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Manual de prácticas de
hidrología
Código
MADO-05
Versión
01
Página
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Sección ISO
7.3
08 de agosto de
Fecha de emisión
2016
Facultad de Ingeniería
Área/Departamento: Laboratorio de hidráulica
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Características fisiográficas
de una cuenca
Elaborado por:
Revisado por:
Autorizado por:
Vigente desde:
M.I. Alexis López
Montes, M.I. Alejandro
Maya Franco e Ing.
Mónica Villa Rosas.
M.I. Alejandro Maya
Franco e Ing. Mónica
Villa Rosas.
Dra. Ma. del Rosio
Ruíz Urbano
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1. Seguridad en la ejecución
1
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
Sala de máquinas
ninguno
2. Objetivos de aprendizaje
I.
Objetivos generales:
Calcular las características fisiográficas básicas, así como, la pendiente media del cauce
principal y el tiempo de concentración, en la cuenca de la mesa hidrológica, empleando
varios métodos.
II.
Objetivos específicos:
Calcular el área y perímetro de la cuenca, la longitud del cauce principal, el coeficiente
de compacidad, de la cuenca de la mesa hidrológica.
La pendiente media del cauce principal y el tiempo de concentración, en la cuenca de la
mesa hidrológica, empleando varios métodos.
3. Introducción o antecedentes





Cuenca hidrográfica
Parteaguas
Coeficiente de compacidad
Criterios para obtener la pendiente media del cauce principal
Expresiones para determinar el tiempo de concentración
4. Material y Equipo




Mesa hidrológica
Flexómetro
Cronómetro
Cinta métrica
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5. Desarrollo
I.
Actividad 1
1. Describir las partes de las que está compuesta la mesa hidrológica, ubicar la cuenca
y su parteaguas.
Figura 1. Perfil de la mesa hidrológica
Tabla 1. Elevaciones y longitudes del cauce principal
Punto
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
Alturas
m
Elevación
m
0.00
Puntos
li
m
A1 - A2
A2 - A3
A3 - A4
A4 - A5
A5 - A6
A6 - A7
A7 - A8
A8 - A9
A9 - A10
Para la obtención de las elevaciones en los puntos A, restar las alturas medidas.
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2. Medir el ancho a y el largo b de la cuenca.
a = __________ m, b = ___________ m
3. Generar una tormenta en la mesa hidrológica, que presente un gasto pico de 15
l/min y una duración de 40 segundos aproximadamente.
4. Durante la tormenta, observar la formación del cauce principal, el escurrimiento, y
donde se presenta la salida de la cuenca.
5. Al finalizar la tormenta, esperar a que el cauce principal ya no lleve agua y medir en
los puntos marcados sobre él (ver Figura 2), las elevaciones del terreno respecto a la
malla, registrar dichas elevaciones en la Tabla 1.
6. Medir las longitudes li de los tramos entre cada punto marcado sobre el cauce
principal (ver Figura 2), y registrarlas en la Tabla 1.
Figura 2. Cuenca y cauce principal de la mesa hidrológica.
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6. Obtención de las características fisiográficas básicas, así como, la
pendiente media del cauce principal y el tiempo de concentración, en la
cuenca de la mesa hidrológica, empleando varios métodos.
Para la cuenca vista en la práctica:
1.- Calcular:
a) El área de la cuenca A, en m2 y en km2.
b) El perímetro de la cuenca o longitud del parteaguas P, en m y km.
c) Longitud del cauce principal Lc, en m y en km.
d) El Coeficiente de compacidad Cc e interpretar su valor, considerando que si Cc = 1,
la cuenca tiene forma circular; mientras si Cc > 1, la cuenca es alargada y/o
asimétrica.
𝐶𝐶 = 0.282
𝑃
√𝐴
ec.1
donde:
Cc
coeficiente de compacidad, adimensional.
P
perímetro de la cuenca, en km.
A
área de la cuenca, en km2.
2.- Determinar la pendiente media del cauce principal Sc con los siguientes criterios:
a) La pendiente media es igual al desnivel entre los extremos de la corriente entre su
longitud medida en planta.
𝑆𝑐 =
𝐻
𝐿
ec.2
En la Figura 2, se muestra el significado de las variables H y L. Sc es la pendiente
media del cauce principal, adimensional.
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Elevación, en m.
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Perfil del cauce principal
H
L
Distancia, en m.
Figura 2. Pendiente media del cauce principal
Elevación, en m.
b) La pendiente media es la de una línea G que, apoyándose en el extremo de aguas
abajo de la corriente, divide al perfil del cauce en dos áreas A1 y A2 de igual
magnitud.
Perfil del cauce principal
A1
Línea G
A2
Distancia, en m.
Figura 3. Pendiente media del cauce principal
c) Fórmula de Taylor y Schwarz, para tramos del cauce con longitud desigual.
2
𝑆𝑐 =
𝐿𝑐
𝑙1
𝑙
𝑙
+ 2 + ⋯+ 𝑚
√𝑆𝑚 ]
[√𝑆1 √𝑆2
donde:
Sc
pendiente media del cauce, adimensional.
Lc
longitud del cauce principal, en m.
li
longitud del tramo i del cauce, en m.
Si
pendiente del tramo i, adimensional.
ec.3
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d) Comparar las pendientes medias, obtenidas en los incisos anteriores.
3.- Calcular el tiempo de concentración tc, mediante la fórmula de Kirpich, Rowe,
Giandotti, y Témez.
a) Fórmula de Kirpich
𝑡𝑐 = 0.0663 (
𝐿𝑐
√𝑆𝑐
0.77
)
ec. 4
donde:
tc
tiempo de concentración, en horas.
Lc
longitud del cauce principal, en km.
Sc
pendiente media del cauce, adimensional. Emplear la pendiente obtenida con
la fórmula de Taylor y Schwarz.
b) Fórmula de Rowe
(𝐿´)3
𝑡𝑐 = 0.06635 (
)
𝐻
0.385
ec. 5
donde:
tc
tiempo de concentración, en horas.
L´
igual a la longitud del cauce principal, más la distancia en línea recta de su
punto final al más alejado de la cuenca, en km.
H
diferencia de elevaciones entre el punto más alejado de la cuenca y su salida,
en km.
c) Fórmulas de Giandotti
𝑡𝑐 =
4√𝐴 + 1.5𝐿𝐶
25.3√𝑆𝑝 𝐿𝑐
ec. 6
donde:
tc
tiempo de concentración, en horas.
A
área de la cuenca, en km2.
Lc
longitud del cauce principal, en km.
Sp
pendiente promedio del cauce principal, adimensional; emplear la pendiente
obtenida con el método de Taylor y Schwarz.
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d) Fórmula de Témez
𝑡𝑐 =
𝐿𝐶
𝑉𝑤
ec. 7
donde:
tc
tiempo de concentración, en horas.
Lc
longitud del cauce principal, en km.
Vw
velocidad de la onda de la avenida, en km/h. Se puede calcular como 72𝑆𝑐0.6.
Emplear la pendiente Sc calculada con la fórmula de Taylor yScwarz.
7. Conclusiones
8. Bibliografía
1. APARICIO M. F. J. (1997) Hidrología de superficie. Editorial Limusa, México.
2. VEN TE CHOW, DAVID R. MAIDMENT, LARRY W. MAYS (1994) Hidrología
aplicada, Editorial Mc Graw Hill.
3. RAY E. LINSLEY, JOSEPH B. FRANZINI (1964) Ingeniería de los recursos
hidráulicos, Editorial Continental, S. A.
4. SPRINGAL G. R. (1990). Análisis estadístico y probabilístico de datos
hidrológicos, Hidrología Superficial. Facultad de Ingeniería, UNAM, México.