Algunos Parámetros de Forma y Drenaje de la Cuenca Hidrográfica y su Relación con El Tiempo de Concentración

Parametros de Forma y Drenaje de la Cuenca Hidrografica

Algunos Parámetros de Forma y Drenaje de la Cuenca Hidrográfica y su Relación con El Tiempo de Concentración

Para los efectos de la Ingeniería Civil, la Hidrología está orientada a la estimación de los caudales de Escorrentía Superficial que se generan sobre una Cuenca Hidrográfica ante la ocurrencia de determinada precipitación de diseño sobre ella.

Si bien la magnitud del caudal depende en gran medida de la magnitud de la Precipitación, es muy cierto que la forma de la cuenca juega un papel predominante en la respuesta de ésta a dicha precipitación.

En términos básicos, la forma de la Cuenca Hidrográfica es importante pues se relaciona con el Tiempo de Concentración (Tc), el cual es el tiempo necesario, desde el inicio de la precipitación, para que toda la cuenca contribuya al cauce principal en estudio, es decir, el tiempo que toma el agua precipitada en los límites más extremos de la cuenca para llegar al punto de salida de la misma.

Es importante destacar que, en la medida que el Tiempo de Concentración de la Cuenca sea mayor, su respuesta a determinada precipitación (producción de caudal) tenderá a ser menor y viceversa.

Ya hemos conocido los parámetros geométricos básicos de la Cuenca Hidrográfica pero para identificar, por así decir, las características morfológicas de ella se emplean varios índices asociados a la relación área-perímetro o área longitud, siendo los más comunes:
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Índice de Gravelius o Coeficiente de Compacidad (Kc)

Es la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de un círculo de área igual a la de la cuenca:
Ecuacion-Coeficiente-de-Compacidad

Donde P es el perímetro (Km) y A el área de la cuenca (Km2).

Notemos que, en ningún caso, el Coeficiente de Compacidad podrá ser menor a la unidad y, en la medida que éste se acerque a este valor la forma de la cuenca tenderá a parecerse a la de un círculo:
Relacion-Indice-Compacidad-Con-la-Forma-de-la-Cuenca-Hidrografica
De forma similar, y con relación a la figura anterior, si asociáramos el Coeficiente de Compacidad de cada cuenca con el Tiempo de Concentración, tendríamos que en el caso de la Cuenca con mayor Coeficiente de Compacidad (izquierda en la figura) tendríamos el mayor Tiempo de Concentración y, de allí, es de esperarse que la magnitud de la escorrentía generada por una precipitación en ella sea menor que en aquélla que posee el menor Coeficiente de Compacidad (cuenca de la derecha).

Coeficiente de Forma(Kf)

Es la relación entre el ancho medio de la cuenca (B) y la longitud de su cauce principal (Lc). El ancho medio se obtiene cuando se divide el área de la cuenca por la longitud del cauce principal, por lo tanto el Coeficiente de Forma queda definido así:

Ecuacion-Coeficiente-de-Forma

En la medida que el Coeficiente de Forma de una cuenca determinada sea más bajo, estará menos sujeta a crecientes que otra del mismo tamaño (Área) pero con mayor Coeficiente de Forma de forma (Caso inverso al presentado para el Coeficiente de Compacidad o Índice de Gravelius).

Sistema de drenaje.

El Sistema de Drenaje de una Cuenca Hidrográfica es el que constituyen el cauce principal y sus tributarios o afluentes. La forma en que estén conectados estos cauces en una cuenca determinada, influye en la respuesta de ésta a un evento de precipitación. Se han desarrollado una serie de parámetros que tratan de cuantificar la influencia de la forma del Sistema de Drenaje en la escorrentía superficial directa. Entre ellos se tienen:

Orden de la cuenca.

Es un número que refleja el grado de ramificación del Sistema de Drenaje. La clasificación de los cauces de una cuenca se realiza a través de las siguientes premisas:

  • 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 primer orden y, en general, los cauces de orden n se forman cuando dos cauces de orden n-1 se unen.
  • Cuando un cauce se une con un cauce de orden mayor, el canal resultante hacia aguas abajo retiene el mayor de los órdenes.
  • El orden de la cuenca es el mismo que el de su cauce principal a la salida.

En la siguiente figura se presenta un ejemplo de esta clasificación, para una Cuenca Hidrográfica de Orden 4:

Determinacion-del-Orden-de-la-Cuenca-Hidrografica

Densidad de Drenaje.

Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua dentro de la cuenca y el área total de ésta:

Ecuacion-Densidad-de-Drenaje

Donde ΣLci, es la longitud total de los cauces de agua en Km. Generalmente la Densidad de Drenaje es expresada en Km/Km2, tomando valores que van desde 0,5 Km/Km2 (cuencas con drenaje pobre) hasta 3,5 Km/Km2 (cuencas excepcionalmente bien drenadas).

Finalmente hay que destacar que, en la medida que los parámetros asociados al Sistema de Drenaje de la Cuenca Hidrográfica son de mayor magnitud, es de esperarse que el Tiempo de Concentración tienda a ser menor con la consiguiente mayor capacidad de producción de caudal superficial por parte de la Cuenca.

De esta forma conoces ahora unos cuantos factores que te permitirán inferir cómo es la respuesta de diferentes cuencas en función de su forma así como su relación con el respectivo Tiempo de Concentración.

  1. Anna
    Anna11-12-2014

    Con respecto a la densidad de drenaje, si tengo valores del orden de 20 km/km2 es correcto el valor de mi cuenca es de 45000 km2 aprox, y el calculo de las longitudes se realizo con ayuda de un SIG dando como resultado 880,083.6 km, alguien puede orientarme si pueden dar valores de Densidad de drenaje de esa magnitud???

    • Pablo
      Pablo11-13-2016

      Hola Anna, me da la impresión que tus datos están mal planteados, los revisaste?? se que ha pasado tiempo pero piensa, una cuenca de área de 45000 km2 significa que tiene al menos 450 x 100 km , o 225 x 200 Km , dime entonces cómo en estas magnitudes logras tener casi 1 millón de km de extensión, me refiero a la longitud total de los cauces de agua??

      La respuesta a tu pregunta es No, no puede darte un valor de esa magnitud, es imposible.

      Saludos

  2. ALBANYS PRIETO
    ALBANYS PRIETO10-06-2015

    MUY BUENA INFORMACION

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