estudio hidrico de la subcuenca del río higuerasx
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UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZ ÁN
ESCUELA DE POST GRADO
MAESTRÍA EN MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE
CURSO CURSO CURSO CURSO : : : : GESTIÓN Y MANEJO DE CUENCAS HIDROGRAFICASGESTIÓN Y MANEJO DE CUENCAS HIDROGRAFICASGESTIÓN Y MANEJO DE CUENCAS HIDROGRAFICASGESTIÓN Y MANEJO DE CUENCAS HIDROGRAFICAS
DOCENTEDOCENTEDOCENTEDOCENTE : : : : Ing. PEDRO DAVID CORDOVA TRUJILLOIng. PEDRO DAVID CORDOVA TRUJILLOIng. PEDRO DAVID CORDOVA TRUJILLOIng. PEDRO DAVID CORDOVA TRUJILLO
MAESTRISTASMAESTRISTASMAESTRISTASMAESTRISTAS :::: Ing. ARMANDO ELIAS CORI TRUJILLOIng. ARMANDO ELIAS CORI TRUJILLOIng. ARMANDO ELIAS CORI TRUJILLOIng. ARMANDO ELIAS CORI TRUJILLO: Ing. PATRICIA KARIM ESTELA LIVIA: Ing. PATRICIA KARIM ESTELA LIVIA: Ing. PATRICIA KARIM ESTELA LIVIA: Ing. PATRICIA KARIM ESTELA LIVIA: Ing. EDITH JENNY MALLQUI ALBORNOZ: Ing. EDITH JENNY MALLQUI ALBORNOZ: Ing. EDITH JENNY MALLQUI ALBORNOZ: Ing. EDITH JENNY MALLQUI ALBORNOZ: Bach. Ing. TOMAS VELA ESPIRITU: Bach. Ing. TOMAS VELA ESPIRITU: Bach. Ing. TOMAS VELA ESPIRITU: Bach. Ing. TOMAS VELA ESPIRITU
ESTUDIO HIDRICO DE LA SUBCUENCA DEL RIO HIGUERASESTUDIO HIDRICO DE LA SUBCUENCA DEL RIO HIGUERASESTUDIO HIDRICO DE LA SUBCUENCA DEL RIO HIGUERASESTUDIO HIDRICO DE LA SUBCUENCA DEL RIO HIGUERAS
Huánuco, Marzo del 2011Huánuco, Marzo del 2011Huánuco, Marzo del 2011Huánuco, Marzo del 2011
GENERALIDADES
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INTRODUCCIÓN
El fenómeno natural de mayor impacto social yeconómico sobre la población de Huánuco son lasprecipitaciones estacionales y extraordinarias, las queoriginan inundaciones y desastres, por el incremento delcaudal de los ríos. Este fenómeno trae consecuencias desuma importancia, por los daños y pérdidas de valorapreciable que se producen en viviendas, edificaciones,terrenos agrícolas, obras de infraestructura vial,infraestructura de saneamiento, etc., las que seencuentran cercanas a las riberas de los ríos.
INTRODUCCIÓN (Continuación)
La cuenca integral de río Alto Huallaga, desde sus
nacientes a la altura de Cerro de Pasco hasta la ciudad
de Huánuco (Puente Taruca), tiene una extensión
aproximada de 4,789.4 Km2.
Es una cuenca húmeda en su integridad, sometida a
precipitaciones significativas; tiene dos subcuencas
principales y subcuencas secundarias: cuatro en el Alto
Huallaga y tres en el río Huertas, además tiene una
subcuenca lateral del río Higueras.
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INTRODUCCIÓN (Continuación)
La subcuenca lateral del río Higueras, que ingresa al río
Huallaga en las cercanías de la ciudad de Huánuco, tiene
una extensión de 738.1 Km2 y una longitud de cauce de
88 Kms, y una pendiente de 2.8% que baja de los 3,900
m.s.n.m. presentando un cauce mediforme. La línea de
cumbres, en este tramo, va de los 3,200 a los 3,000
m.s.n.m.
INTRODUCCIÓN (Continuación)
El comportamiento hidráulico del Río Higueras y susafluentes, los que presentan máximas avenidas durantelos meses de Diciembre a Marzo, da como resultado laenergía erosiva del flujo de agua y el arrastre de materialsólido produciendo erosión de riberas, colmatación, queviene a ser la acumulación del material de río en elcauce del mismo. A su vez las constantes precipitacionesoriginan el desborde del río, lo que produce gravesdaños e inundaciones, perjudicando grandesextensiones de terrenos agrícolas, viviendas, caminos,puentes, redes de agua potable y alcantarillado.
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INTRODUCCIÓN (Continuación)
La densidad de drenaje en la subcuenca del río
Higueras es de 0.458 km/km².
La vegetación natural existente varía desde la Estepa
Espinosa Montano Baja caracterizado por especies
representativas como la “cabuya” (Fourcroya andina),
la “tara” (Caesalpina tinotorea), la “chamana”
(Dodonaea viscosa), “molle” (schinus molle) entre
otras.
ANTECEDENTES
La zona en la que se ejecutará el estudio, presentaextensas áreas de cultivo, viviendas y edificaciones.Durante la época de lluvias, periodo comprendido entrelos meses de diciembre a marzo, el caudal del río seincrementa, generando erosión de las riberascolindantes con toda infraestructura mencionada,arrastre de sedimentos y grandes volúmenes de materialgranular, los que incrementan la fuerza erosiva del río, asu vez, por pérdida de capacidad de transporte desedimentos, el río deposita todo el material erosionadodentro de su cauce, alterando su forma original.
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ANTECEDENTES
La zona en la que se ejecutará el estudio, presenta extensas
áreas de cultivo, viviendas y edificaciones. Durante la época de
lluvias, periodo comprendido entre los meses de diciembre a
marzo, el caudal del río se incrementa, generando erosión de
las riberas colindantes con toda infraestructura mencionada,
arrastre de sedimentos y grandes
volúmenes de material granular,
los que incrementan la fuerza
erosiva del río, a su vez, por
pérdida de capacidad de
transporte de sedimentos, el río
deposita todo el material
erosionado dentro de su cauce,
alterando su forma original.
OBJETIVO
El presente trabajo tiene por finalidad el estudio
Hídrico de la Sub cuenca del Rio Higueras
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MARCO TEORICO
Hidrología
Es la Ciencia Natural queestudia el agua sobre la tierra,su ocurrencia, circulación ydistribución en la superficieterrestre, sus propiedadesquímicas y físicas y su relacióncon el medio ambiente y surelación con los seres vivos. Lascaracterísticas hidrológicas deuna región, se determinanprincipalmente por su clima, suestructura geológica ygeográfica.
MARCO TEORICO (Continuación)
Cuenca
Es la Ciencia Natural queestudia el agua sobre la tierra,su ocurrencia, circulación ydistribución en la superficieterrestre, sus propiedadesquímicas y físicas y su relación
con los seres vivos. Las características hidrológicas deuna región, se determinan principalmente por suclima, su estructura geológica y geográfica.
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MARCO TEORICO (Continuación)
Medición de la precipitación
Los instrumentos másfrecuentemente utilizados para lamedición de la lluvia y el granizoson los pluviómetros ypluviógrafos, estos últimos seutilizan para determinar lasprecipitaciones pluviales de cortaduración y alta intensidad. Laprecipitación pluvial se mide enmm, que equivale al espesor de lalámina de agua que se formaría, acausa de la precipitación sobre unasuperficie de 1 m2 plana eimpermeable .
MARCO TEORICO (Continuación)
Caudal
Se denomina caudal al volumen de aguaque arrastra un río, o cualquier otracorriente de agua para preservar los valoresecológicos en el cauce de la misma. Se mideen metros cúbicos por segundo.
Asociados al término anterior:
• Caudal sólido: Denominación para elmaterial arrastrado por la corriente deagua.
• Caudal regularizado: Determinación dela capacidad reguladora de un embalse.
• Régimen fluvial: Se refiere a lasvariaciones en el caudal de un río a lolargo de un año
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MARCO TEORICO (Continuación)
Estiaje
El estiaje es el nivel de caudal mínimo quealcanza un río o laguna en algunas épocasdel año, debido principalmente a la sequía.El término se deriva de estío o verano,debido a que en la región del Mediterráneo,el estío es la época de menor caudal de losríos debido a la relativa escasez deprecipitaciones en esta estación. Cuandonos referimos al régimen de un río, elestiaje es el período de aguas bajas. Elestiaje de un río no depende solamente dela escasez de precipitaciones, sino quetambién se debe a la mayor insolación y,por ende, al mayor potencial deevapotranspiración (de las plantas) y de laevaporación más intensa de los cursos deagua.
MARCO TEORICO (Continuación)
Software HEC-RAS
Software desarrollado por elHydrologic Engineering Center forthe U.S. Army Corps of Engineers.
HEC-RAS está diseñado para cálculoshidráulicos unidimensionales.
.
HEC-RAS contiene 4 componentes: (1) flujo estacionario, (2) flujo noestacionario, (3) transporte de sedimentos-flujo casi estacionario y (4)calidad de agua.
Régimen subcrítico, supercrítico y mixto.
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MARCO TEORICO (Continuación)
Aforos (Hoja de Cálculo para determinar el control de descargas)
Aforos con Método del molinete:
El molinete es un instrumento quetiene una hélice o rueda de cazoletas,que gira al introducirla en unacorriente de agua. El de tipo de tazacónica gira sobre un eje vertical y elde tipo hélice gira sobre un ejehorizontal. En ambos casos lavelocidad de rotación es proporcionala la velocidad de la corriente; secuenta el número de revoluciones enun tiempo dado.Los molinetes pueden ir montados ensoportes o suspendidos de cables.Antes de ser usados en el campo,deben ser calibrados por el fabricantepara determinar la relación entre lavelocidad de rotación de la hélice y lavelocidad del agua.
Dispositivos para medición del Caudal
MARCO TEORICO (Continuación)
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Aforos con Método del molinete:
Según sea el grado de precisión que sequiera obtener en el aforo, se tomaránmayor o menor número de puntos demedida en la sección. Cuando sepretende obtener una alta precisión,se elegirán mayor número de verticalesen la sección y se calculará la velocidadmedia en cada vertical. Para cadasección entre dos verticales de medida,el área se calcula como el producto delpromedio del alto por el ancho, y lavelocidad media como el promedio delas velocidades medias en lasverticales. El caudal de cada secciónresulta directamente como el productodel área y la velocidad media, mientrasque el caudal total se calcula como lasuma de los caudales entre verticales.
Dispositivos para medición del Caudal
MARCO TEORICO (Continuación)
UBICACIÓN DEL PROYECTO
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UBICACIÓN GEOGRÁFICA.
La Cuenca del rio Higueras, forma parte de la gran Cuenca del río Huallaga y pertenece al distrito de riego del Alto Huallaga.
Cuenca Hidrográfica : Alto Huallaga.
Valle : Huánuco.
Río : Higueras.
Altitud : 1,911.00 m.s.n.m.
Coordenadas UTM : 8’901,501 Norte.
361,390 Este.
UBICACIÓN POLÍTICA.Región : Huánuco.
Departamento : Huánuco.
Provincia : Huánuco.
Distrito : Huánuco
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ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA
TOPOGRAFÍA
La cuenca del río Higueras estácomprendida entre las cotas 1,950 a 4,463m.s.n.m., la primera sitúa ladesembocadura del rio Higueras en el ríoHuallaga, la segunda, inicia el nacimientode los tributarios del río Higueras.En la parte alta, su configuracióntopográfica es variada, desde ligeramenteondulada, con laderas de gradientemoderada, hasta fuertes relieves dequebrada, que en muchos casospresentan afloramientos rocosos.La cuenca en su parte media, posee unaconfiguración topográfica dominante dequebrada, donde los cursos principalesson encañonados; denota relieves muyaccidentados en laderas de fuertespendientes y áreas que fisiográficamenteocupan laderas largas y paredes de Valle,típicos de los valles interandinos.
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TOPOGRAFÍA (Continuación)
En su parte baja, el piso del valle es desuave topografía, largo y estrecho, limitadopor laderas de fuertes pendientes.El 67% del total de la superficie de lacuenca, está ocupada por terrenos cuyaspendientes se encuentran en el rango 31%a más de 60%, las que difícilmente puedenser incorporadas a riego, por la limitante dela pendiente, en esta área de la cuencaexisten graves problemas de erosión por loque requiere un plan de protección. El 25%del área total, posee pendientes del 16% -30%, donde sí podría implantarse cultivosen laderas, pero con una infraestructuraadecuada de conservación de suelos.Finalmente, los terrenos que poseenpendientes del 0-15%, representan el 8%,en donde sí se podría implantar unaagricultura intensiva bajo riego.
HIDROLOGÍA.La principal fuente de
recursos hídricos en la zona loconstituye el río Higueras, por lo quea continuación se presenta el EstudioHidrológico de la Cuenca del RíoHigueras, elaborado en base a datosde campo tomados en la zona,estudios hidrológicos ejecutados enzonas cercanas y datosproporcionados por el SENAMHI.
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PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS .Los parámetros geomorfológicos,describen las características delcomplejo físico de la Cuenca. Sudeterminación matemática se efectúacon el fin de poder ser usados conotros índices como juicio adicional en elestudio de la geometría y los aspectosmecánicos de la misma. Es claro, que larelación entre las características físicas,prácticamente estáticas, de la Cuencay sus características hidrológicas,altamente estocásticas, son de grancomplejidad.Superficie . La cuenca del río Higuerasabarca una superficie de 720.57 KmPerímetro. El perímetro de la cuenca delrío Higueras es de 1 39 KmRelaciones de Forma: Cualitativamentedeterminan las características de lasdescargas de agua a lo largo delcurso principal, en gran parteresponsable de las crecientes..
RELACIONES DE FORMA
Coeficiente de compacidad (Kc) .-Expresa la relación entre el perímetro de la cuenca y una circunferencia cuyaárea es igual a ella.Del análisis de los valores obtenidos del Cuadro respectivo, podemosdeducir en primera instancia, que las sub cuencas Huancapallac, Chullayy Margos tienen las mismas características de forma igualmenteirregulares y pueden ser correlacionadas en tanto que se esperan de ellas, lamisma tendencia a sus crecientes; para Kotosh y Chaulán los valores sonsensiblemente menores que las anteriores, demostrando más irregularidaden su forma y mayor su tendencia a crecientes; comparativamente, laCuenca del río Higueras muestra un índice de irregularidad mayor que lasanteriores así como su tendencia a mayores crecientes es menor.Resumiendo, el orden de irregularidad que presentan las cuencas son:Kotosh (1.21)Chaulán (1.23)Chullay (1.29)Margos (1.29)Huancapallac (1.29)Cuenca del río Higueras (1.44)
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RELACIONES DE FORMA (Continuación)
Factor de forma (Ff).-La forma de la cuenca afecta los hidrogramas de escorrentía y las tasas deflujo máximo, un factor de forma 0.7854 indica una cuenca circular, paravalores menores la cuenca es, más estrecha y alargada.El Cuadro respectivo, muestra los valores del Factor de Forma, pudiéndosecomparar los valores de las Sub cuencas Kotosh con Margos y Chaulán conChullay. El valor de Huancapallac indica que es más alargada. El valorde 0.28 de la Cuenca Higueras Huancapallac indica que es másalargada. El valor de 0.28 de la Cuenca Higueras indica que esmedianamente alargada.
RELACIONES DE FORMA (Continuación)
Rectángulo equivalente .-Es un rectángulo que tiene la misma superficie y el mismo perímetro de ella,las rectas paralelas al lado menor representan las curvas de nivel.El cuadro presentado resume los valores encontrados, cuya secuencia decálculo consta en el cuadro 1 y figura 2. muestra la comparación de la cuencadel rio higuera con cada una de las subcuencas.
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Cuadro 1: Parámetros geomorfológicos de la cuenca y subcuenca del Río Higueras .
Figura 1: Rectángulo equivalente de la cuenca y subcuenca de l RíoHigueras
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SISTEMA DE DRENAJE
El sistema de drenaje de una cuenca, esta conformada por un curso principal ysus tributarios.
Grado de ramificación y longitud total de los ríos. - el cuadro respectivo,muestra que las sub cuencas: Huancapallac y Kotosh, tienen la mayor longitudtotal de ríos exceptuando la cuenca del rio Higueras.
Densidad de drenaje (Dd).- es la longitud media de los cursos de agua porunidad de área. Los valores encontrados de Densidad de Drenaje para laCuenca del río Higueras y Sub Cuencas, son los siguientes: Sub-cuencaKotosh 1 .09 , Sub cuenca Huancapallac 0.74, Cuenca del río Higueras0.67, S ub cuenca Chullay 0.62, Sub cuenca Margos 0.62 y Sub cuencaChaulán 0.46. Estos resultados indican que la Sub cuenca Kotosh tiene unsistema de drenaje más denso, inclusive sobrepasa a la cuenca total.La Densidad de Drenaje también es un índice de la erosión que se produce enla Cuenca el cual es mayor en la Sub-cuenca Kotosh.
Frecuencia de los ríos (Fr) .- Parámetro que relaciona el número total de loscursos de agua con el área de la cuenca. Se expresa en numero de ríos porkilometro cuadrado. El cuadro expuesto muestra los valores obtenidos.
ALTITUD DE LOS TERRENOS
Altitud media de la cuenca .- representa la altura de carga hipotética potenciala la que están sujetos los volúmenes de exceso de lluvia, considerada como siestuviesen distribuidas uniformemente sobre la superficie de la cuenca; por lotanto, esta altura constituye un factor que afecta el tiempo que tardan lasaguas de lluvia en llegar a la estación de aforos, el cuadro expuesto presentalos valores de altitud media obtenidos de la cuenca y sub cuencas.En el cuadro 1, se presenta la secuencia de cálculos respectivos. Cabe indicarque los valores obtenidos en el método empleado, es el resultante de unpromedio ponderado. Las subcuencas Chaulán y Margos poseen mayoresaltitudes y que pueden relacionarse con mayores volúmenes de precipitación.
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ALTITUD DE LOS TERRENOS (Continuación)
Polígono de Frecuencia de altitude s.- Diagrama que relaciona lassuperficies parciales, expresadas en porcentajes, y las alturas relativas adichas áreas comprendidas entre las curvas de nivel.En el cuadro 2, se tabula el proceso de obtención de datos para elaborar elgrafico de lso polígonos de frecuencia; la figura 2, muestra los polígonos de lacuenca y sub cuencas.Del análisis de este gráfico, deviene que en la Cuenca las alturas sedistribuyen uniformemente para los intervalos de 1 ,8 00 a 4,200 msnm.,descendiendo abruptamente la frecuencia a partir de la cota 4,200 paraadelante. Caso similar p la Sub cuenca Huancapallac Para las Sub-cuencasKotosh y Chullay su agrupamiento de barras muestra cierta similitud, noasí, en el caso de las Sub cuencas Chaulán y M argos, cuya distribuciónde frecuencia no guarda similitud con otras sub cuencas estudiadas, nomostrando ambas una uniformidad, presentando mayor frecuencia paraintervalos de altura de 4,000 a 4,200 msnm.
Figura 2: Polígono de Frecuencia de la cuenca y subcuenca del RíoHigueras
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ALTITUD DE LOS TERRENOS (Continuación)
Curva hipsométrica.- Determina la distribución altimétrica de las áreas de lacuenca e indica el porcentaje de áreas de drenaje que se encuentra porencima o debajo de cada altitud considerada, caracterizando en cierto modosu relieve y la evolución del ciclo fluvial, figura 3; la secuencia de cálculo seencuentra en el Cuadro 1.Respecto a la evolución de su ciclo fluvial, la curva hipsométrica de laSub cuenca Kotosh indica que es una cuenca senil, la sub cuencaHuancapallac, es una cuenca muy joven, la sub cuenca Chullay, una cuencamadura; mientras que para Chaulán y Margos de joven a madura.
Figura 3: Curva Hipsométrica de la cuenca y subcuenca del Río Higueras
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GEOLOGIA
En la Cuenca del río Higueras, se hallan rocas ígneas, sedimentarias ymetamórficas; así como también, material no consolidado. La descripciónestratigráfica se ha realizado en base a deducciones de datos bibliográficos yde mapas geológicos.La secuencia estratigráfica encontrada, abarca eras desde el Pre cámbricohasta el Cenozoico.
ÁREA TOTAL DE LA CUENCASe considera así a toda el área del terreno cuyas precipitaciones sonevacuadas por el sistema de drenaje del río Higueras, comprendida desde ladivisoria de aguas, hasta su desembocadura.
A =720.57 Km 2 Área De La Cuenca
P =139 Km . Perímetro (P)
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SISTEMA HIDROGRÁFICO
El sistema hidrográfico del río Higueras está formado por los siguientes ríos:río Milpo y río Niño-Yarumayo que forman el río Cozo, este a su vez confluyecon el río Mito para dar origen al río Higueras.
Estos ríos provienen de una serie de tributarios que nacen en las quebradasde caudal perenne y otros temporales, cuyo escurrimiento se produce solo enmeses lluviosos; además, existen lagunas y aportes subsuperficiales oescorrentía base. El recorrido del curso principal incluye los ríos Milpo, Cozo eHigueras, cuya longitud total es de 50.7 Km y una pendiente de 0.045.
La cuenca del río Higueras se inicia en la cota 4,463 msnm. Presenta uncaudal promedio anual de 6.2 m3/seg. (Cuenca de recepción) confluctuaciones notorias en los meses de lluvia y estiaje, estimándose caudalesque oscilan entre 16m3/seg. Y 2.5 m3/seg. Respectivamente, esta informaciónrefleja las características físicas promedio de las subcuencas, a continuaciónse describen cada una de las subcuencas.
SISTEMA HIDROGRÁFICO (Continuación)
El sistema hidrográfico del río Higueras está formado por los siguientes ríos:río Milpo y río Niño-Yarumayo que forman el río Cozo, este a su vez confluyecon el río Mito para dar origen al río Higueras.
Estos ríos provienen de una serie de tributarios que nacen en las quebradasde caudal perenne y otros temporales, cuyo escurrimiento se produce solo enmeses lluviosos; además, existen lagunas y aportes subsuperficiales oescorrentía base. El recorrido del curso principal incluye los ríos Milpo, Cozo eHigueras, cuya longitud total es de 50.7 Km y una pendiente de 0.045.
La cuenca del río Higueras se inicia en la cota 4,463 msnm. Presenta uncaudal promedio anual de 6.2 m3/seg. (Cuenca de recepción) confluctuaciones notorias en los meses de lluvia y estiaje, estimándose caudalesque oscilan entre 16m3/seg. Y 2.5 m3/seg. Respectivamente, esta informaciónrefleja las características físicas promedio de las subcuencas, a continuaciónse describen cada una de las subcuencas.