Materia de Ingeniería Hidraulica

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE
Departamento de Ciencias de la Tierra y Construcción
Carrera de Ingeniería Civil
“INFORME CUENCA TOMEBAMBA”
INGENIERÍA HIDRÁULICA
HJALMAR ISAAC CALDERÓN VÁSQUEZ
CAPT. MIGUEL EDUARDO GÓMEZ ARAUJO
DOCENTE:
DR. WASHINGTON SANDOVAL
SANGOLQUÍ, MAYO, 2015

2. RESUMEN
El presente trabajo consta de todos los parámetros que se estudian para realizar la gestión de
calidad de una Cuenca Hidrográfica Superficial, los parámetros precipitación, escorrentía.
El análisis morfo métrico de una cuenca es de gran importancia para comprender e interpretar
su comportamiento hidrológico, permite analizar y comprender los elementos geométricos
básicos del sistema que ante la presencia de externalidades (precipitaciones extremas por
ejemplo), interactúan para originar o activar procesos geomorfológicos de vertientes y aludes
torrenciales.
Una de las herramientas más importantes en el análisis hídrico es la morfometría de cuencas
ya que nos permite establecer parámetros de evaluación del funcionamiento del sistema
hidrológico de una región.
Dicha herramienta puede servir también como análisis espacial ayudando en el manejo y
planeación de los recursos naturales al permitirnos, en el marco de una unidad bien definida
del paisaje, conocer diversos componentes como el tamaño de la cuenca, la red de drenaje,
la pendiente media, el escurrimiento, etc.
Dichos componentes pueden ser obtenidos y modelados mediante el uso de sistemas de
información geográfica. Y, convenientemente combinados con la geomorfología, puede
obtenerse un diagnóstico hidrológico útil para la planeación ambiental.
El desarrollo del trabajo se lo realizó con la ayuda del software ArcGIS el cual ayudó en gran
parte a determinar características morfo métricas de la cuenca, además se logró geo
referenciar cada punto interior y exterior de la misma.

3. OBJETIVOS:
Objetivo General:
- Determinar las características físicas y morfo métricas de una Cuenca
Hidrográfica Superficial trazada alrededor del Río Tomebamba.
Objetivos Específicos:
- Delimitar una Cuenca Hidrográfica Superficial trazada alrededor del Río
Tomebamba.
- Utilizar ArcGIS y Microsoft Excel para el trazado de curvas y cálculos
respectivos con el fin de alcanzar un análisis completo de nuestra cuenca.
- Utilizar todos los conocimientos obtenidos y de esta manera estar en capacidad
de generar una buena Gestión de Cuencas.

4. CAPÍTULO 1. CUENCA HIDROGRÁFICA SUPERFICIAL
La cuenca es un sistema de captación y concentración de aguas superficiales en el que
interactúan recursos naturales y asentamientos humanos dentro de un complejo de relaciones,
donde los recursos hídricos aparecen como factor determinante. El territorio de la cuenca
facilita la relación entre sus habitantes, independientemente de si estos se agrupan allí en las
comunidades delimitadas por razones político-administrativas, debido a su dependencia
común a un sistema hídrico compartido, a los caminos y vías de acceso y al hecho de que
deben enfrentar peligros comunes.
El concepto de cuenca hidrográfica posee connotaciones amplias dependiendo de los
objetivos que se persiga. Los intereses perseguidos determinan, de algún modo, su definición
y caracterización, y por consiguiente su planificación y manejo. En general, para efectos de
la gestión y administración de los recursos naturales, la cuenca hidrográfica se ha entendido,
bien como una fuente de recursos hidráulicos.
TRAZO DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA SUPERFICIAL:
Se trazó la cuenca de acuerdo a Córdoba G. (2002), Una curva de nivel no baja ni sube, sino
que sigue por una línea imaginaria de igual elevación.
Los límites de la cuenca están demarcados por la línea divisoria, la cual es una línea
imaginaria que determina si las aguas lluvias que caen dentro de la cuenca serán drenadas o
no por el sistema de corrientes de la misma cuenca hacia un mismo punto de salida. La línea
divisoria siempre está por la parte más alta de la sección y nunca cruza un cauce
natural. Entonces, para su trazo se debe tener en cuenta los siguientes puntos:
1. Un río siempre desciende por la parte más convexa de las curvas de nivel
2. La línea divisoria desciende por la parte más cóncava de las curvas de nivel
Siguiendo estas dos reglas, a partir de un punto de interés en el cauce, se trazará una línea
que delimitara un polígono cerrado, cuyo punto terminal coincide con el punto de partida..

5. LA CUENCA HIDROGRÁFICA COMO UNIDAD DE PLANEACIÓN:
La cuenca hidrográfica, sus recursos naturales y sus habitantes, poseen connotaciones físicas,
biológicas, económicas, sociales y culturales que le confieren características peculiares
(Dourojeanni 1994). En zonas cordilleranas y de altas montañas, las cuencas son ejes
naturales de comunicación y de intercambio económico, ya a lo largo de los ríos, ya a lo largo
de las cumbres; en las cuencas de valles y de grandes descargas, el eje fluvial es también una
zona de articulación de sus habitantes. En la cuenca se estructuran relaciones múltiples entre
factores naturales y humanos en un espacio que es históricamente delimitado por el
poblamiento y la utilización social del espacio (Arias y Duque 1992).
El territorio de la cuenca facilita la relación entre los habitantes asentados, aunque éstos se
agrupen por razones político-administrativas, debido a su dependencia común a un sistema
hídrico compartido, a los caminos y vías de acceso y al hecho de que deben enfrentar peligros
comunes (Dourojeanni 1994).
EL CONCEPTO DE UNA CUENCA HIDROGRÁFICA:
Una cuenca hidrográfica es la superficie de terreno definida por el patrón de escurrimiento
del agua, es decir, es el área de un territorio que desagua en una quebrada, en un río, en un
lago, en un pantano, en el mar o en un acuífero subterráneo. En un valle todo el agua
proveniente de lluvias y riego, que corre por la superficie del suelo (lo que se denomina
escurrimiento) desemboca en corrientes fluviales, quebradas y ríos, que fluyen directamente
al mar. Tal como lo describe (Maas 2005), una cuenca es una especie de embudo natural,
cuyos bordes son los vértices de las montañas y la boca es la salida del río o arroyo. Puede
ser tan pequeña como la palma de la mano, o tan grande como un continente completo.

6. Esta unidad territorial tomada en forma independiente, o interconectada con otras, es la más
aceptada para la gestión integrada de los recursos naturales, especialmente los hídricos
(Dourojeanni et al. 2002). En este sentido, aunque es un territorio delimitado naturalmente,
la cuenca hidrográfica posee connotaciones amplias dependiendo de los objetivos que se
persiga. Los intereses perseguidos determinan, de algún modo, su definición y
caracterización, y por consiguiente la ordenación de su territorio y el manejo de sus recursos
naturales. En sentido general la cuenca hidrográfica puede considerarse como:
a) Un área que es fuente de recursos hidráulicos, en la cual debe haber un manejo
planificado de los recursos naturales y de la preservación del ecosistema. El manejo
de los recursos naturales de la cuenca es un complemento de la acción de
administración del agua. (Nadal 1993; Helweg 1992).
b) Un espacio ocupado por un grupo humano, que genera una demanda sobre la oferta
de los recursos naturales renovables y realiza transformaciones del medio. Bajo esta
perspectiva, las acciones que se ejecutan para la gestión y manejo de recursos
naturales son las mismas acciones que se ejecutan en un programa de desarrollo
regional aplicado al espacio de la cuenca hidrográfica (Dourojeanni 1994, 1993;
Varela 1992; OEA 1978).

7. c) Un sistema organizado de relaciones complejas tanto internas como externas. Es un
sistema contenido dentro de otro sistema constituido por las interacciones de otros
subsistemas biofísico, social, económico, etc., cuyo fin principal es producir bienestar
a la sociedad que la gobierna.
COMPONENTES Y ELEMENTOS DE UNA CUENCA HIDROGRÁFICA:
La cuenca hidrográfica, se puede considerar como un sistema complejo compuesto por
interacciones de los subsistemas biofísico, económico, social y cultural.
Como subsistema biofísico la cuenca está constituida por una oferta ambiental en un área
delimitada por la divisoria de aguas y con características específicas de clima, suelos,
bosques, red hidrográfica, usos del suelo, componentes geológicos, etc.
Como subsistema ecológico la cuenca presenta una disponibilidad de recursos que se
combinan con técnicas diversas para producir bienes y servicios; es decir, en toda cuenca
hidrográfica existe alguna o algunas posibilidades de explotación o transformación de
recursos.

8. Como subsistema social involucra las comunidades humanas asentadas en su área,
demografía, acceso a servicios básicos, estructura organizativa, formas de organización,
actividades, entre otros, que necesariamente causan impactos sobre el ambiente natural.
También incluye el conjunto de valores culturales y tradicionales, normas de conducta y
creencias de las comunidades asentadas. En este sistema abierto existen influencias y
dependencias entre y hacia los elementos de los subsistemas, lo cual se manifiesta en una
dinámica de comportamiento que es compleja y que obliga a analizarla en forma integral.
El enfoque sistemático facilita un mejor conocimiento de la estructura y función de la cuenca
hidrográfica en términos de definir sus elementos y las relaciones entre ellos. El enfoque
también permite reconocer las interrelaciones de los diferentes elementos de la cuenca
hidrográfica dentro del cual los contenidos de las ciencias físicas y sociales pueden integrarse
de manera lógica.
Entendida de este modo, parece claro que la cuenca hidrográfica define bien a nivel espacial
el ordenamiento de un territorio, no sólo desde el punto de vista geográfico natural, sino
también humano, porque en ella tienen asiento una complejidad de procesos que tienen que
ver con las relaciones hombre-hombre y hombre-naturaleza (Arias y Duque 1992).

9. LA CUENCA HIDROGRÁFICA Y LOS SISTEMAS HUMANOS:
La interacción entre el medio social y el sistema natural seda fundamentalmente bajo tres
aspectos: el medio natural como soporte de actividades de los sistemas sociales, fuente de
recursos naturales y receptor de residuos y efluentes. En la cuenca hidrográfica tienen lugar
un conjunto complejo de procesos que relacionan a los diferentes sistemas sociales que se
asientan en la cuenca entre sí y a éstos con el sistema natural. En la mayoría de las ocasiones
las relaciones delas comunidades con su ambiente son conflictivas, creando, como lo expresa
Bethelmont 1980, (Arias y Duque 1992).
Cuando no existen sistemas de conciliación entre los diferentes actores que dependen de la
cuenca hidrográfica se producen conflictos (Dourojeanni 1993). Por ello Nadal (1993)
sostiene que siempre que sea posible la cuenca hidrográfica debe ser tomada como unidad

10. para llevar a cabo la planeación de los recursos del agua, y para ello es necesaria hacer un
completo análisis de la evolución económica y social de la zona.
A lo largo de la historia de su asentamiento en la cuenca una comunidad particular transforma
el sistema natural alterando la composición de las poblaciones. Para efectuar dichas
modificaciones la sociedad se organiza y desarrolla instrumentos y técnicas (Bifani 1999;
Dourojeanni 1993).

11. CAPÍTULO 2. PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS C.H.S.
Área (Ac):
Es la magnitud más importante de la cuenca. Delimita el volumen total del agua que recibe
la cuenca de la precipitación.
Perímetro (P):
Es la longitud del límite exterior de la cuenca y depende de la superficie y de la forma de la
cuenca.
PARÁMETROS ASOCIADOS A LA FORMA DE LA CUENCA:
La forma superficial de las cuencas hidrográficas tiene interés por el tiempo que tarda en llegar el
agua desde los límites hasta la salida de la misma.
Índice de Compacidad o de Compacidad (IG):
Relaciona el perímetro de una cuenca con el perímetro de un círculo cuya área
es igual a la de la cuenca.
Coeficiente o Factor de Forma (Ff):
Este índice, igualmente propuesto por Gravelius, se estima a partir de la relación entre el
ancho promedio del área de captación y la longitud de la cuenca, longitud que se mide desde
la salida hasta el punto más alejado a ésta
Este factor relaciona la forma de la cuenca con la de un cuadrado, correspondiendo un kf=1
para regiones con esta forma que es imaginaria.

12. Un valor de kf superior a la unidad nos proporciona es grado de achatamiento de la cuenca o
el de un río principal corto. En consecuencia, con tendencia a concentrar el escurrimiento de
una lluvia intensa formando fácilmente grandes crecidas.
Una cuenca con un factor de forma bajo esta menos sujeta a crecidas que una de la misma
área y mayor factor de forma.
Tabla 1. Clases de valores de forma.
PARÁMETROS ASOCIADOS A LA LONGITUD:
Longitud de la cuenca:
Es la longitud de una línea recta con dirección “paralela” al cauce principal (medida mediante
ArcGIS).
Longitud del cauce principal:
Es la medida del escurrimiento principal de la cuenca, medido desde la parte más alta hasta
la salida o distancia entre la desembocadura y el nacimiento.
Este parámetro influye en el tiempo de concentración y en la mayoría de los índices
morfométricos. Se obtiene a partir del mapa digitalizado de la red de drenaje.
Tabla 2. Clases de valores de longitud del cauce principal

13. Longitud máxima de la cuenca o recorrido principal (lm):
Es la distancia entre el punto de desagüe y el punto más alejado de la cuenca siguiendo la
dirección de drenaje. El recorrido principal, es la máxima distancia recorrida por el flujo de
agua dentro de la cuenca.
RELIEVE PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS C.H.S:
Histograma de frecuencias altimétrica:
Es un histograma que indica el porcentaje de área comprendida entre dos alturas
determinadas. Puede obtenerse calculando el área que existe entre las curvas de nivel de la
cuenca.
La curva hipsométrica:
Es una curva que indica el porcentaje de área de la cuenca o bien la superficie de la cuenca
en km2
que existe por encima de una cota determinada.

14. Figura 4. Interpretación Curva Hipsométrica

15. CAPÍTULO 3. CÁLCULO PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS
RIO TOMEBAMBA
Figura 5. Cuenca trazada alrededor Río Tomebamba.

16. Área de la Cuenca (km2) 1274,0
Perímetro de la Cuenca (km) 175,0
Longitud del cauce principal (km) 36,44
Longitud de la cuenca (km) 36,41
Índice de Compacidad o de Gravelius:
𝐼𝐺 =
𝑃
2√𝜋𝐴
=
175,0
2√𝜋 ∗ 1274
= 1.38
Donde:
- P es el perímetro de la cuenca.
- A es el área de la cuenca.
Factor de Forma:
𝐹𝑓 =
𝐴
𝐿2
=
1274,0 𝑘𝑚
37,44𝑘𝑚2
= 0,908
Donde:
- L es la longitud del cauce principal.
- A es el área de la cuenca.
Densidad de Drenaje:
𝐷𝑑 =
∑ 𝐿 𝑖
𝐴
=
189,866
1274,0
= 0,149

17. Donde:
- Li es la longitud total de las corrientes de agua en km.
- A es el área de la cuenca.
Pendiente Media de la Cuenca:
𝐼 𝑚 =
∑ 𝐴𝑖𝐿𝑖
𝐴
𝐼 𝑚 =
∑ 𝐴𝑖𝐿𝑖
𝐴
Area Cotas Hi Ii Ai*Li
28,27 4120-4000 120 0,09 2,49
49,62 4000-3920 80 0,13 6,68
98,11 3920-3800 120 0,12 12,21
121,82 3800-3720 80 0,08 9,49
154,31 3720-3600 120 0,06 9,84
55,31 3600-3520 80 0,04 2,19
58,61 3520-3400 120 0,03 1,97
33,94 3400-3320 80 0,07 2,48
52,27 3320-3200 120 0,12 6,28
36,53 3200-3120 80 0,06 2,29
52,82 3120-3000 120 0,07 3,71
3,69 3000-2920 80 0,06 0,23
50,96 2920-2800 120 0,12 6,29
303,57 2800-2600 200 0,01 3,48
Total 69,63
𝐼 𝑚 =
69,63
1274
𝑰 𝒎 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟒 = 𝟓, 𝟒𝟔%

18. Histograma de Frecuencias Altimétricas:
COTAS PORCENTAJE %
4500-4400 0,00003
4200-4400 0,29664
4120-4200 1,88628
4000-4120 3,43993
3920-4000 11,97354
3800-3920 3,54576
3720-3800 9,60332
3600-3720 12,13046
3520-3600 4,42137
3400-3520 6,11280
3360-3400 0,00001
3320-3360 7,40695
3120-3320 2,97564
3000-3120 4,62267
2920-3000 3,50780
2800-2920 27,97298
2600-2800 0,10382
TOTAL 100,00000
Figura 5. Histograma de Frecuencias Altimétricas

19. Figura 5. Gráfico de Porcentaje de área por curva de nivel
Curva Hipsométrica:
COTAS % Aumulado
4500-4400 0,00003
4200-4400 0,29667
4120-4200 2,18295
4000-4120 5,62287
3920-4000 17,59642
3800-3920 21,14217
3720-3800 30,74550
3600-3720 42,87596
3520-3600 47,29733
3400-3520 53,41013
3360-3400 53,41014
3320-3360 60,81709
3120-3320 63,79273
3000-3120 68,41540
2920-3000 71,92320
2800-2920 99,89618
2600-2800 100,00000
TOTAL
0.00000
20.00000
40.00000
60.00000
80.00000
100.00000
120.00000
PORCENTAJE %

20. Figura 6. Curva Hipsométrica
Interpretación:
De acuerdo a la Curva Hipsométrica determinada, podemos observar que es una curva tipo
B, quiere decir que en base a las características del ciclo de erosión es una cuenca en
Equilibrio (Fase de Madurez).
CÁLCULO TIEMPO DE CONCENTRACIÓN:
El tiempo de concentración tc de una determinada cuenca hidrográfica es el tiempo necesario
para que el caudal saliente se estabilice, cuando la ocurrencia de una precipitación con
intensidad constante sobre toda la cuenca
El tiempo de concentración es una de las variables más importantes a determinar en la
planificación de usos del suelo y en la conservación de suelos y aguas o gestión de recursos
hídricos.
2600
2800
3000
3200
3400
3600
3800
4000
4200
4400
4600
0.00 2.18 17.60 30.75 47.30 53.41 63.79 71.92 100.00
CURVA HIPSOMETRICA DE LA CUENCA

21. El cálculo del tiempo de concentración se lo realiza en base a las siguientes fórmulas y con
los siguientes parámetros:
L= Longitud Cauce largo = 36440 m
H=Diferencia de Cotas Máxima de la Divisoria y de la Sección de Control = 1867 msnm
J= Pendiente
𝐽 =
4220 − 2353
36440
𝐽 = 0,051
V= Velocidad
𝑣 = 20 𝐽 0,6
𝑣 = 20 ∗ 0,0510,6
𝑣 = 3,35
𝑚
𝑠

22. Método de Kirpich:
𝑡𝑐 = 0,06635
𝐿0,77
𝐽0,385
𝑡𝑐 = 0,06635
36,440,77
0,0510,385
𝒕𝒄 = 𝟑, 𝟑𝟑 𝒉
Método de V.T. Chow:
𝑡𝑐 = 0.2734 (
𝐿
√𝐽
)
0,64
𝑡𝑐 = 0.2734 (
36,44
√0,051
)
0,64
𝒕𝒄 = 𝟕, 𝟎𝟕 𝒉
Método de Giandotti:
𝑡𝑐 =
4√𝐴 + 1,5𝐿
0,8√𝐻
𝑡𝑐 =
4√1274 + 1,5 ∗ 36,44
0,8√1867
𝒕𝒄 = 𝟓, 𝟕𝟏 𝒉

23. Método de Temez:
𝑡𝑐 = 0,3(
𝐿
𝐽0,25
)0,76
𝑡𝑐 = 0,3(
36,44
0,0510,25
)0,76
𝒕𝒄 = 𝟖, 𝟏𝟐 𝒉
Método de Goroshkov:
𝑡𝑐 = 0,28
𝐿
𝑣
𝑡𝑐 = 0,28
36,44
3,35
𝒕𝒄 = 𝟑, 𝟎𝟒 𝒉
Interpretación:
De acuerdo a los métodos utilizados para el cálculo del tiempo de concentración se observa
que los métodos más factibles son el de Kirpich y Goroshkov, ya que el valor que nos arrojan
estos métodos es semejante, y nos brindan una buena referencia.

24. RESUMEN DATOS OBTENIDOS
COORD. ESTACIÓN TOMEBAMBA MONAY (H0895): 78°57’47’’W; 2°53’23’’S
ELEVACIÓN: 2353 msnm
Número Nombre del
Parámetro
Símbolo Unidad de
Medida
Valor Observación
1 Área A Km2 1274,0 ArcGIS
2 Perímetro P km 175,0 ArcGIS
3
Índice de
Compacidad IG ------ 1,38
Ovalo
Redonda
4
Factor de
Forma Ff ------ 0,908
Menos
Crecidas
5
Longitud
Cauce
Principal
L km 36,44 ArcGIS
6
Longitud
Afluentes Río Li km 189,87 ArcGIS
7
Longitud de
la Cuenca Lr km 36,41 ArcGIS
8
Densidad de
Drenaje Dd ------ 0,149 Bajo
9
Pendiente
Media de la
Cuenca
Im ------ 0.87 ArcGIS

25. CAPÍTULO 4. PRECIPITACIÓN
La precipitación es una parte importante del ciclo hidrológico, llevando agua dulce a la parte
emergida de la corteza terrestre y, por ende, favoreciendo la vida en nuestro planeta.
La precipitación se genera en las nubes, cuando alcanzan un punto de saturación; en este
punto las gotas de agua aumentan de tamaño hasta alcanzar una masa en que se precipitan
por la fuerza de gravedad.
La precipitación incluye lluvia, llovizna, nieve, agua nieve, granizo, pero no neblina ni rocío,
que son formas de condensación y no de precipitación.
Método de Isoyetas:
Es el método más preciso, pues permite la consideración de los efectos orográficos en el
cálculo de la lluvia media sobre la cuenca en estudio. Se basa en el trazado de curvas de igual
precipitación de la misma forma que se hace para estimar las curvas de nivel de un
levantamiento topográfico.
Las líneas así construidas son conocidas como isoyetas. Un mapa de isoyetas de una cuenca
es un documento básico dentro de cualquier estudio hidrológico, ya que no solamente permite
la cuantificación del valor medio sino que también presenta de manera gráfica la distribución
de la precipitación sobre la zona para el período considerado. Una vez construidas las isoyetas
será necesario determinar el área entre ellas para poder determinar la precipitación media
mediante la expresión:
𝒫 =
∑ [(𝑃𝑗 + 𝑃𝑗+1) /2] ∗ 𝐴𝑗𝑛
𝑗=1
∑ 𝐴𝑗𝑛
𝑗=1
Como se observa de la anterior expresión este método asume que la lluvia media entre dos
isoyetas sucesivas es igual al promedio numérico de sus valores.

26. CÁLCULO PRECIPITACIÓN MEDIA ANUAL:
Para el cálculo de la precipitación media anual se utilizó el Mapa de Isoyetas facilitado por
el INAMHI actualizado al año 2010.
Figura 7. Mapa de Isoyetas Media Anual.

27. Nuestra cuenca se encuentra atravesada por las siguientes isoyetas:
Figura 8. Gráfico delimitado en ArcGIS.

28. 𝐏𝐦 =
∑ 𝐀𝐢∗(
𝑰𝟏+𝑰𝟐
𝟐
)
𝐀
𝐴𝑚𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜 =
90 (
551,2 + 727
2
)
1274
= 45,148 𝑚𝑚
𝑉𝑒𝑟𝑑𝑒 =
45 (
727 + 825,5
2
)
1274
= 27,418 𝑚𝑚
𝐶𝑦𝑎𝑛 =
61 (
825,5 + 880,6
2
)
1274
= 40,844 𝑚𝑚
𝐴𝑔𝑢𝑎 =
88 (
880,6 + 979,1
2
)
1274
= 64,228 𝑚𝑚
𝐶𝑒𝑙𝑒𝑠𝑡𝑒 =
486 (
979,1 + 1154,9
2
)
1274
= 407,034 𝑚𝑚
𝐴𝑧𝑢𝑙 =
504 (
1154,9 + 1468,8
2
)
1274
= 518,973 𝑚𝑚
𝑃𝑚 = 45,148 + 27,418 + 40,844 + 64,228 + 407,034 + 518,973
𝑷𝒎 = 𝟏𝟏𝟎𝟑, 𝟑𝟕𝟓 𝒎𝒎

29. CAPÍTULO 4. CAUDALES
COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA:
Para el cálculo del Coeficiente de Escorrentía se utilizó la siguiente fórmula:
Nadal
𝑪 = 𝟎, 𝟐𝟓𝑲𝟏 ∗ 𝑲𝟐 ∗ 𝑲𝟑
Donde:
𝐾1 = 3,7𝐴−0,152
𝐾1 = 3,7 ∗ 1274−0,152
𝐾1 = 1,248
𝐾2 = 0,71 ∗ ln(𝑃) − 3,51
𝐾2 = 0,71 ∗ ln(1103,375) − 3,51
𝐾2 = 1,464
Para el valor de K3 asumimos un valor referencial de 1,2 en base a las características de
nuestra cuenca.
𝐶 = 0,25 ∗ 1,248 ∗ 1,464 ∗ 1,2
𝐶 = 0,548

30. ECUACIONES DE CAUDAL:
Morgan:
𝑄 𝑇𝑟 = (4 + log 𝑇𝑟)√𝐴
𝑄100 = (4 + log 100)√1274
𝑸 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐𝟏𝟒, 𝟏𝟓𝟖
𝒎 𝟑
𝒔
S/N:
𝑄 = 150√𝐴
𝑄 = 150√1274
𝑸 = 𝟓𝟑𝟓𝟑, 𝟗𝟕
𝒎 𝟑
𝒔
Ryves:
𝑄 = 10.106𝐴0.67
𝑄 = 10.106 ∗ 12740.67
𝑸 = 𝟏𝟐𝟏𝟔, 𝟑𝟎𝟓
𝒎 𝟑
𝒔
Giandotti:
𝑄 = (2.35 ∗
500
𝐴 + 125
+ 0.5) 𝐴
𝑄 = (2.35 ∗
500
1274 + 125
+ 0.5) 1274
𝑸 = 𝟏𝟕𝟎𝟕, 𝟎𝟏
𝒎 𝟑
𝒔

31. Bransky Williams:
𝑄 = 79.418 𝐴0.52
𝑄 = 79.418 ∗ 12740.52
𝑸 = 𝟑𝟐𝟕𝟎, 𝟒𝟒𝟔
𝒎 𝟑
𝒔
S/N:
𝑄 = 200𝐴0.4
𝑄 = 200 ∗ 12740.4
𝑸 = 𝟑𝟒𝟗𝟐, 𝟏𝟗
𝒎 𝟑
𝒔
Scimemi:
𝑄 = (
600
𝐴 + 10
+ 1) 𝐴
𝑄 = (
600
1274 + 10
+ 1) 1274
𝑸 = 𝟏𝟖𝟔𝟗, 𝟑𝟑
𝒎 𝟑
𝒔
Kuchiling:
𝑄 = (
3596.24
𝐴 + 958.296
+ 0.081) 𝐴
𝑄 = (
3596.24
1274 + 958.296
+ 0.081) 1274
𝑸 = 𝟐𝟏𝟓𝟓, 𝟔𝟏
𝒎 𝟑
𝒔

32. Inheri:
𝑄 𝑇𝑟 = 25𝐾
𝐴
√𝐴 + 57
𝑄100 = 25 ∗ 0,719
1274
√1274 + 57
𝑸 = 𝟔𝟐𝟕, 𝟔𝟗
𝒎 𝟑
𝒔
CAUDAL MEDIO:
𝑄0 =
31,71 ∗ 𝐶 ∗ 𝑃 ∗ 𝐴
106
𝑄0 =
31,71 ∗ 0,548 ∗ 1103,375 ∗ 1274
106
𝑸 𝟎 = 𝟐𝟒, 𝟒𝟐𝟕
𝒎 𝟑
𝒔
CAUDAL ECOLÓGICO:
𝑄 𝑒𝑐𝑜 = 𝑘
𝑃 ∗ 𝐴
106
𝑄 𝑒𝑐𝑜 = 1,5
1103,375 ∗ 1274
106
𝑸 𝒆𝒄𝒐 = 𝟐, 𝟏𝟏
𝒎 𝟑
𝒔

33. CAUDALES MÁXIMOS:
𝑄 = 𝐶 (
𝐴
2,59
)
0,936/𝐴0,048
𝑄 = 66,52 (
1274
2,59
)
0,936/12740,048
𝑸 = 𝟒𝟎𝟕𝟗, 𝟒𝟑
𝒎 𝟑
𝒔
Para Cuencas Grandes:
𝑄 = 𝑎
𝑃√𝐴
(1 + 𝑙𝑜𝑔𝐴)
(0,5𝑙𝑛𝑇 − 0,7)
𝑎 = 0,644 − 0,08 ∗ ln(𝑃)
𝑎 = 0,644 − 0,08 ∗ ln(1103,375)
𝑎 = 0,0835
𝑄100 = 0,0835
1103,375√1274
(1 + 𝑙𝑜𝑔1274)
(0,5ln(100) − 0,7)
𝑸 𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟐𝟖𝟑, 𝟕𝟔
𝒎 𝟑
𝒔

34. CONCLUSIONES:
- De acuerdo al valor del Índice de Compacidad 1,38 se verificó que la forma de la
cuenca es Ovalo Redonda.
- Con el dato de Densidad de Drenaje determinado podemos inferir que el drenaje de
nuestra cuenca es bajo.
- De acuerdo a los métodos utilizados para el cálculo del tiempo de concentración se
observa que los métodos más factibles son el de Kirpich y Goroshkov, ya que el valor
que nos arrojan estos métodos es semejante, y nos brindan una buena referencia.
- La Precipitación Media Anual obtenida con el mapa de isoyetas es de 1103,375 mm.
- De acuerdo a la Curva Hipsométrica determinada, podemos observar que es una curva
tipo B, quiere decir que en base a las características del ciclo de erosión es una cuenca
en Equilibrio (Fase de Madurez).
RECOMENDACIONES:
- Se debe trazar la cuenca hidrográfica superficial basándose en reglas, métodos y
aspectos ya determinados.
- Se recomienda determinar el objeto, precisando la cuenca hidrográfica en relación
con los organismos vivientes y grupos sociales u organizaciones socio económica.
- Se debe determinar la estructura y funcionamiento de la cuenca hidrográfica,
reconociendo las relaciones de los distintos elementos que la componen y establecer
su función u objetivo.
- Definir el propósito u objetivo de planeación con respecto a la cuenca hidrográfica,
cumpliendo con una función respecto al ambiente y a la satisfacción de necesidades
del colectivo social que la habita.
- Establecer la escala y el detalle de estudio.

35. LITERATURA CITADA:
- Dourojeanni, Axel; Jouravlev, Andrei; y Chavez, Guillermo. 2002. Gestión del Agua
a Nivel de Cuencas: Teoría y Práctica. Santiago de Chile, División de recursos
Naturales e Infraestructura.
- Dourojeanni, Axel. 1994. “La gestión del agua y las cuencas en América Latina”.En:
Revista de la CEPAL No.53 (agosto de 1994).
- Dourojeanni, Axel. 1993. Evolución de la gestión integral de cuencas en América
Latina y el Caribe. Chile
- Dourojeanni, Axel. 2003. Conflictos y Conciliaciones en la Gestión de Cuencas para
el Desarrollo Sustentable. Versión on line en formato pdf: iipm-
mpri.org/biblioteca/docs/Axel%20Dourojeanni_Conflictos_Conciliaciones_Gestión
_Cuencas_2003.pdf. Resultado Suplementario. Consultado en agosto 2005.
- Helweg, Otto J. 1992. Recursos Hidraulicos: planeación y administración, México:
Limusa-Grupo Noriega Editores, 1992.
- Maas, Manuel. 2005. “Principios Generales sobre manejo de Ecosistemas”. Morelia,
Centro de Investigaciones en Ecosistemas, UNAM. Versión on-line.
- Nadal R, Eugenio. 1993. Introduccioón al análisis de la Planificación Hidrológica.
Madrid: MOPT.
- OEA (Organización de las Naciones Unidas). 1978. Calidad ambiental y desarrollo
de cuencas hidrográficas: un modelo para la planificación y análisis integrados.
Washington: Secretaría General de la OEA.
- Varela M, Efrén. 1992. “Planificación-Acción en Cuencas Hidrográficas: un enfoque
empírico desestructurado o estructurante”. En: Seminario Manejo Integral de
Cuencas Hidrográficas. AINSA, Medellín.
- Vásquez V, Guillermo. 1997. “Consideraciones ambientales para la planificación de
cuencas hidrográficas en áreas de influencia cafetera en Colombia”. Crónica Forestal
y del Medio Ambiente.
- Córdoba G. 2002. Informe Bienal

36. ANEXOS
Figura 1. Ubicación de nuestra estación hidrométrica.

37. Figura 2. Mapa de Isoyetas de nuestra Cuenca.

38. INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGÍA E HIDROLOGÍA
INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGÍA E HIDROLOGÍA
Caudales Medios Mensuales (m3/seg)
S E R I E S M E N S U A L E S D E D A T O S H I D R O L O G I C O S
NOMBRE: TOMEBAMBA EN MONAY CÓDIGO: H0895
PERIODO: 1900 - 2015 LATITUD: 2G 53' 23" S LONGITUD: 78G 57' 47" W ELEVACIÓN: 2353.00
AÑOS ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC SUMA MEDIA
1964 16.337 37.802 14.595 12.439 6.534
1965 9.751 6.582 15.137 25.962 39.387 27.408 13.917 9.758 17.810 17.224 35.184 9.141 227.261 18.938
1966 29.423 14.105 13.778 21.364 13.713 13.588 11.452 10.002 7.826 14.374 4.319 3.523 157.467 13.122
1967 15.456 20.599 16.131 17.167 29.140 21.724 28.461 23.075 9.973 19.009 9.943 5.518 216.196 18.016
1968 9.133 4.608 22.018 18.371 8.586 12.505 31.491 14.686 16.615 27.611 8.329 4.698 178.651 14.887
1969 5.862 17.930 11.557 46.750 17.517 27.583 16.264 16.519 15.440 9.589 20.441 27.623 233.075 19.422
1970 23.592 37.560 29.075 32.771 38.956 40.308 16.610 24.932 20.810 15.156 13.860 19.970 313.600 26.133
1971 14.987 28.473 52.617 32.461 13.572 31.083 22.480 21.861 25.151 24.656 10.754 8.064 286.159 23.846
1972 22.434 19.522 23.924 27.277 22.981 19.409 22.509 11.554 11.667 10.160 17.481 14.281 223.199 18.599
1973 12.398 21.830 16.488 37.312 32.500 23.380 23.868 24.982 28.569 10.108 5.599 5.239 242.273 20.189

39. 1974 6.352 25.449 21.146 11.008 27.335 17.527 31.786 16.302 24.725 39.954 29.078 19.226 269.888 22.490
1975 14.724 28.990 45.088 33.458 41.163 51.253 32.283 35.432 17.742 39.142 25.977 8.066 373.318 31.109
1976 15.537 12.922 20.257 40.235 39.643 32.124 38.978 22.993 11.086 6.357 8.201 8.005 256.338 21.361
1977 11.773 22.971 19.741 32.908 13.110 20.252 14.853 10.130 16.034 15.871 4.059 6.025 187.727 15.643
1978 4.457 6.337 23.653 3.417 5.751
1979 2.614 1.571 16.255 27.540 24.250 15.471 10.523 7.264 10.484 1.875
1980 1.938 13.588 8.499
1981 6.050 5.081 4.490 5.733 3.337 6.940
1982 7.130 12.957 10.723 8.703 18.726 18.093 34.175
1983 19.996 16.800 21.117 31.810 25.135 9.617
1984 18.935 19.470 13.145 10.307 14.737 6.557 14.160
1985 8.039 4.958 3.829 6.489 13.489 25.160 18.034 17.543 10.507 12.500 12.593 11.120 144.261 12.021
1986 11.189 13.129 12.527 30.668 27.946 12.669 22.892 9.185 13.516 18.002 21.847 10.896 204.466 17.038
1987 10.946 18.897 28.806 20.923 30.189 17.142 20.213 16.450 16.041 19.254 7.307 8.938 215.106 17.925
1988 14.691 26.004 12.693 43.069 35.360 15.963 21.655 12.072 14.457 24.281 32.296 13.862 266.403 22.200
1989 33.453 37.485 45.881 23.910 25.780 36.258 21.481 9.314 10.104 24.336 10.386 4.157 282.545 23.545

40. 1990 8.040 11.396 13.339 23.614 20.867 24.984 14.718 12.235 5.736 21.136 13.617 11.087 180.769 15.064
1991 5.364 11.111 21.421 22.473 19.681 20.008 22.212 16.488 11.000 9.202 13.737 6.642 179.339 14.944
1992 4.146 7.276 23.829 21.974 13.214 16.794 8.879 6.851 8.970 7.413 5.615 4.160 129.121 10.760
1993 11.088 16.015 47.238 42.831 18.614 22.135 22.693 11.237 14.951 12.212 16.828 24.285 260.127 21.677
1994 22.143 27.060 26.298 42.535 42.035 32.457 19.828 17.203 14.154 8.150 14.891 15.589 282.343 23.528
1995 4.308 3.052 7.041 13.522 21.446 9.063 12.966 0.729 1.679 14.189 14.951
1996 9.279 20.498 21.342 18.257 26.316 12.132 14.130 5.031 4.047 9.098 3.296 1.795 145.221 12.101
1997 5.514 10.684 22.913 21.732 26.393 8.300 13.182 6.508 6.962 7.693 31.439 23.805 185.125 15.427
1998 10.310 19.157 26.382 39.770 27.615 22.721 31.271 15.910 6.897 11.246 13.685 12.358 237.322 19.776
1999 10.966 28.283 32.546 53.915 47.234 22.488 17.963 15.717 11.221 17.854 3.973 24.528 286.688 23.890
2000 3.016 25.506 46.740 65.428 82.713 28.848 10.883 8.011 23.787 11.0490.334 1.961 308.276 25.689
2001 9.001 26.030 24.537 15.703 41.633 11.457 10.819 6.7660.371 2.356 7.556
2002 3.9910.897 12.221 24.272 25.705 7.2910.623 15.846 15.550 12.823
2003 1.085 1.692 6.083 34.359 45.874 17.317 15.542 3.180 2.463 2.428 8.654 21.384 160.061 13.338
2004 7.514 3.964 14.854 22.997 24.230 40.591 13.167 8.241 14.525 8.451 17.000 26.421 201.955 16.829
2005 1.755 15.720 50.126 33.925 15.425 37.215 6.985 1.6280.177 5.896 9.748 26.984 205.584 17.132

41. 2006 26.735 32.122 19.551 16.014 12.944 9.435 9.021 7.075 14.781 19.751
2007 14.461 9.597 19.644 40.902 26.271 53.329 7.313 10.151 5.005 8.497 17.316 11.479 223.965 18.663
2008 11.939 32.663 30.369 29.070 30.935 20.069 18.482 11.657 21.139 19.870 24.154 6.122 256.469 21.372
2011 37.520
media 10.970 16.535 23.301 30.180 27.425 23.537 18.635 13.095 12.572 14.305 13.128 12.609 216.298 18.024
mínima 1.0850.897 3.829 6.489 8.586 6.050 6.985 1.6280.177 0.371 0.334 1.795 0.177
máxima 33.453 37.560 52.617 65.428 82.713 53.329 38.978 35.432 37.802 39.954 35.184 34.175 82.713
Tabla 1. Datos de Caudales Medios Mensuales.