Caracterización y Red de Drenaje de la Subcuenca del Río Tin-Tin, PN. Los Farfán, Fabio; Luis Urbina; Silvia Ferreira y Marcelo Brandan Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Naturales. Cátedra Manejo de Cuencas Hidrográficas. vda. Bolivia 5150 (4400) Salta, rgentina. fabiomandrake@hotmail.com Characterization and Drainage Net of the Subbasin of the River Tin-Tin P.N. The bstract The National Park The Cardones (64.117 Ha), includes the subbasins of the rivers mblayo and Tin-Tin and the basin endorreicas Cachipampa's Lagoon. The subbasin of the river Tin-Tin has formed lengthened in midday sense and is the biggest of the park. It doesn t exist permanent courses of water, but copious summer rains produce torrents in the rivers Tonco, Tin-tin and in the stream The Cardonal. The objectives are to determine the morphologic characteristics and to establish how it intervenes in the hydrological processes. We have compiled and systematized secondary information about the biophysics conditions. fter that, primary information was generated in cartographic form, using tools such as GIS and CD. The information was completed working on the field in the zone of study. It was determined the Curve Hipsométrica of the subbasin, and also some factors related to the relief and to the hydrographic net. Área Perimeter Gravelius's index Relation of Form (Horton) Medium altitude 34.745 Ha 114,47 Km. 1,674 (lmost round to rectangular oblong) 0,18 ( Squared with lateral way) 3019 m.l.s.a Table 1. Morphologic parameters Subbasin of the river Tin Tin It was possible to establish that the behavior of the subbasin is of torrential type in the rains epochs, and that in some sectors as The Churcal, the water course is permanent though minimum, in low water epochs. It is a mountainous subbasin of high altitudes and pronounced slopes. It presents diverse systems of drainage: dendrítico, parallel, subparallel and dicotómico. For the form almost round to rectangular oblong the subbasin presents a major time of concentration. Key Words: Hydrographic basin, parameters morfométricos, torrents, drainage net. Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 7
Resumen El Parque Nacional Los Cardones (64.117 ha), comprende las subcuencas del ríos mblayo y Tin Tin y la cuenca endorreicas Laguna de Cachipampa. La subcuenca del río Tin-Tin tiene forma alargada en sentido meridiano y es la más grande del parque. No existen cursos de agua permanentes, pero con las lluvias copiosas del verano producen torrentes en los ríos Tonco, Tin-Tin y en el arroyo El Cardonal (Garrido y Sauad 1998). Los objetivos son determinar las características morfológicas y establecer cómo interviene en los procesos hidrológicos. Se recopilaron y sistematizó información secundaria sobre las condiciones biofísicas. Luego, se generó información primaria en forma cartográfica, utilizando herramientas SIG y CD. Se completó la información con relevamiento a campo de la zona de estudio. Se determinó la Curva Hipsométrica de la subcuenca, como así también factores relacionados con el relieve y a la red hidrográfica. Área Perímetro Indice de Gravelius Relacion de Forma (Horton) ltitud mediana 34.745 Ha 114,47 Km 1,674(casi redonda a rectangular oblonga) 0,18 (cuadrada con salida lateral) 3019 m.s.n.m Tabla 2. Parámetros morfológicos Cuenca del río Tin Tin Se pudo establecer que el comportamiento de la subcuenca es de tipo torrencial en las épocas de lluvias, y que en algunos sectores como El Churcal, el curso de agua es permanente aunque mínimo, en época de estiaje. Es una subcuenca montañosa de elevadas altitudes y pendientes pronunciadas. Presenta diversos sistemas de drenaje: dendrítico, paralelo, subparalelo y dicotómico. Por la forma oval oblonga, la subcuenca presenta mayor tiempo de concentración. Palabras clave: Cuenca hidrográfica; Parámetros morfométricos; Torrentes; Red de drenaje Introducción La Subcuenca del río Tin-Tin (Figura 1) se encuentra en el Parque Nacional Los Cardones en el departamento de Cachi, a 120 Km. de la ciudad de Salta Capital, y comprende las divisorias de aguas entre las cuencas de los ríos Escoipe y Calchaquí, las cuencas endorreicas como la Laguna de Cachipampa o Hervidero, y en su mayor parte a cuencas tributarias que forman parte de los Valles Calchaquíes (Garrido y Sauad 1998). Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 8
Figura 1. Ubicación de la subcuenca del río Tin Tin. En esta subcuenca no existen cursos de agua permanente, pero con las lluvias copiosas del verano se producen torrentes en el tramo final del río. Tiene una superficie de alrededor de 347,45 km 2 y presenta forma alargada en sentido meridiano (Garrido y Sauad 1998, DRN, 2005). Comprende los principales biomas andinos del Puneño, Prepuneño, y ltoandino y el sector septentrional del Monte Occidental (De Viana, 1993). Existe una diferencia altitudinal desde los 5.079 m.s.n.m. en el Cerro Malcante, hasta los 2.282 m.s.n.m. en la desembocadura del río Tin-Tin, en el río Calchaquí. Los objetivos principales son determinar las características morfológicas de la subcuenca y establecer de que modo los distintos parámetros influyen en los procesos hidrológicos de la misma. Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 9
Materiales y Métodos Se realizó la recopilación de diversos estudios realizados en la zona como los de Neumann R. (1987), Garrido J. L. y Sauad J. J. (1998) y creche N. (1993) entre otros, a los cuales se les efectuó un posterior análisis. partir de esa información secundaria, se sistematizó para establecer las condiciones biofísicas. Para el análisis del área de estudio se realizo la fotointerpretación utilizando Carta Topográfica (escala 1: 100.000) y fotografías aéreas, con escala 1:75000, del IGM, e imágenes satelitales LNDST 5 TM, suministradas por las cátedras de Sensores Remotos y Carteo Geológico (UNSa). Luego se generó información primaria, realizando un intenso relevamiento de campo, recorriendo la zona de estudio. Utilizando herramientas SIG y CD, se digitalizó los datos de campo obtenidos con GPS y de la fotointerpretación, utilizando programas entorno CD, Xview, y para la elaboración del informe el programa Office. Se generó un Mapa de Red de Drenaje del área de estudio. Características morfológicas Tienen gran importancia sobre la respuesta hidrológica que puede observarse en una cuenca. Se componen de parámetros de Forma, de Relieve e Hidrográficos (Mármol, 2008). Forma El factor de forma o de Gravelius responde a la relación entre el ancho promedio y la longitud axial. p Ff = La Donde Ff es el factor de forma; p el ancho promedio y La, la longitud axial. p se determina dividiendo la superficie de la cuenca por la La. El Índice de compacidad o de Gravelius, es la relación entre el perímetro de la cuenca y la de un círculo de igual superficie: P K c = = 0, 28 2 π P Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 10
Siendo Kc, índice de compacidad; P, perímetro de la cuenca (km) y p, el perímetro de un círculo de igual superficie que la cuenca analizada. Kc Clases de forma 1 1,25 Casi redonda a oval redonda (compacta) 1,25 1,50 a oval oblonga 1,50 1,75 a rectangular oblonga > 1,75 a casi rectangular (alargada) Tabla 3. Valores de Índice de Compacidad (Mármol, 2008) Relación de forma de Horton (Rf) Forma de la cuenca Rf Circular 0,785 Cuadrado con salida central 1 Cuadrado con salida lateral 0,5 Rectangular > 1 Tabla 4. Valores de la Relación de forma Rf Estima la forma de la cuenca según la siguiente fórmula: Rf = 2 Lb Donde, es el área de la cuenca y Lb longitud del cauce mas largo. Relieve Influye en los escurrimientos, ya que al aumentar la pendiente del terreno, aumenta la velocidad del agua y se acortan los tiempos de concentración. En general esta influencia es mayor que la debida a la forma de la cuenca. El relieve queda definido por las curvas de nivel del mapa altimétrico, como asimismo por la curva hipsométrica (Mármol, 2008). Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 11
Curva hipsométrica Para construir la curva hipsométrica del área de estudio, se llevó a un sistema de coordenadas el área acumulada expresada en porcentaje (km 2 ) en las abcisas y en las ordenadas las altitudes de cada una de las fajas altitudinales (también conocidas como isohipsas). En el 50% del área acumulada se encuentra la mediana de la altitud, valor más representativo que la altitud media, que en general resulta mayor (Mármol, 2008). Coeficiente de Masividad o de Martonne Es el cociente entre la altura media sobre su superficie proyectada, utilizando la siguiente formula (Mármol, 2008). CM = = tgα Donde CM = Coeficiente de Masividad; H = altura media y = área H = OM O Coeficiente Orográfico o de Fournier Es el producto de la altura media de la cuenca por su Coeficiente de Masividad: 2 H CO = H CM = = H tgα Tanto para CM como CO, el resultado final se multiplica por 1.000, debido al sistema de unidades empleado (Mármol, 2008). Este coeficiente caracteriza eficazmente el relieve de 2 cuencas distintas. Siendo mayor de 6 el relieve es accidentado y si es menor de 6, es poco accidentado. Fue propuesto por su autor en estudios de erosión hídrica y degradación de cuencas (Mármol, 2008). ltitud Media Uno de los factores físicos que facilita el análisis del movimiento del agua, es el estudio de la distribución de las elevaciones del terreno. Se han establecido 2 conceptos para este estudio: la altitud media y la mediana de la altitud. ai Hm = ( hi) Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 12
Donde Hm es la altitud media; ai el área entre par de cotas; hi, la altitud media entre dicho par y, el área de la cuenca. La mediana de la altitud se obtiene, cortando la curva hipsométrica en el 50% de la superficie y leyendo en las ordenadas dicho valor. La mitad de los puntos de la cuenca estarán por encima del mismo y la otra mitad por debajo. La altitud media es en general mayor que la mediana, aunque esa diferencia es poca (Mármol, 2008). Pendiente Media de la cuenca Este valor es importante por incidir directamente en la velocidad que toman las corrientes y la consecuente capacidad de erosión y arrastre de sedimentos. Se define como la media de las pendientes de las superficies elementales del terreno. O más exactamente: es el promedio ponderado de las superficies elementales en las que la línea de máxima pendiente es constante (Mármol, 2008). Para obtenerlo se empleó la fórmula siguiente: D L Ic = Siendo, Ic la pendiente media; D la equidistancia entre curvas de nivel; L, longitud total de curvas de nivel y, área de la cuenca. Red Hidrográfica Se denomina así al drenaje natural por donde fluyen las aguas del escurrimiento superficial, subsuperficial y subterráneo. Para su caracterización, Horton (1945) y Strahler (1964) establecieron distintos índices. Número de orden de cauce Según Horton (1945), expresa una medida de la ramificación del cauce principal. El valor obtenido depende de la escala y grado de detalle del mapa. Puede perfeccionarse con el análisis estereoscópico, de imágenes satelitales y controles a campo. La relación de bifurcación define la relación entre el número de cauces de cualquier orden y el número en el siguiente orden Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 13
inferior. Sus valores oscilan entre 2 y 4 y en general valen 3,5 manteniéndose casi constantes para una misma cuenca (Mármol, 2008). Ley del número de orden k n Nu = r b Donde Nu es el número de cauces de orden u; rb es la relación de bifurcación y k es el número de orden del cauce principal. Ley de longitudes de los cauces Lu = L1 re Siendo Lu, longitud promedio de los cauces de orden u; L1, longitud media cauces de orden 1 y re la relación de longitudes L. u 1 Densidad de drenaje (Horton) Es la longitud total de los cauces, por unidad de área li Dd = = L Donde Dd, densidad de drenaje; li, longitud de cauce de orden i; L, longitud total de cauces y, área de la cuenca. La ecuación de dimensión es una inversa de longitud (1/L). Schumm en Mármol (2008) propuso otro índice, el Canal de limentación (C), que es la inversa de Dd: C = 1 = Dd Resultando la parte de la cuenca que alimenta la unidad de longitud de cauce. Su ecuación de dimensión es una longitud: 2 L = L L L Frecuencia de cursos Es el número de cursos de un orden determinado por unidad de área (Horton, 1945) Nu Fc = Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 14
Donde Fc, frecuencia de cursos; Nu, número de cursos de orden u;, área de la cuenca. Pendiente del cauce principal Este parámetro influye sobre la velocidad del agua y la forma del Hidrograma. Los cauces naturales tienen en general forma cóncava hacia arriba; como cada tramo parcial tiene pendiente distinta, se considera la del cauce principal de la cuenca (Mármol, 2008). Una forma muy simple de calcularla es: Jm = (H max H min) / L Donde jm es la pendiente del rio; H máx. y H min. cotas máximas y mínimas y L: longitud total del cauce. Sistema de Drenaje Se debe a la relación entre infiltración y escurrimiento, que caracterizan a un material determinado, en especial la composición y granulometría del suelo o de la roca, para un régimen climático definido (Mármol, 2008). Resultados y Conclusiones Forma de la Cuenca La Subcuenca del río Tin-Tin abarca una superficie de 34.745 Ha y un perímetro de 114,47 Km, utilizando el programa utocad se determino que la longitud axial (La) es de 35,32 Km medida desde el cerro Malcante hasta la desembocadura en el río Calchaquí, del mismo modo se calculo la máxima longitud del cauce (Lb) de 43,33 km. Estos datos sirvieron para es calculo de el ancho promedio (p) de 9,83 Km y los distintos parámetros que se sintetizan en la Tabla 5. Se puede observas que al ser el Factor de Forma (Ff) un valor bajo 0,28, se estima que la cuenca es menos propensa a que una tormenta cubra toda la superficie. El Índice de Compacidad (Kc) nos indica que la cuenca es casi redonda a rectangular oblonga y según la Relación de Forma de Horton (Rf) de 0,18 la subcuenca es cuadrada con salida lateral (Mármol, 2008). Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 15
Parámetros de Forma Factor de Forma o de Gravelius (Ff) 0,28 Índice de Compacidad o de Gravelius (Kc) 1,674 Relación de Forma de Horton (Rf) 0,18 Tabla 5. Parámetros de Forma Subcuenca Tin Tin Se debe tener en cuenta que las cuencas redondeadas tienden a presentar un flujo de agua más rápido en comparación con las cuencas alargadas logrando la evacuación del agua más rápido (Vich, 1996). Relieve La topografía o relieve de una cuenca puede tener más afluencia sobre la respuesta hidrológica que la forma de la misma (Vich, 1996). continuación en la Tabla 6 se sintetizan los parámetros del relieve que caracterizan a la subcuenca. Parámetros morfológicos ltitud Mediana 3109 m.s.n.m. ltitud Media 3306 m.s.n.m. Coeficiente de Masividad 9,515 Coeficiente Ortográfico 31,46 Pendiente Media de la cuenca 13 % Pendiente del cauce principal 6,4 % Tabla 6. Parámetros Morfológicos de la Subcuenca del río Tin-Tin De esta manera se determino que en el 50% del área acumulada se encuentra la mediana de la altitud siendo 3.109 m.s.n.m. para esta subcuenca y la altitud media 3.306 m.s.n.m. Con respecto a los parámetros de relieve se concluye que se trata de una cuenca montañosa con altitudes medias elevadas, el relieve es accidentado ya Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 16
que presenta un Coeficiente Orográfico de 31,46 y con pendientes de la cuenca muy pronunciadas con un promedio de 13% y del cauce principal de 6,4%. La Curva Hipsométrica está representada en la Figura 2. Figura 2. Curva Hipsométrica Subcuenca río Tin Tin Figura 3. Diagrama de bloques con las variaciones altitudinales Subcuenca río Tin Tin. Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 17
Red Hidrográfica Se denomina así al drenaje natural por donde fluyen las aguas del escurrimiento superficial, subsuperficial y subterráneo. Para su caracterización, Horton (1945) y otros autores establecieron distintos índices. Los datos utilizados para la obtención de estos índices se sintetizan en Tablas 7 y 8. Orden Nº de cauces % Nº cauces Longitud (Km) Relación de Bifurcación Rb = N u /N u+1 Relación de Longitudes Rl =N u /N u+1 Promedio de longitud de cauces (Km) 1 504 71,7 430 3,43 2,22 0,853 2 147 20,9 194 3,87 0,67 1,313 3 38 5,4 129 3,45 0,35 3,405 4 11 1,6 45 5.5 0,18 4,118 5 2 0,3 15 2 0,5 7,7 6 1 0,1 17 16,6 Total 703 100 830 1,181 Tabla 7. Relación de Bifurcación, Relación de Longitudes y Promedio de longitudes de cauces Subcuenca río Tin Tin. Orden de Cauce Ley de num de Ley de long de Densidad de Frecuencia de On (Nu) cauces (Lu) drenaje (Dd) cursos Fc = Nu/ 1 474,76 853 1,24 1,45 2 224,3 330 0,557 0,423 3 41,06 583 0,372 0,109 4 30,25 129 0,13 0,0316 5 2 40 0,044 0,00576 6 0,048 0,00288 Total de cauces 2,39 2,02 Tabla 8. Ley de Nº de orden, de longitudes de cauces, Densidad de Drenaje y Frecuencia de cursos Subcuenca del río Tin Tin. Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 18
La relación de bifurcación (Rb) obtenida en el análisis en cursos de orden 1 a 3 es aproximadamente constante, mientras que para los ordenes 4 y 5 no es constante, lo que indica que los primeros son corrientes más estables. Según Strahler (1964), para cuencas donde la estructura geológica no distorsione el patrón de drenaje, Rb posee un rango de variación de 3.5 a 5. l analizar el sistema de drenaje de la subcuenca se observa que los cursos de primer orden son los de menor longitud y ésta se va incrementando a medida que crece el orden como lo demuestran los datos de Tablas 7 y 8. Los datos obtenidos de tanto de Densidad de Drenaje como de Frecuencia de Cursos nos indican que los ríos de orden 1, 2, y 3 son más numerosos que los restantes órdenes, indicando de esta manera, su comportamiento como corrientes torrentosas o torrentes en épocas de lluvia, con arrastre de materiales. Según la Clasificación de Smith (1950) y Stralher (1957) en Vich (1996), la densidad de drenaje para el río Tin-Tin es gruesa, correlacionándose con la clasificación de Gómez Espigares (2003), la misma es de densidad baja. l tener una densidad de drenaje baja y gruesa, la respuesta de la cuenca frente a una tormenta será lenta, evacuando el agua en más tiempo que otra cuenca con densidad más alta. Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 19
Figura 4. Sistema de red de drenaje Subcuenca del rio Tin Tin Debido a la gran superficie de la Subcuenca y a la singularidad del relieve, se determinó que existen diferentes sistemas de drenaje, siendo los más representativo de zonas montañosas, el sistema dendrítico, como los cursos que nacen de los cerros Malcante, Tin Tin y cordón El Cajoncillo. El sistema paralelo se observó en la zona sur de la subcuenca debido a lo homogéneo del relieve y la menor pendiente, mientras que los sistemas sub-pralelo e invertido en la zona del Valle del Tin Tin. Se observó en diferentes sectores de la red de drenaje, los patrones de alineamiento meandrosos, trenzados y anastomosado, dependiendo de la pendiente de los cursos (Figura 4). Foto 1. Vista panorámica de las nacientes del río Tin Tin Ciencia, Vol. 5, Nº 16, Mayo 2010. Página 20
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