Este documento presenta información sobre el curso de Hidrología de la Universidad Peruana Los Andes. Explica conceptos clave como cuencas hidrográficas, el ciclo hidrológico, agua azul y agua verde. También describe proyectos hidráulicos y el deterioro de la calidad del agua en el Perú debido a factores como la contaminación industrial y la falta de tratamiento de aguas residuales.

1. “UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES”
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
CURSO HIDROLOGIA

2. • RED HIDRICA 24-m (CUENCA DEL MANTARO Y PERENE)

3. • Cuencas Hidrográficas a nivel nacional <3000 km2
• Cuenca del Rio Mantaro 24-m
Área Total: 34363.183 km 2
Orden: 143
Nivel: 4

4. • Nevado Huaytapallana

5. • Canales en costa

8. • Defensa ribereña

9. La destilación del agua de mar, bajo la acción de los rayos solares, es la
fuente original del agua de los continentes. En los continentes existen también
una evapotranspiración, directamente a partir del suelo (evaporación) e
indirectamente a partir de la vegetación (transpiración). Su valor se calcula en
71000km3 por año.
Se denomina ciclo hidrológico al conjunto de cambios que experimenta el
agua en la Naturaleza, tanto en su estado (sólido, líquido y gaseoso) como en
su forma (agua superficial, agua subterránea, etc).
Es frecuente definir la Hidrología como la ciencia que se ocupa del estudio del
ciclo hidrológico.
EL CICLO HIDROLÓGICO

10. El ciclo hidrológico no es nada regular. Todo lo contrario. Una muestra de ello
son los períodos de sequías y de inundaciones con los que estamos tan
acostumbrados en el país.
La Hidrología, para el análisis de algunos fenómenos, hace uso de métodos
estadísticos, como tendremos oportunidad de ver a lo largo del curso y de modo
particular.
EL CICLO HIDROLÓGICO

11. HIDROLOGIA
• Es una ciencia que estudia el proceso del ciclo
hidrológico, este proceso comprende la existencia y
distribución del agua sobre la tierra, sus propiedades
físicas y químicas y su influencia sobre el medio
ambiente incluyendo su relación con los seres vivos.

12. HIDROLOGIA DE CUENCAS
• El manejo de cuenca implica la ejecución de actividades
interdisciplinarias que tiene como eje principal de acción el recurso
agua y como ámbito de planificación la cuenca hidrográfica. Desde
este punto de vista, la hidrología juega un papel muy importante
en la planificación de la cuenca, principalmente en los aspectos que
tienen relación con el dimensionamiento de estructuras de uso y
control del agua así como estudios y gestión del medio ambiente.
Los proyectos hidráulicos son de dos tipos: los proyectos que se
refieren al uso del agua y los que se refieren a la defensa contra los
daños que ocasiona el agua

13. • Los proyectos típicos de uso del agua son los de
abastecimiento de agua potable, los de irrigación y los
de aprovechamiento hidroeléctrico; comprenden,
además, los de navegación, recreación y otros. Los
proyectos típicos de defensa son los de drenaje urbano,
drenaje vial y drenaje agrícola; comprenden, además,
los de encausamiento de ríos, los de defensa contra las
inundaciones y otros.
• El estudio de nuestros recursos hidrológicos corre por
cuenta del Estado, siendo su objetivo proporcionar a los
ingenieros los elementos para el aprovechamiento y el
control del recurso agua.

14. Una Visión General del
ciclo hidrológico:
AGUA VERDE Y AGUA AZUL

15. AGUAVERDEY AGUA AZUL
• A escala global, y desde los orígenes de nuestro planeta ,
una misma masa de agua fluye continuamente siguiendo las
rutas que conforman los procesos del ciclo hidrológico. Este
ciclo conecta la biosfera con la atmosfera y los ecosistemas,
incluyendo los antroposistemas.
• La reserva total de agua del sistema tierra no ha cambiado
desde sus orígenes. El agua no se crea ni se destruye.
• El ciclo del agua se impulsa por la energía de sol.

16. • El agua se concentra en compartimientos entre los que se
mueven mediante flujos.
• La reserva total es la suma del agua presente en los siguientes
compartimientos:
• Océanos, Hielo, La atmosfera, Ríos y Lagos, Humedad del suelo, Agua
subterránea, Agua que forma parte de los organismos vivos, Etc.
• La reserva de cada uno de estos compartimientos depende de
los flujos de agua entrante y saliente.

17. Puntos de
Partición
Primer Punto de
Partición
Los constituyen las copas de los
arboles que interceptan parte del
agua de lluvia que se re-emite por
evaporación directa .
Segundo Punto de
Partición
Se divide en escorrentía superficial
y agua infiltrada.
Tercer Punto de
Partición
El agua que llega al suelo es
parcialmente evaporada desde el
mismo , transpirado por las
plantas y un fracción recarga los
acuíferos subterráneos.
• El viaje del agua en los ecosistemas terrestres
empieza con la lluvia , tras la cual sigue unas rutas
que pueden divergir en determinados puntos, los
llamados de Puntos de partición (PP).

18. • Ciclo hidrológico en un ecosistema mostrando los puntos de
partición (PP) de la lluvia.
• Fuente; Falkenmark y Rockström

19. Visión General
Del Ciclo
Hidrológico
Flujo azul
Escorrentía
Superficial
Recarga de agua
subterránea.
Flujo verde
Evaporación y
transpiración

20. La partición de
flujos de agua a lo
largo del ciclo
hidrológico viene
determinado por:
factores biofísicos
Capacidad de
retención de agua
del suelo
Intensidad de las
precipitaciones
Demanda
Atmosférica.
factores biológicos
Ruta de la
fotosíntesis.
factores humanos
USO del suelo
Gestión de
bosques
Compactación de
suelos, etc.

21. • Tiempo medio de resistencia en diferentes reservas
• fuente: Pidwirmy, 2006

22. Análisis del Balance Hídrico
• La gestión de los recurso hídricos a diferentes escalas
geográficas debe basarse en el análisis del balance
hídrico.
• El cual constituye un método contable que requiere
evaluar multitud de datos hidrológicos relacionados con
las reservas y los flujos de agua (Entradas y salidas).

23. • El ANALISIS DEL BALANCE HIDRICO es un practico método de
contabilidad que proporciona un buen marco para comprender los
recursos hidrológicos. Se puede aplicar a varias escalas: Desde el
nivel de parcelas, pasando por cuencas hidrológicas, llegando
incluso a nivel global.
• Es necesario entender este balance para gestionar un modo
sostenible tanto el recurso con las interacciones con el ambiente y
la sociedad .
• En su formas mas simple un análisis del balance Hídrico se basa en
una sola ecuación que compara las entradas y salidas de agua al
tiempo que da cuenta de los cambios en su almacenamiento.
Análisis del Balance Hídrico

24. Variables Hidrológicas
• Un análisis del balance hídrico debe evaluar variables
hidrológicas como:
• La precipitación
• Intercepción
• Evaporación
• Evo transpiración
• Infiltración
• Escorrentía superficial y subterránea
• Almacenamiento superficial y subterránea
• Uso del agua
• No obstante , siempre resultan necesarios datos reales
proveniente de cuencas hidrológicas monitorizadas a
largo plazo.

25. Noción de Agua Azul y AguaVerde
• La noción de agua Azul y agua verde proporciona un marco conceptual
muy valioso para la gestión del agua a diversas escalas. La lluvia en
forma de precipitación genera dos tipos de recursos : el agua verde en el
suelo que se utiliza para el crecimiento de las plantas y para la
producción y que retorna a la atmosfera en forma de flujos de vapor : y
agua azul en los ríos y acuíferos , accesible para el hombre, incluyendo el
regadío mediante el cual en agua azul se trasforma en agua verde).
Agua verde y agua azul

26. Noción de Agua Azul y AguaVerde
• La noción de agua Azul y agua verde, brinda un enfoque muy
interesante de varios puntos de análisis como:
• Unificación de la protección ecológica y los proceso hidrológicos.
• Producción de Alimentos a través de la agricultura de secano (Alimentada por
las lluvias ) y/o regadío.
• Integración del agua mediante el control de sus movimientos a través del
paisaje en relación con el uso del suelo.
• Reparto equilibrado del agua entre seres humanos y la naturaleza.
• Comprensión del concepto eco-socio hidrología.

27. EL DETERIORO DE LA CALIDAD DE AGUA EN EL PERU
• El deterioro de la calidad del agua es uno de los problemas más graves del
país. Es un impedimento para lograr el uso eficiente del recurso y
compromete el abastecimiento, tanto en calidad como en cantidad.
• Las causas principales están en la contaminación industrial, la falta de
tratamiento de las aguas servidas, el uso indiscriminado de agroquímicos y
el deterioro de las cuencas.
• La contaminación industrial más significativa proviene de la minería, la
industria pesquera y el sector hidrocarburos. Afecta a las aguas
continentales y marinas en sectores determinados.

28. EL DETERIORO DE LA CALIDAD DE AGUA EN EL PERU
• El deterioro de las cuencas altas de los ríos es extremadamente grave en la sierra y en la selva
alta, donde interactúan causas variadas, tales como la deforestación y la destrucción de la
cobertura vegetal, la erosión laminar y la contaminación urbana y minera.
• Estos procesos afectan a la calidad del agua y a la cantidad del recurso. El deterioro del recurso
agua tiene impacto sobre:
• • La producción agrícola, por el deterioro de los suelos contaminados. En el valle del Mantaro,
las aguas de riego provenientes de este río afectan la producción agrícola por la concentración
de elementos tóxicos provenientes de La Oroya y otras zonas mineras.
• La salud del ganado, y por lo tanto, sobre la producción ganadera.
• La salud de las personas, en especial de los más pobres, que no cuentan con los medios
para defenderse de estas situaciones.

29. SEQUIAS

31. CUENCA
HIDROGRAFICA

32. CUENCA HIDROGRAFICA
• Una cuenca hidrográfica es un área de terreno que drena agua en un punto común,
como un riachuelo, arroyo, río o lago cercano. Cada cuenca pequeña drena agua en una
cuenca mayor que, eventualmente, desemboca en el océano.
• Una cuenca hidrográfica es el área drenada por un rio. Asimismo, las cuencas
hidrográficas facilitan la percepción del efecto negativo de las acciones del hombre
sobre su entorno, evidenciándolas en la contaminación y en la calidad del agua
evacuada por la cuenca, quedando claro, por cierto, que el agua es el recurso integrador
y el producto resultante de la cuenca.

33. CUENCA HIDROGRAFICA
• Es la superficie de terreno cuyas aguas vierten a un mismo río

34. MORFOLOGIA DE CUENCA
HIDROGRAFICA
• Se analiza las características morfológicas de la cuenca y la red de drenaje del rio y sus
principales afluentes, señalando la afluencia en que estos factores tienen en la
intensificación o posible atenuación de los procesos y peligrosidad de los ríos.
• El agua es el gran escultor de la superficie de la tierra. Algunas de las características
morfológicas de la cuenca se han utilizado exitosamente en modelos de predicción de
caudales y sedimentos en suspensión, tal como densidad de drenaje, longitud de
cuenca, gradiente de cuenca etc.

35. PARTES DE UNA CUENCA
CUENCA ALTA
• Que
corresponde a
la zona donde
nace el río, el
cual se
desplaza por
una gran
pendiente.
CUENCA MEDIA
• La parte de la
cuenca en la
cual hay un
equilibrio entre
el material
sólido que
llega traído por
la corriente y el
material que
sale.
Visiblemente
no hay erosión.
CUENCA BAJA
• la parte de la
cuenca en la
cual el material
extraído de la
parte alta se
deposita en lo
que se llama
cono de
deyección.

36. • Exorreicas: Drenan sus aguas al mar o al océano.
• Endorreicas: Desembocan en lagos, lagunas o salares que no
tienen comunicación salida fluvial al mar.
• Arreicas: Las aguas se evaporan o se filtran en el terreno antes
de encauzarse en una red de drenaje.
TIPOS DE CUENCA

37. DELIMITACION
• La delimitación de una cuenca se hace sobre un plano a curvas de nivel,
siguiendo las líneas del divortium acuarum o líneas de las altas cumbres.
• Para poder delimitar una cuenca se debe tener en cuenta los conceptos
básicos de cuencas, así como sus tipos y características.
• El proceso de delimitación, es válido si se utiliza tanto en el método
tradicional - delimitación sobre cartas topográficas-, así como en el método
digital con ingreso directo sobre la pantalla de un ordenador, utilizando
algún software SIG como herramienta de digitalización.

38. PROCEDIMIENTO PARA LA DELIMITACIÓN DE LAS
UNIDADES HIDROGRÁFICAS
PRIMERA: Se identifica la red de drenaje o corrientes
superficiales, y se realiza un esbozo muy general de la
posible delimitación.

39. SEGUNDA: Invariablemente, la divisoria corta
perpendicularmente a las curvas de nivel y pasa, estrictamente
posible, por los puntos de mayor nivel topográfico.
TERCERA: Cuando la divisoria va aumentando su altitud, corta
a las curvas de nivel por su parte convexa.

40. CUARTA: Cuando la altitud de la divisoria va decreciendo, corta
a las curvas de nivel por la parte cóncava.

41. QUINTA: Como comprobación, la divisoria nunca corta una
quebrada o río, sea que éste haya sido graficado o no en el
mapa, excepto en el punto de interés de la cuenca (salida).

42. AREA DE LA CUENCA
• Superficie. Se refiere al área proyectada en un plano
horizontal. Se determina con planímetro o con software o
algún otro calculo matemático.

43. COEFICIENTE DE COMPACIDAD
• 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.
• Da una idea de la forma de la cuenca.
• Es una relación entre el perímetro de la cuenca “P” con el
perímetro equivalente de una circunferencia, que tiene la
misma área “A” de la cuenca.
Gravelious (Kc)

44. • La Expresión del coeficiente de Gravelious es la
siguiente.
• Donde:
• Kc : Coeficiente adimensional de Gravelious
• P : Perímetro de la cuenca, en km
• A :Área de un circulo, igual al área de la cuenca ,
en km2
• r : radio de un circulo de igual área que la cuenca.

45. • El índice K = 1 : la cuenca será de forma circular, de modo que cuanto
más cercano a la unidad se encuentre, más se aproximará su forma a
la del círculo o redonda, en cuyo caso la cuenca tendrá mayores
posibilidades de producir crecientes con mayores picos (caudales) .
• K > 1 : cuencas alargadas, cuando “K” se aleja más del valor unidad
significa un mayor alargamiento en la forma de la cuenca (oblonga).
• El valor que toma esta expresión es siempre mayor que la unidad y
crece con la irregularidad de la forma de la cuenca, estableciéndose la
siguiente clasificación:

46. FACTOR DE FORMA (Rf)
• Horton (1932), sugirió un factor adimensional de forma Rf, como
índice de la forma de una cuenca.
• Donde:
• Rf: Factor adimensional de Horton
• A: Área de la Cuenca
• Lb: Longitud de la cuenca, medida desde la salida hasta el limite,
cerca de la cabecera del cauce principal, a lo largo de una línea
recta, de A-B

47. • Este índice de Horton ha sido usado frecuentemente como
indicador de la forma del Hidrograma Unitario.

48. CURVA HIPSOMETRICA
• Es la curva que representa la relación entre la altitud y
la superficie de la cuenca que queda sobre esa altitud,
para construir la curva hipsométrica, se utiliza el plano
de la cuenca con curvas de nivel.

49. • Obtener la curva hipsométrica de una cuenca, cuyo perímetro es de
430 km , con las siguientes características topográficas.
EJEMPLO

52. DETERMINACIÓN DE LAS ALTITUDES
• ALTITUD MEDIA: Es la ordenada media de la curva hipsométrica, en
ella, el 50% del área de la cuenca, está situada por encima de esa
altitud y el 50% está situado por debajo de ella
• ALTITUD MÁS FRECUENTE: Es el máximo valor en porcentaje de la
curva de frecuencia de altitudes
• ALTITUD DE FRECUENCIA MEDIA: Es la altitud correspondiente al
punto de abscisa media de la curva de frecuencia de altitudes.

53. • GEOLOGÍA Y SUELOS. Esta información es útil sobre todo para el estudio de
las napas de agua subterránea y para la determinación de la escorrentía,
porque la geología y el tipo de suelo son factores importantes dela infiltración.
• COBERTURA. Se refiere al tipo de cubierta vegetal. También es un factor
importante para la determinación de la escorrentía.
• PERFIL LONGITUDINAL DEL CURSO DE AGUA. Es una curva que representa
la relación entre la altitud y la longitud del curso principal. El perfil longitudinal
del rio es muy importante porque permite conocer la pendiente del rio en
diferentes tramos de su recorrido.

54. DRENAJE DE CUENCAS
• La cuenca de drenaje es la unidad básica de investigación de la
capacidad de escorrentía, y densidad de drenaje.
• La red de drenaje es el recorrido del agua superficial desde la tierra
hacia el mar se lleva a cabo a través de una red de drenaje la cual
refleja un parte características geológicas y de clima. La RD de cada
cuenca a evolucionado para convertirse en el sistema para evacuar el
agua de escorrentía de manera mas eficiente

55. TIPOS DE CORRIENTES
CORRIENTES
EFÍMERAS
• Cuando solo llevan
agua cuando llueve e
inmediatamente
después. Circula agua
en forma
momentánea.
• APORTA :
escorrentía
superficial.
CORRIENTES
INTERMITENTES
• Cuando llevan agua la
mayor parte del año,
sobretodo en épocas
de lluvias o de
avenidas. La
presencia de agua en
el cauce es debida al
hecho que la napa
freática se ubica por
encima del fondo del
cauce.
• APORTA: Escorrentía
superficial, por
infiltración o
subterránea.
CORRIENTES
PERMANENTES
• Cuando circula agua
durante todo el año,
pues en época que no
llueve y aún de cierta
sequía conducen
agua debido a que el
nivel freático siempre
está por encima del
fondo del cauce.
• APORTA: avenidas
(escorrentía), en
estiaje (Napa
freática), deshielo de
nevadas, lagunas.
etc.

56. Patrones de Drenaje
• La configuración de la red de fluviales resulta de la influencia de la
topografía, los suelos, las rocas, grado de fracturación y estratificación
esto se conoce como el sistema de drenaje.
• -Dendrítico: tiene aparecerse ala ramificacion de un árbol esto ocurre
en terrenos montañosos.
• -Trillis/Pinnado: ocurre debido a los pliegues de la corteza terrestre, el
rio principal se ubica en el centro del pliegue
• Radial: asociado a un volcán o montañas pronunciadas.
• Paralelo: patrón paralelo entre trillis y dendrítico
• Rectangular: ocurre en sitios de alta frecuencias de fallas, direcciones
muy lineales y ángulos definidos

57. • La red de corrientes se
origina con el agua que
recorre una superficie
cuyo relieve y erosión
vienen determinados por
la geología de la región y
la estructura subyacente.
CLASIFICACION DE CORRIENTES

58. CORRIENTECONSECUENTE
• Es aquella cuyo curso sigue la pendiente inicial del terreno, determinada por la geología.
CORRIENTE SUBSECUENTE
• Son afluentes de un río consecuente, se forman por la erosión remontante y fluyen a lo largo de las
líneas de debilidad que presenta la estructura subyacente, tales como líneas de fallas o estratos débiles.
CORRIENTE RESECUENTE
También denominadas corrientes consecuentes secundarias, son afluentes de las corrientes
subsecuentes y discurren en la misma dirección que las consecuentes, pero son más jóvenes.
CORRIENTE OBSECUENTE
Las corrientes obsecuentes son aquellas que fluyen en dirección contraria a las consecuentes.
CORRIENTE INSECUENTE
• Son las que no guardan una relación obvia con la estructura y no siguen un patrón predeterminado.
CLASIFICACION DE CORRIENTES

59. • La ley del número de cauces y la razón de bifurcación fue formulada por
Robert Horton en 1945 y se establece a partir de la relación existente
entre el número de segmentos de un orden dado y los de orden
inmediatamente superior.
• La relación de bifurcación permite comprender algunas variaciones
geoecológicas que se producen en el territorio de la cuenca,
fundamentalmente cambios importantes en el sustrato rocoso, en las
características de los grupos de suelos dominantes y en la cobertura
vegetal.
RAZÓN DE BIFURCACIÓN

60. • Las cuencas cuya relación de bifurcación permanece constante,
indican homogeneidad en las características geoecológicas
anteriores.
• A partir de la relación de bifurcación, Robert Horton estableció que:
“El número de segmentos de órdenes sucesivamente inferiores de
una cuenca dada, tiende a formar una progresión geométrica que
comienza con el único segmento de orden más elevado y crece
según una relación constante de bifurcación.” Siendo entonces la
sumatoria del número de cauces el número total de cursos que
componen la red de drenaje de la cuenca.
RAZÓN DE BIFURCACIÓN

61. CALCULO DE LA RAZON DE BIFURCACION

62. • El cociente de bifurcación (Rb) es la proporción existente entre el número
de corrientes de corrientes de un determinado orden y el número de
corrientes de orden inferior inmediato, suele ser constante en la mayoría
de las redes y oscila entre 3 y 5.
COCIENTE DE BIFURCACIÓN

63. • El patrón y densidad de las corrientes y ríos que drenan no sólo
dependen de su estructura geológica, sino también del relieve de la
superficie terrestre, el clima, el tipo de suelo, la vegetación y, cada vez
en mayor medida, de las repercusiones de la acción humana en el
medio ambiente de la cuenca.
DENSIDAD DE CORRIENTES (Dc)

64. • La densidad de corriente, es un parámetro que indica la
eficiencia del drenaje de una cuenca.
Donde :
 Dc : N° corrientes / ha ò km²
 Nc : número de las corrientes
 perennes e intermitentes de la cuenca
 A : área de la cuenca.
• La corriente principal se cuenta como una sola desde su
nacimiento hasta su desembocadura; después se tendrán
todos los tributarios de orden inferior desde su origen hasta la
unión de la corriente principal y así sucesivamente hasta llegar
a las corrientes de orden 1.
DENSIDAD DE CORRIENTES (Dc)

65. • La densidad de drenaje (Dd) es una propiedad fundamental de la
cuenca, que controla la eficiencia de drenaje (Jones, 1997) y señala
el estado erosivo de la cuenca, y está definida, para una cuenca
dada, como la longitud media de curso por unidad de superficie:
DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)

66. DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)
-Si la Dd > 1 : La cuenca es bien desarrollada aguas abajo permanente
-Si la Dd > 2.74 se considera una cuenca bien drenada.
Por otra parte, si sólo consideramos este índice, sin tener en cuenta otros factores
del medio físico de la cuenca, podemos decir que cuanto mayor sea la densidad de
drenaje, más rápida será la respuesta de la cuenca frente a una tormenta,
evacuando el agua en menos tiempo. Esto quiere decir, que al tener una alta
densidad de drenaje, una gota deberá recorrer una longitud de ladera pequeña,
realizando la mayor parte del recorrido a lo largo de los cauces, donde la velocidad
de escurrimiento es mayor, por lo tanto los hidrogramas en principio tendrán un
tiempo de concentración relativamente corto.

67. • El conocimiento de la pendiente del cauce principal de una cuenca, es un
parámetro importante, en el estudio del comportamiento del recurso
hídrico, como por ejemplo, en la determinación de las características
óptimas de su aprovechamiento hidroeléctrico, o en la solución de
problemas de inundaciones
PENDIENTE DE CAUCE

68. • Este método considera la pendiente del cauce, como la relación
entre el curso de agua más largo con la superficie de la cuenca.
• Donde:
• J : pendiente media del cauce (%)
• Hmáx. : altitud máxima del cauce (km)
• Hmín. : altitud mínima del cauce (km)
• L : longitud del cauce (km)
PENDIENTE DE CAUCE

69. INSTITUCIONES PUBLICAS
MINISTERIOS

70. PROYECTOS DE INVERSION PUBLICA (PIP)
- Formulación de expedientes: Sistema de riego,
puentes, defensa ribereña, entre otros..