Tiempo de concentración:
Monsalve (2005) define al tiempo de concentración como el mínimo necesario para que todos los puntos de una cuenca estén aportando agua de escorrentía de forma simultánea al punto de salida, punto de desagüe o punto de cierre. Está determinado por el tiempo que tarda en llegar a la salida de la cuenca el agua que procede del punto hidrológicamente más alejado, y representa el momento a partir del cual el caudal de escorrentía es constante, al tiempo que máximo; el punto hidrológicamente más alejado es aquél desde el que el agua de escorrentía emplea más tiempo en llegar a la salida.
Para el presente estudio se ha propuesto el cálculo del tiempo de concentración con los métodos a) Kirpich, b) California Culverts Practice, c) Témez (1978), d) U.S Corps of Engineers y e) Chow descritos a continuación:
Método Kirpich:
Desarrollo en 1940 una ecuación empírica para estimar el tiempo de concentración con información de pequeñas cuencas de Tennessee con áreas entre 0.004 y 0.45 km2 y pendientes entre 3 y 12% y con significante flujo en canales (López, 1994), siendo:
tc (min)=0.0078 L^0.77 ×S^(-0.385)
Donde:
tc: tiempo de concentración en minutos
L: 424212 (Longitud del Cauce principal en pies)
S: 0,03 (Pendiente del cauce principal en pies/pie)
Substituyendo se tiene que:
tc (min)=0.0078 L^0.77 ×S^(-0.385)
tc (mi)=0.0078 〖424212〗^0.77 ×〖0.03〗^(-0.385)
tc (min)=168.0094 ×-0.3540
tc (min)=167
Método de California Culverts Practice:
Esencialmente es la ecuación de Kirpich; desarrollada para pequeñas cuencas montañosas en California. A continuación se puede observar la fórmula:
tc (min)=60 ×(11.9×L^3/H)^0.385
Donde:
tc: tiempo de concentración en minutos
L: 123. (Longitud del Cauce principal en millas)
H: 13123 (Diferencia de nivel entre la divisoria de aguas y la salida en pies)
tc (min)=60 ×(11.9×L^3/H)^0.385
tc (min)=60 ×(11.9×〖80〗^3/13123)^0.385
tc (min)=60 ×10.6343
tc (min)=638
Método de Témez (1978):
tc (min)=9×(L/S^0.25 )^0.75
Donde:
tc: tiempo de concentración en minutos
L: 129.3 (Longitud del Cauce principal en Km)
S: 22.23 (Pendiente media del cauce en m/m)
tc (min)=9×(129.3/〖0.09144 〗^0.25 )^0.75
tc (min)=60.05
Método U.S Corps of Engineers:
tc (min)=7.5 ×L^0.76×S^(-0.19)
Donde:
tc: tiempo de concentración en minutos
L: 129.3 (Longitud del Cauce principal en Km)
S: 22.23 (Pendiente media del cauce en m/m)
tc (min)=7.5 ×〖129.3 〗^0.76×〖22.23〗^(-0.19)
tc (min)=167.18
Método Chow:
tc (min)=7.38 ×L^0.64×S^(-0.32)
Donde:
tc: tiempo de concentración en minutos
L: 129.3 (Longitud del Cauce principal en Km)
S: 22.23 (Pendiente media del cauce en m/m)
tc (min)=7.38 ×〖129.3 〗^0.76×〖22.23〗^(-0.19)
tc (min)=164.80
De manera de resumen en la siguiente tabla se muestran los diferentes tiempos de concentración obtenidos y, el método que se ha utilizado para calcularlo (Tabla 1).
Tabla 1: Tiempos de concentración obtenidos
Densidad de drenaje:
Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua de la cuenca y su área total (Monsalve, 1995).
Dd=L/A
Donde L es la longitud total de la hidrografía de la cuenca, y A es el área de la misma:
Dd=364.5/2220.6
Dd=364.5/2220.6
Dd=0.16 Km/Km²
Según Monsalve, G. (1995), la densidad de drenaje usualmente toma valores entre 0,5 Km/Km², para cuencas con drenaje pobre, hasta 3,5 Km/Km², para cuencas excepcionalmente bien drenadas El valor Dd obtenido de 0.16 en la Cuenca del Río Cañar corresponde a un drenaje pobre. Algo que se debe tomar en cuenta es la cartografía que se utilizó para este estudio (escala 1:250.000); razón por la cual obtenemos un valor tan bajo. Si se realiza el cálculo con una red hidrográfica con mayor nivel de detalle, la densidad de drenaje aumentaría puesto que va relacionado al número de afluentes que se tienen en la cuenca; y como se puede apreciar en el modelo digital del terreno a escala 1:5.000 existe gran cantidad de elementos hidrográficos necesarios para el análisis. Adicional a esto, se debe tomar en cuenta en este parámetro que mientras mayor densidad de drenaje tengamos, más rápido escurre la cuenca y mayores caudales pico. Para determinar "Stream Definition" para una superficie de 5 Km2 el número de celdas por el nivel de detalle que posee el DTM (5m) fue de 555556 (Figura 7).
Figura 7: Stream Definition
Extensión Media de la escorrentía superficial:
Corresponde a la distancia media en que el agua de lluvia tendría que escurrir sobre los terrenos de una cuenca, en caso de que la escorrentía se diese en línea recta (Figura 8), desde donde la lluvia cayó, hasta el punto más próximo al lecho de una corriente cualquiera de la cuenca (Monsalve 2005).
A=4lL
l=A/4L
l=2220.6/(4×80)
l=6.9 Km
Figura 8: Extensión media de la escorrentía superficial
Sinuosidad de las corrientes de agua:
Según Monsalve (2005), define a este parámetro como la relación entre la longitud del río principal medida a lo largo de su cauce L, y la longitud del valle del río principal medida en línea curva o recta, Lt.
S=L/Lt
S=(129.3)/102.3
S=1.26
Con los cálculos realizados se obtuvo un valor de sinuosidad de la corriente de 1.26; dicho valor indica una media sinuosidad. Se define entonces al Río Cañar como un río con alineamiento "no recto" (Figura 9).
Figura 9: Sinuosidad de las corrientes de agua
Pendiente de la Cuenca y Media:
El cálculo de la pendiente de la Cuenca nos sirve para conocer la velocidad de la escorrentía superficial, tomando en cuenta que afecta el tiempo entre la lluvia y la concentración de agua en los cauces, así como la erosión. Es decir, a mayor pendiente menor es el tiempo entre la lluvia y concentración de agua y mayor erosión. Se obtuvo las pendientes de la cuenca del Río Cañar máxima de 87.35% (Figura 10) y media es de 22.24% (Figura 11) mediante el uso de la herramienta "Slope" de la extensión 3D Analyst Tool.
Figura 10: Pendiente de la Cuenca
Figura 11: Pendiente Media
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