Este documento trata sobre hidráulica de ríos. Explica conceptos como cuenca, macrocuenca, clasificación de corrientes de flujo, drenaje, rugosidad del cauce, vida útil de obras, riesgo de falla hidrológico, estudios de avenidas y batimetría. Además, define la hidráulica de ríos como el estudio del comportamiento hidráulico de los ríos en términos de caudales, niveles y modificaciones al fondo y márgenes.

1. HIDRÁULICA DE
RÍOS.
DEFINICIONES DE HIDROLOGÍA
APLICADA Y OTROS CONCEPTOS:
• INSTRUCTOR : FERNANDO
PAREDES VELA

2. 1.-DEFINICIÓN DE HIDRÁULICA
DE RÍOS
 ESTUDIA EL COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DE LOS RÍOS
EN LO QUE SE REFIERE A CAUDALES Y NIVELES MEDIOS Y
EXTREMOS, LAS VARIACIONES DEL FONDO POR
SOCAVACIÓN Y SEDIMENTACIÓN, LA CAPACIDAD DE
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Y LOS ATAQUES CONTRA
LOS MÁRGENES, EROSIÓN DE RIBERAS.
 LA HIDRÁULICA DE RÍOS, COMBINA CONCEPTOS DE
HIDROLOGÍA SUPERFICIAL, HIDRÁULICA GENERAL,
GEOMORFOLOGÍA, TOPOGRAFÍA Y BATIMETRÍA.

3. 2.-OBJETIVOS DE LA HIDRÁULICA DE RÍOS.
“Estudia las modificaciones de los cursos naturales del
agua de acuerdo a su modificación en planta.
1.- Recto
2.- Sinuoso
3.-Irregular Errante
4.-Meandros Irregulares
5.-Meandros Regulares
6.- Meandros Tortuosos. ”
Estudia las modificaciones de la sección transversal en
función al caudal de escurrimiento.

4. 3.- IMPORTANCIA DE LA
HIDRÁULICA DE RÍOS.
 Estudia el comportamiento hidráulico de un río porque en su cauce se proyectarán las
estructuras hidráulicas de servicio o aprovechamiento del agua.
 Permite realizar el estudio hidráulico para determinar las condiciones de operatividad y
estabilidad del cauce de un río.
 En la planificación y diseño de estructuras de protección contra los efectos que causa el
río, como son la erosión, la sedimentación del cauce y la inundación de áreas ribereñas.
 En el estudio de hidrovías para el transporte fluvial de carga y pasajeros.
 En el diseño y la construcciones de espigones.
 En la planificación diseño y construcción de puertos fluviales.
 En la planificación, diseño de obras de arte y puentes en carreteras
 En la planificación y diseño de Bocatomas.
 En la planificación y diseño de embalses y presas.
 Determinar la altura de plataformas de embarque fluvial.

5. DEFINICIÓN DE CUENCA Y MACRO
CUENCA

6. Concepto de Macro cuenca :
En la Macro cuenca la pendiente de los
suelos, disminuye drásticamente, se
presentan depósitos de sedimentos en el
lecho del río y este se desborda, siendo
pues, el elemento principal de una macro
cuenca pues allí desembocan las cuencas
ubicadas en las partes medias y altas que
comprende su territorio.

7. 5.- CLASIFICACIÓN DE LAS CORRIENTES DE FLUJO
DE UNA CUENCA
En una cuenca, se presentan tres tipos de
corriente:
5.1.- CORRIENTES DE AGUAS EFÍMERAS O
ESPORÁDICAS.
Se presentan sólo cuando llueve y llevan agua
hasta que cesa la lluvia inmediatamente después
permanecen secas el resto del tiempo hasta que se
produzca otra lluvia.
El nivel freático (N.F.), siempre se encuentra por
debajo del fondo del cauce.

8. 5.2.- CORRIENTE DE AGUA
INTERMITENTES
Estas corrientes llevan agua la mayor parte
del año, sobre todo en épocas de lluvia. La
presencia del agua en el cauce se debe a
que la napa freática se ubica por encima
del fondo del cauce.
Si es que no llueve durante períodos
prolongados, se secan, ya que el N.F.,
desciende por debajo del cauce y ya no hay
aportes de agua por filtraciones o caudal.

9. 5.3.- CORRIENTES PERMANENTES
Presenta agua durante todo el año, ya
que N.F. se encuentra encima del cauce
y que generalmente se da en las partes
bajas de la cuenca.

10. 5.4 UBICACIÓN DE LAS CORRIENTES DE FLUJO
EN UNA CUENCA.
CORRIENTES EFÍMERAS O
ESPORÁDICAS.
CORRIENTES INTERMITENTES.
CORRIENTES PERMANENTES.

11. 6.- DRENAJE EN CUENCA.
El área limitada por una divisoria de drenaje se
llama cuenca de drenaje o cuenca hidrográfica y
representa todo el territorio drenado por un
curso fluvial o un río.

12. 7.- RUGOSIDAD DEL CAUCE (n):
 El coeficiente de rugosidad es la resistencia
que ofrecen las paredes (taludes) y el fondo o
lecho del cauce de un río, al paso del flujo del
agua.
 Esta resistencia es variable dependiendo de
los siguientes factores:
a) Con respecto a la sección transversal.
b) Con respecto a la vista en planta.

13. 7.1.- CÁLCULO DE LA RUGOSIDAD DEL CAUCE (n)
 Existen varios métodos para determinar el valor de la rugosidad del cauce
de un río, sin embargo, el más utilizado es el MÉTODO DE COWAN que
para su aplicación, se deben tener en consideración aspectos
fundamentales del cauce.
 A continuación, presentamos la ecuación para el cálculo de la rugosidad
del cauce, así como la descripción de sus variables.
n = (n0 + n1 + n2 + n3 + n4)(n5)
Donde:
n0 = Material Considerado
n1 = Grado de Irregularidad
n2 = Variaciones de sección transversal
n3 = Efecto relativo de obstrucciones
n4 = Vegetación
n5 = Cantidad de Meandros

14. 7.2.- OTROS MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE LA RUGOSIDAD DEL CAUCE
La mayor fuente de incertidumbre es la estimación confiable de valor
¨n¨ sin embargo, se puede definir una metodología para hallarlo a
partir de la granulometría del lecho. Para cauces en lechos de grava, las
expresiones que mejor se comportan son las siguientes :
Meyer Peter & Muller, 1948
Randkivi, 1976
Simons y Senturk, 1976
Garde & Raju, 1978
Subramanya, 1982
Bray, 1979

15. 8.- VIDA ÚTIL DE UNA OBRA Y PERIODO DE RETORNO
VIDA UTIL DE UNA OBRA: es la duración estimada que una obra de infraestructura puede
tener, cumpliendo correctamente y óptimamente con la función para el cual ha sido
creado.Normalmente se calcula en horas y años de duración.
En Embalses: Generalmente se considera una vida útil, para efecto de cálculos económicos,
de 20 a 25 años. Sin embargo , continuará prestando servicios por un tiempo mucho mayor.
La vida útil de una represa puede verse afectada por un aumento del transporte sólido del
río, lo que provocará un incremento del material sólido retenido en el vaso, reduciendo su
capacidad de regularización de los caudales.
• PERIODO DE RETORNO: El periodo de retorno Tr expresado en años, se define como el
numero promedio de años en que un evento puede ser igualado o excedido • Por
ejemplo;si se diseña una obra para un gasto de 700 m3/s que tiene asiganado un periodo
de retorno de 10 años,ello significa que el tiempo que transcurre para que vuelva a
presentarse un gasto mayor o igual a él puede ser 8 o 12 o 13 o bien 7 años, notese que
promedio de ellos es precisamente 10 años. • Según la formula de Weibull,para un conjunto
de eventos máximos anuales ,ya sean gastos o lluvias el perido de retorno es igual a:
𝑇𝑟 =
𝑛 + 1 𝑚
Donde : m:es el número de orden n:es el numero total de años del registro.

16. 9.- EL RIESGO DE FALLA HIDROLÓGICO
Expresiones del riesgo de falla hidrológico (R)
9.1.- CONCEPTO DE RIESGO HIDROLÓGICO
• Es la probabilidad de que uno o mas eventos de periodo de retorno Tr
ocurran durante la vida útil. • PLANTEAMIENTO: sea “p” la probabilidad de
excedencia del evento igual a 1/Tr , esto es a, la probabilidad de ocurrencia
en cualquier año. La probabilidad de NO ocurrencia del evento en cualquier
año será (1-p).considerando que los eventos
anuales(avenidas,tormentas,etc.) son estadísticamente independientes, la
probabilidad de que el evento no suceda en dos años consecutivos es (1-
p)^2 .Extendiendo este razonamiento a la vida útil (N) del proyecto o
estructura ,se tendrá (1-p)^N . Finalmente , la probabilidad de que el evento
SI ocuarra durante la vida útil será: 𝑅 = 1 − 1 − 𝑝 𝑁 = 1 − (1 − 1 𝑇𝑟 )𝑁

17. 9.2.- SELECCIÓN DEL PERÍODO DE RETORNO:
La selección final del periodo de retorno para una estructura en particular
interviene el criterio del ingeniero,es recomendable tener en cuenta lo
siguiente: Importancia de la obra Magnitud de la estructura, por ejemplo
la altura de los bordo,la capacidad del cauce de alivio,etc. Posible daño a
propiedades adyacentes. Costo de mantenimiento. Costos de
reparaciones de la obra. Amortización del costo de la estructura de la obra.
obra. Inconvenientes por suspensión de su operación. Riesgo por perdida
perdida de vidas humanas. De acuerdo al tipo de estructuras menores o
mayores..
1.08.02 Selección del periodo de retorno
ESTRUCTURAS MENORES ESTRUCTURAS MAYORES
• Por ejemplo :El periodo de retorno con el cual debe calcularse la avenida
de diseño para una estructura se escoge con ayuda de la tabla siguiente en
función del tipo de

18. 10.- ESTUDIO DE AVENIDAS
• El registro y estudio de las máximas avenidas anuales permite
determinar, bajo cierto supuestos, la probabilidad de ocurrencia
de avenidas de una cierta magnitud. • Se debe tener en cuenta
que, las avenidas son fenómenos originados por el carácter
aleatorio de las descargas de los ríos. La ocurrencia de crecidas
de los ríos se describe en términos probabilísticas. Es decir, que
cada avenida va asociada una probabilidad de ocurrencia.

19. 10.1- MÉTODOS PARA EL ESTUDIO DE
AVENIDAS
Existen varios métodos para el estudio de máximas avenidas.
MÉTODOS HISTÓRICOS
MÉTODOS ESTADÍSTICOS O PROBABILÍSTICOS.
LOS MÉTODOS HIDROLÓGICOS
EL MÉTODO DIRECTO O DENOMINADO TAMBIÉN MÉTODO
HIDRÁULICO.

20. 10.2.- MÉTODOS HISTÓRICOS
Este método está basado en que el cálculo de la
avenida, está referida a los máximos niveles
alcanzados por el agua y que quedan señalizados en
algún punto del cauce del río o fuera de él.
Para ello será necesario recopilar los datos acerca de
las avenidas ocurridas, pero presenta dificultades
respecto a la carencia de datos, así como la calidad e
la información que se pueda recibir.

21. 10.3.- MÉTODOS ESTADÍSTICOS
Estos métodos permiten a través de un registro histórico de máximas avenidas,
estimar la avenida de diseño mediante su probable distribución en diversos períodos
de retorno.
Cuanto mayor sea el tamaño del registro o extensión de la información, mayor será
también la aproximación del cálculo del caudal del diseño.
Existen varios métodos estadísticos para realizar el estudio de caudales máximos y
poder determinar el caudal de diseño, entre ellos y los más usados tenemos.
El método de Log-Pearson Tipo III
Método de Gumbell
Además existen otros métodos como:
La distribución Gamma
La distribución Log-Normal, etc

22. 10.4- MÉTODOS HIDROLÓGICOS
Estos métodos si bien es cierto no son muy precisos, sin embargo, son los más utilizados al
no existir información hidrométrica o de aforos en ríos.
Estos métodos reproducen en forma aceptable el fenómeno de escurrimiento en base a
parámetros como:
Precipitaciones Máximas.
Características físicas de la cuenca
Fisiografía
Geomorfología
Cobertura vegetal, etc
a).- Método de Mac – Math
b).- Método de ISZKOWSKI
c).- Método del US Soli Conservation Servicio (SCS)

23. 11.- BATIMETRÍA DEFINICIÓN
La batimetría se puede definir como el conjunto de métodos que se
utilizan para determinar la topografia de la superficie del fondo de los
mares,ríos,lagos,presas y canales. El término batimetría se refería
originalmente a la medida de la profundidad del océano en relación
con el nivel del mar, aunque hoy dia se refire a latopografía submarina,
o las profundidades y formas del terreno submarino. Se diferencia del
Levantamiento Topográfico solamente en la instrumentación empleada
y su metodología.
1.14 BATIMETRÍA
Para la realización de levantamientos batimétricos se realiza
primeramente una detallada planificación y documentación previa.
Posteriormente para llevar a cabo la tarea,se utilizan los siguientes
dispositivos,instalados en el barco hidrográfico de CIS:
• Sonda batimétrica multihaz • Herramientasde gestión de los datos •
GPS diferencial con función girocompás • Sensor de movimiento •
Perfilador de velocidad del sonido

24. 11.1 LEVANTAMIENTO BATIMÉTRICO
Para la realización de levantamientos batimétricos se realiza primeramente una detallada
planificación y documentación previa. Posteriormente para llevar a cabo la tarea,se utilizan los
siguientes dispositivos,instalados en el barco hidrográfico de CIS:
• Sonda batimétrica multihaz • Herramientasde gestión de los datos • GPS diferencial con función
girocompás • Sensor de movimiento • Perfilador de velocidad del sonido.
• SONDA BATIMÉTRICA MULTIHAZ: Esta sonda multihaz está diseñada para producir mapas
batimétricos digitales en zonas de estudio muy amplias y hasta profundidades de 200 m. La
cobertura en cada pasada puede abarcar hasta 300 m de ancho. Los transductores emiten en
frecuencia de 250 Khz y a ritmo de 10 impulsos por segundo, lo que genera una velocidad de
captura de puntos de sondeo de aproximadamente 3.000 por segundo. La resolución transversal es
de 4,5 cm, excediendo con mucho las especificaciones de los “Standards for Hidrographic
Surveys”(1998) marcadas por la IHO (Organización Hidrografica Internacional).
Características de la sonda batimétrica multihaz Geoswath 250: • Frecuencia de sonar : 250 Khz •
Profundidad máxima: 100 mts • Ancho de barrido máx.: 300 mts • Resolución horizontal: 1,5 cm. •
Frecuencia de barrido: 10 impulsos/seg. • Otras características: 1. Corrección dinámica por
compensador de oleaje, girocompás, sonda de velocidad del sonido y GPSD 2. Adquisición en
tiempo real de batimetrías y sónar de barrido lateral 3. Generación de mapas digitales en 3D del
terreno 4. Una herramienta integral para la adquisición de datos y posterior procesado en el estudio
y cartografiado batimétrico.

25. 12.- MÉTODO HIDRÁULICO O DIRECTO
MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE AVENIDAS MÁXIMAS: MÉTODO DIRECTO
• Método de sección y pendiente: • Se estima después del paso de una avenida recolectando datos en el campo. • Selección de
un tramo del río representativo, suficientemente profundo, que contenga al nivel de las aguas máximas. • Levantamiento de
secciones transversales en cada extremo del tramo elegido,y determinar:
• Determinar la pendiente S, de la superficie libre de agua con las huellas de la avenida máxima en análisis. • Elegir el
coeficiente de rugosidad n de Manning de acuerdo a las condiciones físicas del cauce (ver tabla). (USGS, Barnes) • En la
imagen se aprecia las rugosidades para canales naturales. • Aplicar la fórmula de Manning
Coeficiente de rugosidad
FORMULA DE MANNING
• Período de retorno de una avenida EJERCICIO 1 Determinar el riesgo o falla de una obra que tiene una vida útil de 15 años,
si se diseña para un período de retorno de 10 años.

26. CONCLUSIONES
• Los métodos presentados son de total aplicabilidad en las cuencas peruanas; más aún, al menos
dos de ellos han sido desarrollados tomando en consideración la realidad de nuestro territorio.
• En el estudio de proyectos reales,es recomendable hacer uso de varios de los métodos
presentados y luego, analizar los resultados obtenidos; momento en el cual,la experiencia del
especialista resulta esencial. • los métodos estadísticos necesitan periodos de retorno de muchos
años de las estaciones pluviométricas como mínimo 15 a mas años para que la veracidad del
calculo sea efectiva.

27. RECOMENDACIONES
• Usar los métodos de calculo de máximas avenidas
estadísticos de gumbel y log Pearson III si es que se cuentan
con datos de estaciones pluviométricas de mayores de 15
años , para que el calculo sea mas efectivo.
• Usar métodos empíricos siempre y cuando el estudio
donde se realice preste las condiciones para el empleo de
dicho método , es decir para cuencas pequeñas.
• Usar el método del hidrograma unitario para cuencas
medianas ya que proporciona veracidad en los resultados.
• Usar el método racional para cuencas pequeñas ya que es
mas practico y da resultados efectivos.

28. BIBLIOGRAFIA
 • Domínguez M.R,. Fuentes M.O., Franco, V. “Avenida de diseño,
Capítulo A.1.10 del Manual de Diseño de Obras Civiles”. CFE.
México, 1981.
 • Aparicio, M.F.J. “Fundamentos de Hidrología de superficie”.
Limusa, México, 2005.
 • Alvarado, C.A.J. “Cálculo de Avenidas de Diseño para vertedores
de presas de almacenamiento”. Tesis de Maestría,
DEPFI.UNAM.1993. • Arganis, J.M.L. “Tránsito de Avenidas en
Embalses y Cauces”. Tesis de Maestría, DEPFI.UNAM.1998.
 •http://transparencia.mtc.gob.pe/idm_docs/P_recientes/970.pdf
 • http://www.cledirsa.com/servicios/7-levantamientos-
batimetricos.html
 • http://ocw.upm.es/ingenieria-cartografica-geodesica-y-
fotogrametria/topografiaii