas, talweg, divisoras de aguas, y valles se puede realizar a través de la superposición de un papel transparente que cubra totalmente la carta, donde se traza la carta temática, dibujando con línea segmentada o de color las líneas de talweg y con una línea entera y de otro color las líneas divisoras de las aguas, según las reglas para la determinación de estos elementos.

En los sectores en que nacen las divisorias de agua y terminan los talweg encontramos zonas con ausencia de estos elementos, por cuyo centro debe pasar una línea de altas cumbres, la cual nos dará el límite de las diferentes cuencas de la carta.

La determinación de los valles se realiza localizando los sectores limitados por las divisorias de agua y las subcuencas por un conjunto de valles que desagüen hacia un solo dren secundario.

En el análisis de las cuencas hidrográficas están englobados varios índices y parámetros en los cuales intervienen mediciones planimétricas además de mediciones lineales considerando únicamente la forma de la cuenca, sin considerar su relieve. Son muy numerosos los índices que se han definido, algunos de los cuales difieren únicamente en el proceso de cálculo.

Los parámetros se obtienen directamente a partir de medidas realizadas sobre el mapa: Superficie de la cuenca (S), Perímetro estilizado (P) y el Máximo recorrido entre la periferia y la salida de la cuenca (E).

A partir de estos parámetros se calculan el Índice de compacidad o coeficiente de compacidad de Gravelius (Kc) y el Alargamiento medio de Caquot (Ca). Tales índices pretenden cuantificar la influencia de la forma en su respuesta ante una aportación pluviométrica determinada.

         

          1.1.1.   Análisis drenes o drenaje:

Se entiende por dren o línea de drenaje a aquella que indica el escurrimiento de aguas, sean estas periódicas o aperiódicas (esporádicas, estacionales o intermitentes) coincidiendo con la línea de talweg.

Un conjunto de drenes forma un sistema o red de drenaje, o sea un dren principal con todos sus efluentes.

      

            1.1.2.   Análisis lineal de los drenes:

    a.  Clasificación de los drenes según el orden:

Para este estudio nos basaremos en la jerarquización de drenes a través de los diferentes, orden según Strahler,quien nos entrega una serie de reglas:

· Drenes de primer orden son aquellos que se forman por simple concentración de las aguas debidas a la precipitación.

· Drenes de segundo orden, son aquellos que se forman por confluencia de dos drenes de primer orden.

Una vez jerarquizados los drenes según su orden, se contabilizan y se expresan en porcentaje del total de ellos, además de jerarquizar estos en una carta temática a través del grosor de la línea o por diferentes colores.

   

     b.  Cartografía temática para determinar áreas de densidad de drenaje:

Los resultados obtenidos mediante el análisis lineal y de forma, se correlacionan y complementan con el altitudinal. La introducción de la tercera dimensión, altura, conduce a definir nuevos parámetros característicos de una cuenca.

    c.  Densidad de drenaje(según la superficie de la cuenca):

Se define como la longitud total de los cursos fluviales en una cuenca hidrográfica dada, dividida por el área de esta.

Densidad de drenaje = longitud de drenes (km) /área

   d.  Frecuencia de drenaje:

Es el número total de los cursos fluviales de una cuenca, dividido por el área de esta.

Frecuencia de drenaje= número de drenes / área (km²)

La densidad y frecuencia de drenaje nos permiten conocer la textura de drenaje, pudiendo ser esta fina o gruesa.

              1.1.3.   Análisis de patrones de drenaje:

En una carta topográfica podemos encontrar una serie de diseños o patrones, generalmente ideales, tales como dendrítico, radial, anular, centrípeto, rectangular, enrejado, etc.Ver Fig.1

Para indicar uno de estos patrones no debe circunscribirse el análisis solo a una cuenca, ya que esta esta nos indicara, generalmente, una forma dendrítica, es por ello su identificación se debe buscar en la combinación con otras.

      1.2. VARIABLES TOPOGRÁFICAS Y MORFOLÓGICAS:

           1.2.1.   El área (a):

Es la longitud más importante que define la cuenca, delimita el volumen total de agua que la cuenca recibe.

El área de la cuenca tiene una gran importancia por constituir el criterio de la magnitud del caudal, en condiciones normales, los caudales promedios, mínimos y máxima instantáneos crecen a medida que crece el área de la cuenca.

          1.2.2.   Perímetro (p):

El perímetro es la longitud del límite de la cuenca o en otras palabras la distancia que habría que recorrer una línea recta si se transitara por todos los filos que envuelven la cuenca.

          1.2.3.   Longitud de los causes:

Generalmente, los caudales medios, máximos y mínimos, crecen con la longitud de los causes. Esto se debe a la normal relación que existe entre las longitudes de los causes y las áreas de las cuencas hidrográficas correspondientes, de tal manera que el área crece con la longitud y creciendo la superficie de captación. 

         1.2.4.   Pendiente media de los cauces (P_m):

Es la relación de la altura del cauce principal (cota máxima menos cota mínima) y la longitud del mismo.

Pm = Hmax – Hmin     x 100

L

Donde:

Pm:Pendiente media

Hmax: Cota máxima

Hmin:Cota minima

L: Longitud de los cauces

          1.2.5.   Parámetros de forma de la cuenca:

Los factores geológicos, principalmente, son los encargados de moldear la fisiografía de una región y particularmente la forma que tienen las cuencas hidrográficas.

Para explicar la forma de la cuenca, se compara con figuras geometrías conocidas como lo son: el circulo, el ovalo, el cuadrado y el rectángulo.

     a.    Factor de forma de Horton:

El factor de forma según Horton expresa la relación existente entre el área de la cuenca y un cuadrado de la longitud máxima o longitud axial de la misma.

Donde:

Hf: Factor de forma de Horton (número adimensional)

A: Área

La: Longitud axial

     b.    Razón circular de Miller (Rc)

Miller uso una razón circular adimensional, definida como la razón del área de la cuenca al área de un círculo que tiene el mismo perímetro de la cuenca.

Donde:

Rc  : Factor razón circular (numero adimensional)

A  : Área

Ac  : Área de un circulo

     c.    Índice de alargamiento (I a)

Este índice, propuesto por Horton, relaciona la longitud máxima de la cuenca con su ancho máximo perpendicularmente a la dimensión anterior.

 Donde:

Ia = Indice de alargamiento (numero adimensional)

La=Longitud axial

a = Ancho máximo de la cuenca

    d.    Tiempo de concentración (Tc):

Es el tiempo teórico que se demora una gota de agua desde la parte más alta de la cuenca hasta la desembocadura de esta.

Donde:

Tc : Tiempo de concentración, en (hh;mm)

L : Longitud de cuenca principal.

H : Diferencia de altura en metros

hh:mm : Horas y minutos

    e.    Densidad de drenaje:

Conocido por Horton como (Dd), es otra propiedad fundamental de una cuenca, que controla la eficiencia del drenaje y señala el estado erosivo.

Se relaciona la longitud de la totalidad de causes de la cuenca con la superficie de esta última.

Tabla de unidades:

NOMBRE	UNIDADES
Long. Cauces	Km
perímetro	Km
Área	Ha
Pendiente	%
Horton	------
Miller	------
Gravelius	------
Índice de alargamiento	------
Tiempo de concentración	Hh : mm

Ht: Índice de Horton

Rc: Razón circular de Miller

Kc: coeficiente de compacidad

Ia: Índice de alargamiento

      1.3. EL MAPA DE PENDIENTES:

Se refiere al grado de inclinación del terreno expresado en porcentaje; los rangos de pendientes son variables dentro de una región o cuenca hidrográfica. Es común hoy estimar las pendientes a través de métodos cartográficos con la ayuda de un Sistema de Información Geográfica (SIG), a partir de información de curvas de nivel.

Existen dos tipos de fundamentales de mapas de pendientes:

   ·   Los que empiezan por delimitar áreas homogéneas de formas variables, bien sea estimativamente o por conocimientos del terreno.

    ·      Los que dividen la superficie en una cuadricula de áreas iguales para luego medir la pendiente dentro de cada cuadro.

          1.3.1.   Áreas homogéneas:

Este tipo tiene dos dificultades importantes:

    a.  La delimitación de las áreas incluye un importante factor se subjetividad.

  b. No se puede trabajar a simple vista con demasiados grupos de pendiente, o con pendientes que no difieran mucho en la separación.

         1.3.2.   Áreas Iguales:

El segundo método puede ser útil cuando se trata de buscar valores medios de pendientes que tengan desde un punto de vista matemático un significado preciso, ya que se han eliminado en lo posible los elementos de subjetividad, permite el cálculo de pendientes medias para áreas extensas y con importantes diferencias de unas zonas a otras, permitiendo además diferenciar tantas clases de pendientes como se quiera dentro de algunos limites que luego veremos.

La pendiente media se suele calcular, generalmente a base de encontrar las intersecciones de las hisoipsas con líneas rectas rectas de longitud conocida; por ejemplo, los lados del cuadrado.

  

      1.4. LA CUENCA COMO UN SISTEMA:

          1.4.1.   FUNCIONES DE LA CUENCA:

Los procesos de los ecosistemas que describen el intercambio de materia y flujo de energía a través de la vinculación de los elementos estructurales del ecosistema pueden ser vistos como un sistema: dentro de la cuenca se tiene los componentes hidrológicos, ecológicos, ambientales y socioeconómicos cuyas funciones a continuación se describen.

     a.    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 biodiversidad de los suelo.

      b.    Función ecológica:

·       Provee diversidad de sitios y ruta a lo largo de la cual se llevan a cabo interacciones entre las características de calidad física y química del agua.

·  Provee de habitad para la flora y fauna que constituye los elementos biológicos del ecosistema y tiene integraciones entre las características físicas y biológicas del agua.

    c.    Función Hidrológica:

·    Captación de agua de las diferentes fuentes de precipitación para formar el escurrimiento de manantiales, ríos, arroyos.

·     Almacenamiento del agua en sus diferentes formas y tiempos de duración.

·     Descarga del agua como escurrimiento.

     d.    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.

Para comprender el por qué la cuenca es un sistema, es necesario explicar que:

·   En la cuenca hidrográfica existen entradas y salidas, por ejemplo, el ciclo hidrológico permite cuantificar que en la cuenca ingresa una gran cantidad de agua, por medio de la precipitación y otras formas; y luego existe una cantidad que sale de la cuenca por medio de su rio principal en las desembocaduras o por el uso que adquiere el agua.

·       En la cuenca hidrográfica se producen interacciones entre sus elementos, por ejemplo, si se deforesta irracionalmente en la parte alta, es posible que en épocas lluviosas se produzcan inundaciones en las partes bajas.

·       En la cuenca hidrográfica existen interrelaciones, por ejemplo la degradación de un recurso como el agua, está en relación con la falta de educación ambiental, con la falta de aplicación de leyes, con las tecnologías inapropiadas, etc.

  

      1.5. EL ENFOQUE SISTEMÁTICO DE UNA CUENCA:

El enfoque ecosistémico es un concepto moderno para el manejo integral de la tierra, el agua y los recursos vivos, que propende por la conservación y el uso sostenible.

Estudia y actúa sobre la cuenca teniendo en cuenta todas sus partes y tratado de hacer modificaciones para optimizar el sistema. En este enfoque es tan importante considerar el papel particular de cada uno de los elementos constitutivos del sistema (agua, suelo, clima, vegetación, fauna, hombre, etc.) Tanto como la interacción entre estos como un todo, pues así se podrán conocer la dinámica real y generar cambios que afecten su desempeño. Este enfoque considera que los procesos de producción agropecuario y forestal, los seres vivos y los fenómenos naturales están compuestos por acontecimientos que aunque distanciados en el espacio y en el tiempo están conectados dentro de un mismo patrón. Cada acontecimiento influye sobre el resto y solo se puede comprender el sistema al contemplar el todo y no cada elemento en lo individual. El no entender y/o aplicar este enfoque sistémico ha traído como resultado el deterioro de los recursos naturales a través de la contaminación de las aguas, erosión de los suelos, deforestación, sequias, inundaciones y desastres naturales a tal grado de poner en peligro las actuales y futuras generaciones. Con este enfoque se forma un tejido de interrelaciones entre variables de tipo biofísico, socioeconómico, cultural y político.

El sistema de la cuenca hidrográfica a su vez está integrado por los subsistemas siguientes:

  a.    BIOLÓGICOS: Esencialmente la flora y fauna y los elementos cultivados por el homb

  b.  FÍSICOS: Integrado por el suelo, subsuelo, geología, recursos hídricos y clima.(temperatura, radiación, evaporación, etc.)

 c.    ECONÓMICO: Integrado por todas las acciones productivas que realiza el hombre, en agricultura, recursos naturales, ganadería, industria, servicios.(caminos, carreteras, energía, asentamientos y ciudades)

 d. SOCIAL: Integrado por los elementos demográficos, institucionales, tenencia de la tierra, salud, educación, viviendas culturales, organizacionales, políticas y legales.

 e.  POLÍTICO: Gobernantes, políticas instituciones del gobierno nacional, gobierno regional y local, toma de decisiones, presencia del estado, función coordinación, etc.

  f.  PRODUCTIVO: Uso de la tierra, actividades productivas, sistemas y medios de acceso a los mercados, distribución y pertenencia de la tierra.

  g.    CULTURAL: Costumbres, tradiciones, folclor, creencias, valores.

  h.    LEGALES: Tenencias de tierras, normas, reglamento, leyes, ordenanzas, etc.

  i.      TECNOLÓGICOS: Tipos, niveles, competitividad, etc.