modelación hidrológica e hidráulica para un distrito de
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Modelación hidrológica e hidráulica para un distrito de riego a pequeña escala con tres
tecnologías en la zona agrícola del municipio de Santa María-Huila
Javier Eduardo Bonilla Perdomo
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
Maestría en Ingeniería – Recursos Hidráulicos
Manizales, Colombia
2020
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Modelación hidrológica e hidráulica para un distrito de riego a pequeña escala con tres
tecnologías en la zona agrícola del municipio de Santa María-Huila
Javier Eduardo Bonilla Perdomo
Tesis o trabajo de investigación presentada(o) como requisito parcial para optar al título
de
Magister en Ingeniería – Recursos Hidráulicos
Director (a)
Ph. D. Jorge Julián Vélez Upegui
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
Maestría en Ingeniería – Recursos Hidráulicos
Manizales, Colombia
2020
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A mi esposa, por ser la persona incondicional y mi principal apoyo en esta etapa tan importante en mi vida, A mi familia, por los valores y principios inculcados, los cuales me fortalecieron en mi formación académica y profesional.
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Agradecimientos
El autor expresa sus agradecimientos a la Universidad Nacional de Colombia por los
conocimientos y herramientas suministradas en este proceso de aprendizaje. Asimismo,
agradecimientos al Ph. D. Jorge Julián Vélez Upegui por sus valiosos conocimientos
aportados durante este proceso de investigación.
A la Universidad Surcolombia por prestar su laboratorio en aras de la construcción de
academia.
Empresa Fundispros por aportar sus conocimientos y asesorar al autor en distritos de riego.
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Resumen
Este documento presenta la problemática de abastecimiento del recurso hídrico para mantener los cultivos en la zona alta del municipio de Santa María (Huila). El objetivo principal de este trabajo es realizar la modelación hidrológica e hidráulica para un distrito de riego a través de tres alternativas tecnologías de abastecimiento de agua en la zona de cultivo del municipio de Santa María (Huila). La metodología propuesta consistió en realizar un análisis hidrológico e hidráulico en la región con información disponible en el área de estudio. El estudio inició con un modelamiento para estimar la oferta y demanda. Posteriormente, se realizó el modelamiento hidráulico que evaluó el desempeño de tres alternativas tecnológicas (aspersión, microaspersión y goteo) para riego. Los resultados presentan el análisis de caudal medio estimado mediante el modelo de tanques, el cual
arrojó un valor de 1.03 m3/s que permitió desarrollar el modelo hidráulico de red del distrito para estimar la mejor alternativa tecnológica de riego por goteo.
Palabras clave: Abastecimiento, cuenca, cultivos, modelamiento, hidráulica, hidrológico,
tecnologías, variabilidad climática.
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Hydrological and hydraulic modeling for a small scale irrigation district with three
technologies in the agricultural area of the municipality of Santa María-Huila
Abstract This document presents the problem of water supply to maintain crops in the upper area of the municipality of Santa María (Huila). The main objective of this work is to carry out hydrological and hydraulic modeling for an irrigation district through three alternative water supply technologies in the cultivation area of the municipality of Santa María (Huila). The proposed methodology consisted of performing a hydrological and hydraulic analysis in the region with information available in the study area. The study began with a modeling to estimate supply and demand. Subsequently, hydraulic modeling was carried out that evaluated the performance of three technological alternatives (sprinkler, microaspersion and drip) for irrigation. The results show the estimated average flow analysis using the tank
model, which yielded a value of 1.03 m3/s that allowed the development of the hydraulic network model of the district to estimate the best drip irrigation technology alternative. Keywords: Supply, Modeling, Climatic variability, Hydrological, basin, hydraulics, technologies, crops.
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Tabla de contenido
Introducción ..................................................................................................................... 15 1.1 Planteamiento del problema ...................................................................................... 16 1.2 Hipótesis .................................................................................................................... 17 1.3 Objetivo ..................................................................................................................... 18 1.3.1 General ................................................................................................................... 18 1.3.2 Específicos ............................................................................................................. 18 1.4 Justificación ............................................................................................................... 18 2 Marco Teórico ............................................................................................................... 19 2.1. Estado del Arte ......................................................................................................... 19 2.1.1 Estudios de Variabilidad Climática .......................................................................... 19 2.2 Trabajos en Modelación Hidrológica .......................................................................... 22 2.3 Trabajos en Modelación Hidráulica ............................................................................ 24 3. Marco conceptual ........................................................................................................ 28 3.1 Modelos hidrológicos ................................................................................................. 28 3.1.2 Modelos hidráulicos ................................................................................................ 30 3.1.2.1 Distrito de riego .................................................................................................... 30 3.1.2.2 Redes de riego ..................................................................................................... 31 3.1.3 Caracterización fisiográfica y morfométrica del área de estudio de la cuenca hidrográfica del río Bache ................................................................................................ 34 3.1.3.1 Características fisiográficas ................................................................................. 34 3.1.3.2 Características morfométricas. ............................................................................. 37 3.1.4 Método de transferencia hidrológica de caudales ................................................... 40 3.1.5 Estudio de caudales máximos y mínimos ................................................................ 40 3.1.6 Cálculo de evapotranspiración Potencial y Real (ETP y ETo) ................................. 41 3.1.7 Estimación de parámetros de riego (módulo de riego) ............................................ 42 3.1.7.1 Lámina de agua aprovechable ............................................................................. 42 3.1.7.2 Lámina neta de riego (LN).................................................................................... 42 3.1.7.3 Lámina bruta ........................................................................................................ 43 3.1.7.4 Frecuencia de riego ............................................................................................. 43 3.1.7.5 Módulo de riego ................................................................................................... 43 3.1.8 Demanda hídrica ..................................................................................................... 43 3.1.9 Oferta hídrica total .................................................................................................. 44 3.1.9.1 Oferta hídrica neta disponible .............................................................................. 44 3.1.10 Escenarios de cambio climático en la cuenca del río Bache ................................. 45 3.1.10.1 Escenarios de cambio climático (cambios para el período 2071-2100 respecto al período 1976-2005) ......................................................................................................... 45 4 Metodología ................................................................................................................. 46 4.1 Definición del área de estudio .................................................................................... 46 4.2 Análisis hidrológico de la cuenca de estudio .............................................................. 47 4.3 Ubicación y selección de las estaciones meteorológicas ........................................... 48 5 Resultados y Discusión ................................................................................................ 53 5.1 Objetivo I: Identificar la estimación de la oferta y de la demanda hídrica en la zona de estudio ............................................................................................................................. 53 5.1.1 Compendio de la información climatológica ............................................................ 53 5.1.2 Análisis de precipitación .......................................................................................... 54 5.1.3 Análisis de Caudales .............................................................................................. 58 5.1.4 Análisis de la Temperatura...................................................................................... 60
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5.1.5 Organización, homogenización y complementación de la información climatológica ........................................................................................................................................ 63 5.1.6 Niveles asociados a caudales máximos y mínimos en un tramo de estudio del punto de captación. ................................................................................................................... 66 5.1.7 Metodología de estimación de caudales máximo y mínimo ..................................... 66 5.1.8 Estudio de caudales máximos ................................................................................. 67 5.1.9 Estudio de caudales mínimos ................................................................................. 69 5.1.10 Ajuste a la función de distribución de probabilidad de Gumbel .............................. 72 5.1.11 Ajuste a la función de distribución de probabilidad Log Normal ............................. 74 5.1.12 Aplicación de las pruebas de bondad de ajuste .................................................... 75 5.1.13 Estimación de parámetros de ETO (Evapotranspiración de Referencia y ETR (Evapotranspiración Real) para la demanda de los cultivos ............................................. 76 5.1.14 Selección de modelos hidrológicos y climatológicos que mejor se ajusten a la zona de estudio, teniendo en cuenta la disponibilidad del recurso hídrico en periodos de estiaje ........................................................................................................................................ 79 5.1.14.1 Balance Hidrológico ........................................................................................... 79 5.1.14.2 Calibración del modelo ....................................................................................... 81 5.1.14.3 Validación del modelo ........................................................................................ 83 5.1.14.4 Simulación hidrológica de la cuenca del Bache .................................................. 85 5.1.14.5 Oferta hídrica de la cuenca del río Bache .......................................................... 90 5.1.15 Balance de la oferta vs demanda del cultivo actual de la cuenca del río Bache, con el fin de conocer la disponibilidad del recurso hídrico para la zona de estudio ................. 92 5.1.15.1 Balance oferta vs demanda ................................................................................ 94 5.1.15.2 Demanda hídrica ................................................................................................ 94 5.1.15.3 Oferta hídrica total.............................................................................................. 94 5.1.15.4 Oferta hídrica neta disponible ............................................................................ 94 5.1.16 Escenarios de cambio climático en la cuenca del río Bache ................................. 94 5.1.17 Identificación de parámetros requeridos para cuantificar requerimientos hídricos. 95 5.1.17.1 Suelo.................................................................................................................. 96 5.1.17.2 Clima ................................................................................................................ 96 5.1.17.3 Clasificación climática ........................................................................................ 96 5.1.17.4 Cultivos ............................................................................................................. 99 5.1.17.5 Uso consuntivo o evapotranspiración del cultivo .............................................. 100 5.1.17.6 Balance hídrico con fines de riego ................................................................... 100 5.1.17.7 Estimación de parámetros de riego (módulo de riego) ..................................... 100 5.2. Objetivo 2: Realizar un modelamiento hidráulico que evalué el desempeño de tres diferentes alternativas tecnológicas de riego en la zona ................................................ 101 5.2.1 Estudio de niveles de la cuenca del río Bache, según resultados del modelo hidrológico. .................................................................................................................... 101 5.2.2 Niveles asociados a caudales máximo. ................................................................. 102 5.2.3 Geometría del río Bache ....................................................................................... 102 5.2.4 Coeficiente de rugosidad ...................................................................................... 104 5.2.5 Perfil longitudinal del flujo ..................................................................................... 104 5.2.6 Niveles asociados a caudales mínimos. ................................................................ 105 5.2.7 Perfil longitudinal del flujo ..................................................................................... 106 5.2.8 Flujo en las secciones transversales ..................................................................... 107 5.2.9 Condiciones hidráulicas ........................................................................................ 107 5.2.10 Estudio hidráulico de la obra de captación del proyecto de riego Bache. ............ 108 5.2.11 Estudio hidráulico del desarenador del proyecto de Riego Bache. ...................... 119
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5.2.12 Estudio de modelamiento hidráulico de la red de conducción y distribución del proyecto. ........................................................................................................................ 128 5.2.12.1 Simulación de la línea de Conducción principal y secundaria. ......................... 129 5.2.12.2 Dimensionamiento de las redes de conducción y distribución. ......................... 130 5.3. Objetivo 3: Proponer la mejor alternativa de riego para la región. ........................... 132 5.3.1 Evaluación de alternativas tecnológicas de riego (Aspersión, microaspersión y goteo). ...................................................................................................................................... 132 5.3.2 Evaluación de la mejor alternativa adecuada para la región................................ 144 5.4 Objetivo 4: Establecer la programación de riego para la mejor alternativa tecnológica. ...................................................................................................................................... 146 5.4.1 Turnos de riego en la mejor alternativa tecnológica. ............................................. 146 5.4.2 Estimación de parámetros de riego. ...................................................................... 147 5.4.3 Conservación de suelo y proyección de cultivo en la zona. ................................... 148 5.4.4 Manejo y automatización de las válvulas de riego en la mejor alternativa tecnológica. ...................................................................................................................................... 149 6 conclusiones ............................................................................................................... 151 6.1 Recomendaciones ................................................................................................... 152 ANEXO .......................................................................................................................... 153
Lista de figuras
Figura 1. Incidencia de incendios forestales en el Huila. .................................................. 16 Figura 2. Zona con problemas productivos en la región. ................................................. 17 Figura 3. Variación de la temperatura media mensual registrada en las cuatro altitudes de Colombia. ........................................................................................................................ 19 Figura 4. Cambio de porcentaje de precipitación entre 2011-2040, Colombia. ............... 21 Figura 5. Clasificación de redes a presión en función de la tipología. ............................. 27 Figura 6. Esquema general del Modelo........................................................................... 29 Figura 7. Esquema de un sistema hidrológico, mostrando entrada y salidas. ................. 29 Figura 8. Clasificación de redes a presión en función de la tipología. ............................. 31 Figura 9. Función de distribución de probabilidad log- Normal ajustada a los registros de caudales máximos anuales del río Negro (Estación Colorado, Cundinamarca). .............. 33 Figura 10. Clasificación de índice de lluvia. .................................................................... 34 Figura 11. Criterio de estudio de J.W Alvord. ................................................................... 36 Figura 12. Localización general del área de influencia del proyecto de riego. ................. 46 Figura 13. Perímetro general del proyecto de riego. ....................................................... 47 Figura 14. Área de estudio de la cuenca hidrológica del río Bache. ................................. 48 Figura 15. Localización de estaciones y polígonos de Thiessen para el proyecto. .......... 49 Figura 16. Esquema de Modelos Hidrológicos. ............................................................... 50 Figura 17. Esquema de programación de riego (WaterCAD). ......................................... 51 Figura 18. Esquema de Modelos Hidráulico con turno de riego. ..................................... 52 Figura 19. Registros de precipitación mensual multianual de 1972 – 2015 en la estación Santa María. .................................................................................................................... 54 Figura 20. Registros de precipitación mensual de 1972 – 1998 de la estación Santa María. ........................................................................................................................................ 55
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Figura 21. Registros de precipitación acumulada de 2001 – 2015 en la estación Santa María. .............................................................................................................................. 56 Figura 22. Registros de precipitación mensual multianual efecto climático (ENOS) de 1972 – 2015 estación Santa María. .......................................................................................... 57 Figura 23. Registros de caudal mensual multianual de 1972 – 2012 de la estación Santa María ............................................................................................................................... 58 Figura 24. Registros de caudal mensual multianual efecto climático (ENOS) de 1972 – 2012 de la estación Santa María. ............................................................................................. 59 Figura 25. Registros de temperatura mensual multianual de 1978 – 1998 en la estación Santa María. .................................................................................................................... 60 Figura 26. Registros de Temperatura mensual multianual 1999 – 2015 en la estación Santa. María. .............................................................................................................................. 61 Figura 27. Registros de Temperatura Anual de 1998 – 2015 en la estación Santa María. ........................................................................................................................................ 61 Figura 28. Registros de Temperatura Anual de 1978 – 2009 en la estación Santa María. ........................................................................................................................................ 62 Figura 29. Curva de acumulación de precipitación de las estaciones El volcán, Peña Rica, la Mina contra la estación Santa Maria. ........................................................................... 65 Figura 30. Isoyetas de precipitación y polígono de Thiessen en la cuenca del río Bache 65 Figura 31 FDP GEV para los caudales máximos anuales estimados en el punto de captación, para un Tr:200 años. ...................................................................................... 67 Figura 32. Caudales mínimos mensuales multianuales estimados en el sitio de captación distrito de riego. ............................................................................................................... 70 Figura 33. Evapotranspiración de referencia para el área de influencia del distrito de riego. ........................................................................................................................................ 77 Figura 34. Resultado de ETo de la estación Santa María por el método de Penman – Monteith. .......................................................................................................................... 78 Figura 35. Evapotranspiración real para el área de influencia del distrito de riego. ......... 78 Figura 36. Modelo de elevación de terreno de la cuenca Santa María. ........................... 79 Figura 37. Esquema general del modelo. ........................................................................ 80 Figura 38. Calibración del modelo de tanques para el periodo diario de Enero/2002 a diciembre 2006. ............................................................................................................... 82 Figura 39. Curva de duración de caudales – Calibración el periodo diario de Enero/2002 a diciembre 2006. ............................................................................................................... 83 Figura 40. Validación del modelo de tanques para el periodo diario de Enero/2007 a diciembre 2011. ............................................................................................................... 84 Figura 41. Curva de duración de caudales – Validación el periodo diario de Enero/2007 a diciembre 2011. ............................................................................................................... 85 Figura 42. Caudales observados vs simulados del periodo diario de Enero/1982 a diciembre 2012. ............................................................................................................................... 86 Figura 43. Curva de duración de caudales – Simulación el periodo diario de Enero/1982 a diciembre 2012. ............................................................................................................... 87 Figura 44. Curva de flujo base - entrada de caudales en el periodo diario de Enero/1982 a diciembre 2012. ............................................................................................................... 88 Figura 45. Curva de almacenamiento de caudales en el periodo diario de Enero/1982 a diciembre 2012 ................................................................................................................ 89 Figura 46. Curva de caudales medios anuales de la cuenca del río Bache entre 1985-2012. ........................................................................................................................................ 90
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Figura 47. Curva de caudales medios mensuales de la cuenca del río Bache entre 1985-2012. ............................................................................................................................... 91 Figura 48. Curva duración de caudales medios mensuales de la cuenca del río Bache entre 1985-2012. ...................................................................................................................... 92 Figura 49. Registros de escenarios de precipitación de la zona de estudio 2018-2100. .. 95 Figura 50. Registros de escenarios de temperatura de la zona de estudio 2014-2018. .. 95 Figura 51. Balance hídrico climático del área de estudio. ............................................... 98 Figura 52. Punto de Captación del proyecto de Riego. ................................................. 101 Figura 53. Geometría del río Bache modelamiento en HEC RAS 5.0.3......................... 103 Figura 54. Geometría de sección del río Bache modelada en HEC RAS 5.0.3. ............ 103 Figura 55. Perfil longitudinal del flujo máximo del río Bache para diferentes periodos de retorno. .......................................................................................................................... 105 Figura 56. Perfil en planta del flujo máximo del río Bache. ............................................ 105 Figura 57. Perfil longitudinal del flujo mínimo del río Bache para diferentes periodos de retorno. .......................................................................................................................... 106 Figura 58. Perfil en planta del flujo mínimo del río Bache. ............................................ 106 Figura 59. Geometría de sección del río Bache modelada en HEC RAS 5.0.3. ............ 107 Figura 60. Inundación del Caudal máximo y mínimo para diferente periodo de retorno. 108 Figura 61. Zona de captación para un caudal máximo de 25 años para el proyecto de riego Bache. ........................................................................................................................... 117 Figura 62. Sección de la bocatoma para el caudal máximo a 25 años del proyecto de riego. ...................................................................................................................................... 118 Figura 63. Esquema de la vista isométrica de la estructura de captación. .................... 118 Figura 64. Esquema de la vista isométrica de la estructura del desarenador. ............... 128 Figura 65. Localización del proyecto de riego. .............................................................. 128 Figura 66. Trazado de la red de conducción y distribución del proyecto. ...................... 129 Figura 67. Trazado de la red de conducción y distribución del proyecto. ...................... 129 Figura 68. Diseño de la red de conducción con los diámetros de tubería PVC para el proyecto. ........................................................................................................................ 132 Figura 69. Microaspersor DAN-JET PC seleccionado parcela tipo 1. ............................ 133 Figura 70. Detalle posiciones de riego predio 1. ........................................................... 134 Figura 71. Gotero en línea PCJ seleccionado parcela tipo 2. ....................................... 137 Figura 72. Aspersor LF1200 seleccionado parcela tipo 3. ............................................. 140 Figura 73. Detalle conexión aspersor parcela tipo 3...................................................... 140 Figura 74. Esquema instalación riego por goteo. .......................................................... 145 Figura 75. Esquema sistema de filtrado riego por goteo. .............................................. 145 Figura 76. Esquema sistema de fertirriego. ................................................................... 146 Figura 77. Esquema de distribución espacial de turnos en el predio. ............................ 147 Figura 78. Automatización de válvulas hidráulicas. ....................................................... 149
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Lista de tablas
Tabla 1 Principales cultivos del Huila, por área sembrada, 2004-2006 .......................... 17 Tabla 2. Ventajas y desventajas de las redes ramificadas y malladas ............................. 32 Tabla 3. Variables para considerar en el diseño de redes en distrito de riego ................ 32 Tabla 4. Forma de la cuenca según el índice de Gravelius .......................................... 38 Tabla 5. Cálculo del tiempo de concentración .................................................................. 40 Tabla 6. Escenario de cambio climatico 2011-2100 ......................................................... 45 Tabla 7. Microcuencas que constituyen la cuenca hidrográfica del río Bache .................. 47 Tabla 8 Estaciones seleccionadas para el análisis climático del área de influencia de proyecto. .......................................................................................................................... 53 Tabla 9 Compendio de información climatológica de la estación Santa María. ................ 53 Tabla 10. Registros medios mensual multianual para un período de diez años de registro de precipitación 1972-1998 de la estacion Santa María. ................................................. 55 Tabla 11. Registros medios mensual multianual para un período de diez años de registro de precipitación 2001-2005 de la estacion Santa María .................................................. 56 Tabla 12. Registros medios mensual multianual de precipitación efecto climático (ENOS) para los períodos 1972 - 2015 de la estación Santa María. ............................................ 57 Tabla 13. Registros medios mensual multianual de caudal. Efecto climático (ENOS) para los periodos entre 1972 - 2012 de la estacion Santa María............................................. 59 Tabla 14. Registros medios mensual multianual de Temperatura para los periodos entre 1978 - 2009 de la estacion santa. Maria. ........................................................................ 62 Tabla 15. Estaciones meteorológicas empleadas para la homogenización y complementación de la serie de precipitación de la estación Santa María. ...................... 63 Tabla 16. Homogenización de la serie de precipitación de la estación Santa María. .. 64 Tabla 17. Carácterísticas fisiográficas y morfométricas del área de estudio de la cuenca hidrográfica del río Bache ................................................................................................ 66 Tabla 18. Resultados de cuantiles y verosimilitud del modelo GEV, para los cauldales máximos de la estación Santa María. .............................................................................. 68 Tabla 19. Caudales máximos asociados a diferentes periodos de retorno ....................... 69 Tabla 20. Caudales mínimos mensuales multianuales estimados en el sitio de captacion del distrito de riego. ............................................................................................................... 69 Tabla 21. Caudales mínimos anuales registrados por la estación Santa María y estimados en el sitio de captación distrito de riego .......................................................... 70 Tabla 22. Prueba outliers aplicada a la serie de caudales mínimos estimada en el punto de captación distrito de riego ........................................................................................... 71 Tabla 23. Ajuste a la función de distribución de probabilidad Gumbel de la serie de caudales mínimos estimada. ........................................................................................................... 73 Tabla 24. Ajuste a la función de distribución de probabilidad Log Normal de la serie de caudales mínimos estimada. ............................................................................................ 74 Tabla 25. Resultados de la aplicación de las pruebas de ajuste ...................................... 75 Tabla 26. Caudales mínimos asociados a diferentes periodos de retorno ........................ 76 Tabla 27. Evapotranspiracion de referencia para el area de influencia del proyecto de riego. 76 Tabla 28. Parámetros de la cuenca ................................................................................. 80 Tabla 29. Parámetros de calibracion del modelo de tanques ........................................... 81 Tabla 30. Parámetros de validacion del modelo de tanques ............................................ 83
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Tabla 31. Registro de caudales medios mensuales entre 1985-2012. ............................. 91 Tabla 32. Caudales estimados en la resolución CAM Nº 3481......................................... 93 Tabla 33. Parámetros físicos unidades cartograficas de suelo en el área de influencia. .. 96 Tabla 34. Resultados de índices de requerimiento de riego ............................................. 99 Tabla 35 Parámetros de los cultivos proyectados .......................................................... 100 Tabla 36 Parámetros de riego ........................................................................................ 101 Tabla 37 Parámetros de los cultivos proyectados .......................................................... 104 Tabla 38 Coordenadas de la bocatoma ......................................................................... 108 Tabla 39 Tipos de Rejillas .............................................................................................. 109 Tabla 40 Dimensionamiento de las Varillas. .................................................................. 109 Tabla 41 Tipo de limpieza de la Rejilla. .......................................................................... 110 Tabla 42 Especificaciones de limpieza Manual y Mecanico. .......................................... 110 Tabla 43 Dimensionamiento para el calculo de la tuberia. ............................................. 116 Tabla 44 Dimensiones de la camara de derivacion. ....................................................... 116 Tabla 45 Dimensiones del vertedero interno. ................................................................. 117 Tabla 46 Parámetros de diseño del desarenador. .......................................................... 119 Tabla 47 Relacion entre diametro de particulas y Velocidad de Sedimentacion. ............ 120 Tabla 48 . Valores de a/t - Tiempo de retención "a" ....................................................... 121 Tabla 49 . Dimensionamiento para el calculo de la tuberia Lavado. ............................... 126 Tabla 50 . Dimensionamiento para el calculo de la tuberia Excesos. ............................. 127 Tabla 51 . Características tubería de PVC ..................................................................... 131 Tabla 52 . Clasificación de tecnologías de riego según el tipo de cultivo ....................... 133 Tabla 53 . Micro aspersor seleccionado ......................................................................... 133 Tabla 54 . Datos del sistema de riego por microaspersion predio 1 ............................... 134 Tabla 55 . Requerimiento de cultivo predio 1 ................................................................. 135 Tabla 56 . Calculo frecuencia de riego en el predio 1..................................................... 136 Tabla 57. Chequeo tiempo de riego vs frecuencia en el predio 1 ................................... 136 Tabla 58 . Goteo seleccionado ...................................................................................... 137 Tabla 59 . Requerimiento de cultivo predio 2 ................................................................. 138 Tabla 60 . Calculo frecuencia de riego en el predio 2..................................................... 138 Tabla 61. Chequeo tiempo de riego vs frecuencia en el predio 2 ................................... 139 Tabla 62 . Aspersor seleccionado en el predio 3 ............................................................ 140 Tabla 63 . Distribucion del cultivo en el predio 3 ............................................................ 141 Tabla 64 . Datos del sistema de riego por aspersion en el predio 3 ............................... 141 Tabla 65 . Datos del espaciamiento maximo permisible en el predio 3 .......................... 141 Tabla 66 . Datos para el calculo de requerimiento del cultivo en el predio 3 .................. 142 Tabla 67 . Requerimiento del cultivo en el predio 3 ........................................................ 142 Tabla 68 . Chequeo tiempo de riego vs frecuencia de riego en el predio 3 .................... 143 Tabla 69 . Dsitribución de caudal por turno de riego ...................................................... 146 Tabla 70 . Parámetros de riego para la mejor alternativa tenológia ............................... 147 Tabla 71 . Cultivos establecidos en el distrito de riego ................................................... 148 Tabla 72 . Esquema de programacion de riego intrapredial por turno para el distrito de riego. ...................................................................................................................................... 150 Tabla 73 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de retorno 2.33 años .......... 153 Tabla 74 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de retorno 5 años ............... 154 Tabla 75 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de retorno 10 años ............. 155
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Tabla 76 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de retorno 25 años ............. 156 Tabla 77 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de retorno 50 años ............. 157 Tabla 78 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de retorno 100 años ........... 158 Tabla 79 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de retorno 2.33 años ........... 159 Tabla 80 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de retorno 5 años ................ 160 Tabla 81 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de retorno 10 años .............. 161 Tabla 82 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de retorno 25 años .............. 162 Tabla 83 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de retorno 50 años .............. 164 Tabla 84 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de retorno 100 años ............ 165 Tabla 85 Balance hidrico climatico para el proyecto de Riego ....................................... 166
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Introducción
Durante los últimos años se han estudiado, de manera considerable en el departamento del
Huila, los distritos de riego como una alternativa para el suministro de agua en sus cultivos.
Asimismo, se promueven inversiones para el adecuado manejo del agua a través del
desarrollo de pequeños proyectos de riego y drenaje con el propósito de mejorar la
competitividad de los productores agropecuarios, mitigar los efectos climáticos adversos y
reducir la estacionalidad de la producción agrícola en la región.
En este orden de ideas, la Secretaría de Agricultura y Minería del departamento del Huila
entregó, en el año 2011, “un balance exitoso en la implementación del programa Agua para
que la tierra produzca durante lo corrido del cuatrienio, el programa se ha destacado por su
aceptabilidad en las comunidades beneficiarias y por su alto impacto debido al gran aporte
al mejoramiento de la calidad de vida. La identificación de nuevas áreas potenciables para
riego, el seguimiento al desarrollo de obras en ejecución, la sistematización de la
información, y la preparación y puesta en marcha de obras, que permiten manifestar con
mayor seguridad el éxito rotundo de este programa dentro del Plan de Desarrollo
Departamental” (Paola & Álvarez, 2011,p.2). Con respecto a la implementación de dicho
programa, el municipio de Santa María, cuyas principales actividades económicas son la
agricultura la ganadería y la piscicultura, de la mano con los grupos asociativos, ha hecho
esfuerzos por mejorar la infraestructura de riego, plataforma importante para alcanzar la
competitividad en los mercados del sector con productos agrícolas y pecuarios.
En aras de identificar (y, además, proponer una posible solución) la problemática de
abastecimiento del recurso hídrico para mantener los cultivos de la zona alta del municipio
de Santa María, el presente documento tiene como objetivo principal realizar la modelación
hidrológica e hidráulica para un distrito de riego a través de tres alternativas tecnológicas
de abastecimiento de agua (aspersión, microaspersión y goteo) en la zona de cultivo del
municipio de Santa María (Huila). Con respecto a la metodología, esta se realizó en dos
fases: en la primera se realizó un modelamiento hidrológico a la cuenca del río Bache, para
determinar el índice de regulación hídrica, la oferta del recurso hídrico disponible y la
variabilidad climática de la región; en segundo lugar, se realizó un análisis de la demanda
para proceder con el estudio hidráulicos de los sistemas de riego.
El uso de estas herramientas de modelación hidrológica permitió realizar un análisis
comparativo de la información sobre los caudales máximos y mínimos, teniendo en cuenta
los fenómenos climáticos que se presentan en la región: el ENOS (El Niño, Oscilación del
sur) y La ZCIT (Zona de Influencia Intertropical) en la cuenca del río Bache.
Este trabajo se encuentra dividido en seis capítulos. El primero presenta el problema de
investigación; el segundo capítulo expone el estado del arte; el tercer capítulo presenta el
marco conceptual; el cuarto capítulo presenta la metodología aplicada en este trabajo; en
el quinto capítulo presenta la sección Resultados y Análisis. Finalmente, en el sexto
capítulo, se presentan las conclusiones y recomendaciones.
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1.1 Planteamiento del problema
La escasez del recurso y las altas temperaturas se han consolidado como causas de la
problemática económica de la zona occidental del departamento del Huila, el estudio
incidencia de incendios, realizado en el 2015 por el Ministerio de Agricultura y la Secretaria
de Gobierno del Huila, evidenció los municipios con incidencia de incendios por causa de
los fenómenos de El Niño (Figura 1). Adicionalmente, se afirma que “históricamente hay
diez municipios que han presentado vulnerabilidad más alta que en otros municipios al
padecer desabastecimiento de agua potable por causas del clima, por lo que cuando se
inició el fenómeno de El Niño, a principios de año, se establecieron unos planes de
contingencia para poder atender estas emergencias”(La Nación, 2015,párr 2). Entre estos
municipios se encuentra Santa María: los campesinos de las veredas cercanas a la cuenca
del río Bache (zona alta) presentan dificultades de abastecimiento del recurso hídrico para
mantener sus cultivos.
Figura 1. Incidencia de incendios forestales en el Huila. Fuente: La nacion (2018)
Sin embargo, a pesar de esta problemática, para los años 2004, 2005 y 2006 el departamento del Huila se caracterizó por ser una despensa agrícola importante (Tabla 1), según lo expone el estudio de la CAM (corporación autónoma regional del alto magdalena): “En particular el área sembrada de granadilla creció en un 178% en los últimos 3 años, pasando de 1.308 a 2.326 ha; en el último año registró un crecimiento del 10%. Esta actividad se desarrolla por encima de los 1.800 m.s.n.m” (CAM, 2007,p.7). En este orden de ideas, el departamento del Huila puede convertirse en un referente agrícola importante en el país (en particular el municipio de Santa María, ya que sus cultivos están dentro de las veredas identificadas en el estudio mencionado).
Municipio
Santa María
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Tabla 1 Principales cultivos del Huila, por área sembrada, 2004-2006
Cultivo Área Sembrada (ha)
2004 2005 2006
Fríjol tradicional 10.017 8.379 8.506
Maíz 19.065 18.976 20.352
Café 93.917 96.274 95.646
Lulo 1.581 1.512 1.711
Mora 858 899 1.125
Granadilla 1.308 2.113 2.326 Fuente: CAM (2018)
Adicionalmente, la topografía de la región también es considerada como una causa de la problemática: al estar ubicada en la cordillera central, sus terrenos presentan pendientes muy altas, por lo que, generalmente, las fuentes hídricas están más bajas que los predios cultivables, aspecto que dificulta el acceso al riego intrapredial. (Figura 2).
Figura 2. Zona con problemas productivos en la región.
Fuente: Fundispros, (2018)
En ese orden de ideas, se proponen mejoras con alternativas tecnológicas (aspersión,
microaspersión y goteo) que cumplan con los parámetros hidrológicos e hidráulicos, para
determinar los efectos en el ámbito ambiental, técnico y económico, para cumplir con la
oferta hídrica requerida en la zona de estudio.
Con base en el problema expuesto anteriormente, se formula la siguiente pregunta de
investigación:
¿Cuáles son las alternativas tecnológicas de riego que pueden cumplir con los parámetros
hidrológicos e hidráulicos de la zona de estudio del municipio de Santa María?
1.2 Hipótesis Es posible y conveniente realizar un modelamiento hidrológico e hidráulico en la zona de estudio del municipio de Santa María, aplicando tres tecnologías de riego (aspersión, microaspersión y goteo) para abastecer de agua los predios de cultivo y poder optimizar el recurso hídrico.
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1.3 Objetivo
1.3.1 General Realizar la modelación hidrológica e hidráulica para un distrito de riego a través de tres alternativas tecnológicas de abastecimiento de agua en la zona de cultivo del municipio de Santa María (Huila).
1.3.2 Específicos
1. Identificar la oferta y la demanda hídrica en la zona de estudio.
2. Realizar un modelamiento hidráulico que evalúe el desempeño de tres diferentes alternativas tecnológicas de riego en la zona.
3. Proponer la mejor alternativa de riego para la región.
4. Establecer la programación de riego para la mejor alternativa tecnológica.
1.4 Justificación
Este trabajo surge de la necesidad de los usuarios del municipio de Santa María (Huila) de
tener el recurso hídrico para regar sus cultivos. El alto relieve de la zona y la ubicación de
sus siembras han desencadenado la escasez de agua para las zonas de parcelas, lo cual
ocasiona pérdidas de sus productos y bajo rendimiento económico para sus tierras: “se está
secando el café y la granadilla ya no tiene buen sustento para que florezca. Las pérdidas
son numerosas y nuestros campesinos nos han hecho un clamor para que en este aspecto
se atienda la emergencia que tenemos”(Diario del Huila, 2016).
El estudio de modelamiento hidrológico e hidráulico permitirá que, a pesar de adversidades
medioambientales como las expuestas anteriormente, se desarrolle un sistema de riego
adecuado con la mejor alternativa tecnológica de riego a implementar (aspersión,
microaspersión y goteo). Estudiar alternativas de riego que van de la mano con los avances
tecnológicos como la programación de riego (automatización de válvulas hidráulicas)
intrapredial, permitirá al agricultor un mejor control en los cultivos de la zona de Santa María
(Huila) optimización del recurso hídrico.
El presente trabajo impactará directamente a la población de Santa María (Huila), en especial los agricultores de las veredas Bache, Bachecito, el Vergel y el Encanto. Los beneficios que aporta este trabajo de maestría se verán reflejados, en primer lugar, en aspectos sociales y económicos: incentivar a los campesinos de la región, donde existen métodos de riego más eficientes, a que generen mayor producción de sus cultivos, lo que
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genera mayores ingresos económicos a las familias campesinas. En segundo lugar, un aporte disciplinar a la ingeniería, especialmente la agrícola, en lo que respecta a implementación de nuevos productos agrícola, la rotación de estos y el buen manejo del suelo.
2 Marco Teórico
El presente capítulo está dividido en dos secciones, a saber: el Estado del Arte y el Marco
Conceptual. El primero presenta y discute aquellos estudios y metodologías desarrolladas
sobre los temas de variabilidad climática y modelación hidrológica e hidráulica. El segundo,
esta asociados a los conceptos temáticos, como también el desarrollo de las ecuaciones y
teorías que sustenta este trabajo.
2.1. Estado del Arte
2.1.1 Estudios de Variabilidad Climática
Constantino et al. (2011) evaluaron la variabilidad climática en la dinámica de infestación
de la broca del café en cuatro localidades de Colombia: desde 1218 m.s.n.m hasta los 1700
m.s.n.m. Se evalúo el porcentaje de infestación de broca en árboles cubiertos con jaula
entomológica a partir de frutos brocados infestados de una misma edad colocados en el
plato del árbol durante varios ciclos productivos en cuatro periodos climáticos diferentes
(Periodo Neutro 2.007; Periodo La Niña 2.008, Periodo El Niño 2.009 - 2.010) (Figura 3).
Figura 3. Variación de la temperatura media mensual registrada en las cuatro altitudes de Colombia.
Fuente: Constantino et al., 2011, p8.
En la primera fase del proyecto las lluvias presentaron un comportamiento bimodal y los
meses de enero y julio fueron los más secos. Sin embargo, para la segunda fase del
proyecto, el periodo climático La Niña se presentó muy intenso: fue el más lluvioso
20
registrado en los últimos 50 años para la zona central cafetera, finalmente en el tercer y
cuarto periodo se registró El Niño en agosto y febrero con gran intensidad; según los
promedios históricos de lluvias reportados para cada una de las localidades del estudio.
Este trabajo cubrió un periodo de variabilidad climática amplio, definido en periodos de
tiempo extensos.
El cambio y la variabilidad climática fueron considerados como ejes principales para control
de los cultivos de café. De acuerdo con su estudio, la temperatura permitió el desarrollo de
la broca, causante de la baja producción de café y de su calidad. Se concluye de este
estudio que es relevante identificar los fenómenos de variabilidad climática y sus efectos en
los cultivos.
Pinilla H. et al. (2012) realizaron una encuesta a 487 campesinos del sector cacaotero y
cafetero del centro de Santander (Colombia) con el propósito de conocer las percepciones
sobre los fenómenos de variabilidad climática y el cambio climático. El 89% de los
encuestados afirmó que el clima ha presentado cambios, especialmente en los últimos 8
años. Este estudio centró su investigación en la percepción humana de la variabilidad
climática e incertidumbre sobre el comportamiento de la temperatura y la precipitación en
zonas de cultivo de cacao y café.
El análisis de variabilidad climática interanual expuesta por Edgar y Bocanegra (2012)
expone una síntesis de los aspectos a tener en cuenta en la variabilidad climática. Los
resultados demuestran que el mayor efecto climático ocurre durante el primer trimestre de
1938, donde el efecto de los fenómenos climáticos (El Niño y La Niña), sobre la precipitación
de Cundinamarca, se presenta en temporadas secas. Este estudio proporciona una
metodología de trabajo que permite predecir los eventos climatológicos en cualquier campo
de la agricultura actual.
Arango, Dorado, Guzmán y Ruíz (2012) presentaron la caracterización del ENOS (El Niño,
Oscilación del sur) y la evaluación de la precipitación trimestral mediante la correlación de
Pearson para Colombia. Los resultados mostraron que los índices ENOS de los trimestres
de NDE, DEF y EFM tienen la mayor precipitación. Este estudio correlacionó datos de
precipitación en Colombia con 16 índices de gran escala asociados al ENOS. La
metodología utilizada en esta investigación es base de estudio para abordar las
correlaciones más significativas de ciertos índices para las subregiones de interés en el
marco del trabajo de la maestría.
García, Piñeros, Bernal y Ardila (2012) analizaron la variabilidad climática y el cambio
climático en Colombia y su relación con el recurso hídrico. Colombia no ha sido ajena a los
cambios dramáticos del clima global. En el año 2010, el país evidenció uno de los periodos
más críticos en términos de anomalías en precipitación frente al promedio anual. El mes de
julio de 2010 fue el más lluvioso de los últimos 30 años, debido a que persistieron las lluvias
por encima de lo normal en la región Caribe, Andina y Pacífica. Así mismo, en diciembre de
2010, se presentaron inundaciones severas por los efectos de La Niña (Figura 4). Se
concluye en el estudio que la variabilidad climática cada vez tiene mayor incidencia sobre
los recursos hídricos en el territorio nacional.
21
Figura 4. Cambio de porcentaje de precipitación entre 2011-2040, Colombia.
Fuente: García, Piñeros, Bernal, & Ardila, 2012
Gomez y Peluha (2014) estudiaron la variabilidad climática y el impacto económico de esta
en los cultivos de arroz en Colombia. Este estudio se realizó con el modelo de función Cobb
Douglas. La investigación analizó el concepto de temperatura y cómo puede afectar los
cultivos asociados. Aunque los resultados derivados de la aplicación de las metodologías
son importantes, no es un estudio que valide la información completa de variabilidad
climática en Colombia.
González (2016 ) resalta el impacto de la variabilidad climática y sus actividades. Elaboró
un modelo hidrológico lluvia- escorrentía bajo diferentes escenarios climáticos con el
objetivo de evaluar el efecto en los cultivos agrícolas y la piscicultura. Esta investigación
refleja la necesidad de un estudio hidrológico en el lago Tota, teniendo en cuenta la
variabilidad climática, ya que de este se benefician los cultivos agrícolas como la papa y la
arveja, entre otros.
22
2.2 Trabajos en Modelación Hidrológica Mintegui y Robredo (1994) afirmaron en su estudio que en las montañas las precipitaciones son más abundantes y que, además, es importante tener en cuenta las de origen orográfico (incluidas las de carácter ciclónico y convectivo). Concluyeron que en este tipo de precipitación los fenómenos torrenciales se desencadenan con mayor intensidad, se dirigen hacia las áreas dominadas y se extienden en por toda la cuenca hidrográfica. Usaron en su investigación el modelo H.Y.M.O. (modelo matemático de lluvia-escorrentía).
Teixeira (2003) define la gestión de los recursos hídricos en Brasil como la gestión de
reglamentación y de poder de políticas sobre el agua en el corregimiento de Brasil, el cual
es responsable del otorgamiento del uso de los recursos hídricos y licencias para la
construcción de obras. El objetivo de este estudio fue establecer una propuesta de
perfeccionamiento enfocada en la caracterización de las funciones hídricas y modelos que
garanticen un análisis hidrológico, social y económico.
El estudio propuesto por Abraham et al. (2005) sobre la caracterización y valoración
hidrológica de la cuenca de río Mendoza mediante un modelo conceptual de evaluación
que permita un conocimiento sistematizado tanto de la oferta como demanda hídrica es de
relevancia para este trabajo de maestría. La investigación analiza la disponibilidad hídrica
que, por lo general, se concentra en las zonas altas de riego y su disminución en zonas de
sequía (donde es limitado el acceso al agua). Si bien no expone un modelo y no se observa
un análisis gráfico en diferentes periodos, es relevante esta investigación para el presente
trabajo porque relaciona la oferta hídrica con la importancia de esta para los cultivos.
En su investigación Sandino (2010) implementó una herramienta de planificación
hidrológica para estimar los caudales máximos en una cuenca y así evaluar las pérdidas
económicas y las causas de inundación que presenta esta zona. Sin embargo, no se
estudiaron varios escenarios que soportaran un análisis más completo al problema de
investigación.
Stehr et al. (2010) utilizaron el modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) con el
objetivo de analizar una cuenca en Chile (Biobío) y percibir y predecir los impactos del clima
y los fenómenos antropogénicos. El modelo es una herramienta útil que puede ser utilizada
en los impactos potenciales de uso de la tierra y cambios climáticos en la hidrología de las
cuencas.
Ocampo y Vélez (2013) afirmaron en su investigación que la modelación hidrológica es la
base para la gestión integral del recurso hídrico en cuencas de alta montaña que involucra
una serie de procesos fisicoquímicos. Para el caso concreto, mencionan la cuenca del río
Chinchiná en el departamento de Caldas, Colombia: su topografía es compleja (5278 – 767
msnm), los suelos son heterogéneos y su uso está relacionado con actividades pecuarias,
agrícolas y forestales, la ortografía y la zona de confluencia intertropical determinan el
régimen de lluvias, la temperatura varía entre -2°C a 25°C, la precipitación oscila entre 555
mm y 1350 mm.
23
En este estudio se usaron los modelos Tetis, Témez, Abcd, T, P, y Autorregresivos (ARMA).
(Salas y Smith). Los resultados indicaron, en primer lugar, que una de las principales
desventajas de los modelos conceptuales es la equifinalidad, es decir, la existencia de
diferentes valores de parámetros del modelo con las principales medidas de ajuste. Para
mejorar el ajuste entre las observaciones y las simulaciones de las variables recurrieron a
la calibración y validación. En segundo lugar, los modelos TETIS, Abcd y ARMA (Salas &
Smith) fueron calibrados satisfactoriamente. En tercer lugar, la validación los modelos
TETIS, Abcd y Témez y los autorregresivos fue satisfactoria, sin embargo, la de los modelos
T y P no lo fue. En cuarto lugar, la simulación obtuvo resultados satisfactorios para los
modelos TETIS, Abcd, ARMA (Salas & Smith) con errores de balance de 1,8%, 7,8% y
11,5%, respectivamente. En quinto lugar, Los modelos T y P, Témez y Arma no fueron
satisfactorios porque el estadístico RSR (raíz cuadrada del error medio) no tuvo buen
desempeño. En sexto lugar, con las curvas de duración de caudales se corroboró que los
modelos TETIS, Abcd y ARMA (Salas & Smith) simulan de manera satisfactoria los valores
medios porque presentan, en valores máximos, diferencias para probabilidades mayores al
90%. En séptimo lugar, el modelo Témez presentó menor error en la modelación de
caudales máximos, pero se vio limitado en la modelación de los mínimos. Finalmente,
concluyen que la modelación de la curva de duración de caudales es necesaria para facilitar
la comprensión de la escorrentía. La validación realizada con la curva de duración de
caudal es necesaria para dar sentido físico e hidrológico.
Cabe agregar, que en Colombia, según Rivera y Umanets ( 2013), existe una metodología
para la prevención del riesgo por abastecimiento del recurso hídrico, mediante el pronóstico
hidrológico como eje principal. Bajo este proceso, se exponen las propiedades del modelo
hidrológico para la prevención en tiempo real del abastecimiento de agua en distritos de
riego para la agricultura.
Con base en lo anterior, se concluye que las propiedades de los modelos hidrológicos son
importantes, dado que permiten prevenir el riesgo de desabastecimiento del recurso hídrico.
Es meritorio destacar que poco a poco se presenta los estudios y modelos que contribuyan
al desarrollo de la agricultura en Colombia, en especial a las tecnologías para el riego.
En lo que respecta a los estudios de vulnerabilidad hídrica en la Cuenca, cabe destacar la
investigación de Marin (2016), quien indicó que, durante los últimos años, la población
mundial se ha duplicado, lo que ocasiona un alto nivel de vulnerabilidad ante los cambios
de clima y cambios del uso de suelo, debido a las alteraciones directas sobre la
disponibilidad del agua y, a su vez, en la producción alimentaria y demás grupos
productivos.
El área de estudio fue la cuenca del Rio Ángel, ubicada en la provincia de Ecuador. Su
principal problema se centra en la inadecuada gestión del agua con fines para riego, es
considerada una zona alta de difícil acceso para las actividades agrícolas por falta del
recurso natural (alturas por encima de los 3000 metros). La investigación planteó
herramientas hidrológicas capaces de analizar el comportamiento de la cuenca bajo
diferentes escenarios de uso de suelo como es el modelo hidrológico, utilizado en este
trabajo de maestría, modelo físico y semidristribuido, este último es calibrado. Esta
investigación expone un análisis amplio en relación con los problemas de vulnerabilidad
24
existentes para las zonas altas de la zona de Ecuador, además de ser un modelo aplicable
en el caso de estudio de este trabajo de maestría.
Moncayo, Losada y Cruz (2016) presentaron en su estudio una modelación hidrológica para
la cuenca del río Bache, utilizando una herramienta de planificación del recurso hídrico. A
diferencia de dicho estudio, este trabajo de maestría se centra en la utilización de la
herramienta WEAP para la generación de escenarios en el crecimiento poblacional del
municipio de Santa María. La investigación no comparó diferentes escenarios con modelos
hidrológicos.
En lo que respecta a los distritos de riego, López (2016) presenta una revisión del funcionamiento de un distrito de riego a pequeña escala en el municipio de Potosí- Nariño, empleando software de simulación. Se concluyó que, para implementar el distrito de riego pensado para el mejoramiento de 110 hectáreas de cultivos en la zona Yamuesquer, es necesario evaluar los distritos de riego desde un modelamiento hidrológico que represente con claridad los fenómenos de variabilidad climática y su afectación a los cultivos de la zona que se tenga para irrigar. El principal paso para construir un modelo hidrológico es establecer un modelo perceptual
con el objetivo de decidir cuáles son los principales procesos y variables que intervienen en
la generación de caudales. Según Juan Cabrera (2016) es importante tener en cuenta “los
procesos de observación, análisis y características del suelo, subsuelo y clima. Una vez
reconocidos se incluyen coeficientes y parámetros a los cuales posteriormente se les
deberá asignar valores adecuados mediante un proceso de calibración” (Cabrera,
2016,p.1). Es relevante este estudio para el presente trabajo de maestría por la utilización
de herramientas estadísticas que buscan validar los valores simulados y los observados.
2.3 Trabajos en Modelación Hidráulica Losada Villasante (1994) expresaron que, mientras a principios de 1940, el regadío no había llegado todavía a 1.500.000 Ha, la superficie regada actual es del orden de 3.000.000 Ha. El incremento experimentado durante los últimos veinte años ha sido de unas 30.000 Ha/año y aún se prevén importantes aplicaciones. Según este estudio, se ha presentado un incremento en la utilización de agua para riego, lo que permite ser considerado como un recurso útil e indispensable para los cultivos. Es importante capacitar a los usuarios en las buenas prácticas agrícolas en relación con las operaciones de riego: en primer lugar, el agua ha de ser captada, transportada y distribuida; en segundo lugar, el caudal será función de los requerimientos de riego del campo de cultivo, y el agricultor ha de tener capacidad para manejarlo con cierta flexibilidad; y, en tercer lugar, el factor agua interviene en un proceso de producción con objetivos económicos. Clop y Esteban (1997) presentaron indicadores de eficiencia económica en el uso del agua de riego en el área de los canales de Urgell (España). A partir del análisis de costo y beneficio en diferentes cultivos que serían irrigados por superficie, se concluyó que, desde los inicios de este uso, se ha utilizado el riego en piscina o gravedad. Así mismo, el estudio indicó algunos beneficios de este tipo de riego (eficiencia-costo) no sin antes mencionar el aumento del consumo de los recursos hídricos para dichos cultivos.
25
Según Planells, Ortega, Valiente, Montero y Tarjuelo (1999) los sistemas de riego surgen como alternativa al abastecimiento del recurso hídrico mediante redes colectivas que desarrollan metodologías en el ahorro de agua y comodidad de manejo. Se analizaron las repercusiones de los distintos criterios de diseño y manejo de zona semiáridas con riego en aspersión. Los resultados indicaron que el uso de válvulas hidráulicas con piloto regulador son dispositivos ideales en este tipo de diseño. Cabe destacar que los resultados presentados son relevantes para este trabajo de maestría, ya que los sistemas de riego utilizados actualmente en Colombia son controlados por válvulas, las cuales permiten un ahorro del recurso hídrico y un trabajo eficiente del mismo. Dueñas, Giovanni y Cruz (2005) presentaron la automatización de sistemas de riego para
cultivos de flores. En su trabajo, exponen que los cultivos de flores constituyen en Colombia
una de las actividades con mayor incremento de exportación. La metodología utilizada fue
el modelo de conexión abierta, el cual permite la implementación de las aplicaciones de
comunicación de datos. Es meritorio destacar que, gracias a una adecuada automatización
del sistema de riego, se pueden manejar eficientemente los tiempos de riego y la operación,
lo que permite un bajo costo de operación. Actualmente, los sistemas de riego son
automatizados. Aunque el costo inicial es un poco mayor, esto trae a corto y largo plazo
resultados positivos en aspectos hidráulicos y económicos.
Ocampo y Escobedo (2006) realizaron una investigación en la región de Atlixco, localizada
en la zona centro-oeste del estado de Puebla, México. El estudio se enmarcó en el enfoque
agroecológico con el objetivo de exponer acertadamente los agroecosistemas complejos
de la agricultura de riego. En lo que respecta a la metodología, se recopiló información, a
través de encuestas y entrevistas, sobre las prácticas de “vareo” y el “tuneleado” para la
detección de agua subterránea. Según este estudio, la pérdida de agua ocurre por
lixiviación (filtración). De acuerdo a lo anterior, se están utilizando diferentes estrategias de
manejo y conservación del agua como tanques o depósitos para lavaderos, manejo de
achololes y el uso de sistemas de riego modernos: como el riego por aspersión
(microaspersiones) y sistemas de goteo (mangueras) para frutales, como el durazno y el
guayabo, que han sido introducidos recientemente dentro del área de estudio del presente
trabajo de maestría. Las tecnologías de riego condicionan otras técnicas para su manejo
(construcciones de depósitos de agua –subterránea-, la utilización de filtros y un óptimo
sistema de bombeo).
Según Gruber y Blanco (2007) el comportamiento hidráulico del riego por goteo artesanal se fundamenta en la elaboración de emisores y el aprovechamiento de alturas de carga para evitar el uso de motobomba. Estos diseños no presentan costos elevados: no disponen de elementos hidráulicos como accesorios y válvulas de regulación. Según lo mencionado, se trabaja con goteo como alternativa importante en la metodología del riego por que permite la optimización y mayor eficiencia en la producción de sus cultivos.
En lo que atañe al modelado hidráulico, Garcia (2009) indicó en su investigación la
problemática del recurso agua para el riego de los cultivos al norte de México. Como
alternativa planteó el diseño hidráulico de una red cerrada a presión utilizando un modelo
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matemático. El estudio presenta vacíos asociados al análisis completo de la oferta y la
demanda hidrológicas.
Petillo (2010) evalúo el criterio del riego por gravedad en las zonas de Uruguay. Demostró que no existe el mejor método de riego, sino el más apropiado para cada situación. A partir de este hallazgo, se deduce que los métodos por gravedad también tienen ventajas con respecto a los métodos presurizados en relación con el costo de inversión y operación; sin embargo, el autor aclara que es recomendable el presurizado. Bajo este contexto, Petillo (2010), afirma que:
a) El riego por superficie es poco uniforme. b) Es muy ineficiente y, por lo tanto, desperdicia mucha agua. c) Es muy difícil de instrumentar y, por ello, es necesario tener mano de obra muy
calificada.
Partiendo de lo expuesto por Petillo (2010), en el caso concreto de Colombia, es difícil la implementación de riego por superficie, debido a las condiciones de alta pendiente que se presentan en el país. Aunque en las zonas bajas se utiliza este método y el costo de inversión es alto, el autor indica que para Uruguay este método es ideal. El estudio presentó un análisis comparativo que permite evaluar las zonas de riego en zonas altas con las zonas de baja pendiente, en especial en el riego por gravedad. Negrete (2010) analiza la optimización de una red de riego por aspersión utilizando el EPANET (software hidráulico). Este trabajo se enmarcó, principalmente, en el uso razonable del riego. Se considera una limitante evaluar un solo tipo de metodología de riego, debido a que existen otras que permiten reducir dichas pérdidas a un porcentaje aún menor.
La investigación de Rodriguez (2012) evaluó el distrito de riego Llano Grande, ubicado en
el municipio de Buesaco (Nariño). La investigación integró aspectos sociales, económicos,
técnicos y ambientales. Su metodología se basó en la participación, con miras a
concientizar a los usuarios en la operación, conservación y explotación de los distritos de
riego que permiten el control de los recursos hídricos.
La modelación se ha desarrollado notablemente en el campo de la hidráulica, según Rivera
(2013), existen evidencias de estudios de diseños hidráulicos realizados desde tiempos
antiguos, mediante pequeñas representaciones de estructuras y máquinas (considerados
como los principios fundamentales en la hidráulica). Actualmente, la experimentación
hidráulica se llevaba a cabo habitualmente a situaciones reales, ya sea en vertederos,
canales, tuberías y presas construidas sobre el terreno: “en hidráulica la modelación se
utiliza para simular situaciones reales que se produce en el prototipo y cuyo comportamiento
se desea conocer” (Rivera, 2013,p.11).
Granados (2013) señaló los criterios para el dimensionamiento de redes de riego robustas
frente a cambios en la alternativa de cultivos. Esta investigación resalta la transformación
de los sistemas de riego a partir de los años 50 y 60 en Europa: se pasó del riego de
superficie al presurizado. Esta investigación es relevante para el presente trabajo de
maestría porque el autor utilizó metodologías relacionadas con el sistema de riego
presurizado que es base importante para este trabajo.
27
La investigación de Lapo (2013) permite conocer la mejor propuesta metodológica en diseño de redes presurizadas para el abastecimiento de riego. Adicionalmente, se centró en la optimización de métodos híbridos, donde se fusiona la programación lineal con la dinámica. Cabe agregar que, durante su estudio, se desarrolló la optimización de turnos de riego en redes abiertas o ramificadas (Figura 5) que permitió un menor costo y un buen comportamiento en la hidráulica del sistema. Los resultados presentados en esta investigación son base para este trabajo de maestría.
Figura 5. Clasificación de redes a presión en función de la tipología. Fuente: Lapo, 2013
Brown y de la Paz (2013) analizaron la economía cubana a la luz de la importancia del
incremento de la eficiencia de los sistemas de riego superficial: a pesar de ser los más
usados en todo el mundo, su eficiencia en la aplicación es baja, sin embargo, propusieron,
para su mejoramiento, la técnica de riego intermitente.
Para Perez (2015) el riego ha pasado de ser manejado por redes colectivas a trabajar
actualmente por turnos y, demandas. Lo que exige una evolución permanente de los
equipos y las técnicas de aplicación de riego orientadas productividad. Basándose en esta
afirmación, el autor simuló las de redes de riego mediante el modelo Clément (1966) para
la provincia de Perú.
28
3. Marco conceptual 3.1 Modelos hidrológicos La comprensión del ciclo hidrológico es una de las bases del estudio hidrológico, de sus procesos e interrelaciones tanto superficiales como subsuperficiales que parte de las mediciones de caudales y precipitaciones que se presentan en el tiempo. Según Cabrera (2016) los modelos hidrológicos se presentan como una necesidad y una herramienta para conocer el funcionamiento y comportamiento de los diferentes componentes del ciclo hidrológico en una cuenca. Los modelos hidrológicos se utilizan para los siguientes procesos:
• Como herramientas para la gestión y planeamiento.
• Para comprender el rol de los componentes del ciclo hidrológico en una determinada cuenca.
• Para extrapolar potenciales condiciones futuras a partir de condiciones actuales.
• Como base para la modelación de otros procesos, como la calidad de agua, erosión, etc.
Los modelos, según Johanna y Jimenez (2011) son importantes en un análisis estadístico de hidroclimatología, lo que permite la conceptualización de un sistema real, el cual conserva la esencia de dicho sistema para un propósito en particular. Este debe ser lo suficientemente simple para entenderlo y utilizarlo, pero, al mismo tiempo, debe ser lo suficientemente complejo para representar adecuadamente el sistema que se pretende estudiar. En lo que respecta a un modelo de cuenca, como su nombre lo indica, es un grupo de abstracciones matemáticas que describen fases relevantes del ciclo hidrológico, como lo afirma Ponce (1989), “su objetivo es simular la conversión de la precipitación en escurrimiento, con base a las técnicas de modelación de cuencas, son aplicables a cuencas de cualquier tamaño, ya sean pequeñas (pocas hectáreas), de tamaño medio (cientos de kilómetros cuadrados) o grandes (miles de kilómetros cuadrados)”. Sin embargo, las aplicaciones de la modelación son generalmente confinadas al análisis de cuencas para el cual la descripción de variaciones espaciales temporales y variaciones espaciales de precipitación está garantizada. En este trabajo se empleó el modelo hidrológico de tanques propuesto en Amaya, Restrepo,
Vélez, & Álvarez (2009), este reduce valores de escorrentía superficial directa a una
resolución diaria en un lapso de tiempo adecuado para los registros de precipitación
disponible.
El modelo se basa en el balance hídrico en la cuenca, asumiendo que el agua se distribuye
en cuatro tanques o niveles de almacenamiento conectados entre sí, como se observa en
la Figura 6.
29
Figura 6. Esquema general del Modelo
Fuente: Amaya et al.,(2009) Sistema hidrológico “cuenca”
En el ciclo hidrológico se definen los componentes de precipitación, evaporación, escorrentía y otras fases del cambio climático, donde, según Cabrera (2016), pueden agruparse en subsistemas del ciclo total. Por lo tanto, posee una estructura (o volumen) en el espacio, rodeada por una frontera, que acepta agua y otras entradas. De tal manera que opera en ellas internamente y produce salidas (Figura 7).
Figura 7. Esquema de un sistema hidrológico, mostrando entrada y salidas.
Fuente: Cabrera, 2016
Modelo
30
La Figura 7 representa una cuenca hidrográfica. El agua que ingresa se representa por
medio de la precipitación y la cantidad de agua que sale de la cuenca ocurre gracias a su
escorrentía en el cauce principal.
Proceso de modelación
Una vez reconocidos “se debe relacionar estos procesos y variables principales entre sí por
medio de ecuaciones, obteniéndose un “modelo conceptual”. En esta etapa se incluyen
coeficientes y parámetros a los cuales posteriormente se les deberá asignar valores
adecuados mediante un proceso de calibración” (Cabrera, 2016,p.1).
El proceso de calibración es la etapa donde le asignan valores a todos los parámetros del
modelo. Cabrera (2016) afirma que las salidas se ajustan lo mejor posible a los datos
históricos registrados, esto implica que es necesario utilizar herramientas estadísticas
minimizar la diferencia entre valores simulados y observados, mediante el proceso de
optimización del modelo.
3.1.2 Modelos hidráulicos
En hidráulica, la modelación se utiliza para simular situaciones reales que se producen en
el prototipo y cuyo comportamiento se desea conocer, donde se presentan modelos
hidráulicos que ayudan al desarrollo y comprensión de la red hidráulica en especial en
distritos de riego. (Rivera, 2013,p.11).
3.1.2.1 Distrito de riego
Se entiende como distrito de riego a “un área directamente influenciada por las obras de
infraestructura de regulación hídrica, riego, drenaje [protección contra inundaciones] que
benefician al conjunto de predios o explotaciones agropecuarias allí existentes”.(López,
2016,p.30).
Delgado (2010) plantea que la topografía de la tierra empleada para campos agrícolas es modificada para obtener pendientes planas con el fin de proveer una aplicación uniforme de agua de irrigación en la superficie y así las siembras tengan mayor eficiencia de riego. Así las cosas, el criterio apropiado para escoger una nivelación del terreno está influenciado por el tipo de tierra, la pendiente, el clima, las semillas a sembrar y el método de irrigación. Cabe anotar que las pendientes de casi cero se utilizan para el cultivo de arroz. López (2016) recalca la importancia de los distritos de riego en Colombia y su forma de optimizar el recurso hídrico. Se estima, según el IDEAM( registros presentados por la CAM-Corporación autónoma regional del alto magdalena en 2010), la demanda total de agua en
Colombia en el año 2010 fue de 35.877 𝑀𝑚3
𝑎ñ𝑜, correspondientes al uso del agua en los
siguientes sectores: doméstico 7.3%, agrícola 54%, energía 19.4%, acuícola 7.2%, pecuario 6.2%, industria 4.4% y servicios 1.5%. El uso agropecuario es el principal consumidor de agua, razón por la cual es necesario crear propuestas para optimizar el recurso y contribuir a la sostenibilidad.
31
En este orden de ideas, un distrito de riego adecuadamente diseñado debe cumplir con las siguientes condiciones: 1. Proporcionar la humedad necesaria para que los cultivos se desarrollen. 2. Proporcionar nutrientes en disolución. 3. Asegurar las cosechas contra sequías de corta duración. 4. Realizar rotación de cultivos y la atmósfera para mejorar el medio ambiente de la planta. 5. Disolver las sales contenidas en el suelo. En conclusión, un sistema de riego plantea algunos cuestionamientos en torno al “cuánto”, “cuándo” y “cómo” se debe hacer la irrigación y el uso racional de recurso hídrico.
3.1.2.2 Redes de riego
Figura 8. Clasificación de redes a presión en función de la tipología. Fuente: Lapo, 2013
Según Lapo (2013), cuando los suministros de agua son menores es importante utilizar
redes en circuito cerrado, con el propósito de garantizar la mejor presión y caudal al usuario,
este sistema se utiliza en acueductos y sistemas de riego.
Lapo (2013) señala una serie de ventajas y desventajas para la red hidráulica en forma de
malla o de ramificado, según cada caso.
32
Tabla 2. Ventajas y desventajas de las redes ramificadas y malladas
Malladas Ramificadas
Ventajas
-Seguridad en el suministro en caso de roturas o cortes de servicio. -Pérdidas de carga menores en el sistema, lo que permite altura y presiones semejantes en las acometidas. -Los problemas sanitarios se reducen, ya que no se produce estancamiento de agua durante largos periodos de tiempo. -Proporcionar seguridad en la prestación del servicio mediante juego de apertura y cierre de válvulas.
-El coste de implementación es menor con respecto a los costes de inversión inicial. -La regulación de presiones en el sistema es más sencilla debido a que es factible conocer los flujos circulantes de forma anticipada.
Desventajas
-Su costo de implementación es mayor. -La regulación es más compleja, ya que se necesita contar con un sistema de válvulas para controlar el flujo en las diversas zonas, sin embargo, el equilibrio final de presiones es más sencillo que en el de las redes ramificadas.
-No existe garantía de suministros. -En caso de ser necesario ampliar estas redes se producirá insuficiencia de presión por cuanto no se consideró estos factores al momento de diseñar el sistema inicialmente. -Problemas de calidad del agua en los ramales extremos de ramificaciones.
Fuente: Lapo, 2013.
En los últimos años, los sistemas de riego a presión han permitido una adecuada gestión
de los recursos hídricos, controlando el flujo para garantizar su distribución a los usuarios,
lo que permite alcanzar mayor eficiencia en las líneas de distribución.
Dentro de las variables y parámetros de riego en cada diseño se debe tener en cuenta las
siguientes características:
Tabla 3. Variables para considerar en el diseño de redes en distrito de riego
Variable Características
Suelo Densidad aparente, capacidad de campo, punto de marchitez permanente, profundidad y velocidad de infiltración estabilizada.
Clima Temperatura, humedad relativa, precipitación, evaporación diaria, radiación solar y el viento.
Cultivo Necesidades hídricas, fracción de agotamiento del agua disponible, profundidad radical, marco de plantación, labores.
Parcela Dimensiones, topografía, lugar de captación de agua, área a regar, linderos.
33
Agua Caudal disponible y calidad agronómica.
Riego Tiempo disponible para regar en el día, método de riego, características del emisor, así como su espaciamiento, eficiencia de riego.
Fuente: (Lapo, 2013).
Según Poveda (2004) la variabilidad climática ocurre en un amplio rango de escalas
especiales y temporales. En este estudio se presenta la escala interanual (ENOS), la cual
está fuertemente controlada por la ocurrencia del evento El Niño/Oscilación del sur. Para
este caso, el ENOS se define con una variabilidad estacional (asociada con su ciclo anual),
ya que inicia en los meses de marzo – mayo y alcanza su máximo desarrollo durante el
tiempo de la Navidad.
El Niño es la fase cálida del ENOS, presenta un aumento de las temperaturas superficiales
del mar, estas vienen provenientes del oriente del pacifico tropical conducidas por los
patrones de viento.
Para entender este fenómeno Poveda, (2004) afirma que unas series de tiempo
hidrológicas se pueden tomar como la combinación de varias series provenientes de
diferentes distribuciones para distintas fases del ENOS. Con estas distribuciones es posible
determinar la probabilidad de ocurrencia de un evento extremo como la combinación de
probabilidades individuales en cada fase del fenómeno (Figura 9).
Figura 9. Función de distribución de probabilidad log- Normal ajustada a los registros de caudales máximos anuales del río Negro (Estación Colorado, Cundinamarca).
Fuente: (Poveda, 2004)
34
Mayorga y Hurtado (2006) realizaron un estudio de sequía de meteorología a partir de un
índice estandarizado de lluvia. Se clasificaron las sequías y excesos por rangos de
precipitación. (Figura 10.)
Figura 10. Clasificación de índice de lluvia.
Fuente: (Mayorga y Hurtado, 2006)
Se evidencia que las regiones naturales de Colombia, como la región Andina
especialmente, se presentan afectaciones espaciales y temporales derivadas de la sequía.
3.1.3 Caracterización fisiográfica y morfométrica del área de estudio de la cuenca hidrográfica del río Bache El comportamiento hidrológico de una cuenca hidrográfica, es decir, la ocurrencia de
caudales de diversas magnitudes presentes en la misma, es el resultado de la interacción
de numerosos factores entre los cuales predominan los relacionados con las condiciones
climáticas (precipitación) y características físicas y morfológicas de la cuenca. Fattorelli y
Fernández ( 2011) afirman que los parámetros geomorfológicos para establecer la afinidad
hidrológica entre cuencas son las siguientes: área, perímetro, altura máxima, mínima y
desnivel, índice de compacidad, longitud del cauce, pendiente media del cauce, entre otros,
dichos parámetros pueden ser calculados fácilmente con herramientas o sistemas
tecnológicos.
En la siguiente sección, se determinan algunos de los elementos geométricos y
morfológicos del área de estudio de la cuenca hidrográfica del río Bache que serán de
utilidad en la definición preliminar del comportamiento hidrológico de la misma.
3.1.3.1 Características fisiográficas
Las características fisiográficas de una cuenca hidrográfica se relacionan con sus
propiedades físicas. A continuación, se determinan las características fisiográficas,
consideradas de mayor importancia, de la cuenca hidrográfica del río Bache.
35
Para determinar las características fisiográficas, se consideró la cartografía básica
generada por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi a Escala 1:25.000 para el
departamento del Huila y las curvas de nivel extraídas del modelo digital de elevación
(DEM).
• Área: Vélez, et al. (2013) definen el área de la cuenca como aquella que corresponde a la superficie delimitada por la divisoria de aguas de la zona de estudio, este parámetro se expresa normalmente en km2. Así mismo, como el área plana (proyección horizontal), incluida dentro de su divisoria topográfica (Monsalve Saénz, 1995) . Considerando lo anterior, se afirma que el área de estudio de la cuenca hidrográfica del río Bache es de 55.91 km2.
• Perímetro: es la longitud de la línea que delimita el área de estudio de la cuenca hidrográfica del río Bache (divisoria topográfica). También es definida “como la línea formada por parteaguas o divisoria de la cuenca de estudio, se mide en metros o kilómetros” (Velez Upegui et al., 2013). Para el caso de la cuenca hidrográfica del río Bache es de 35.8 km.
• Pendiente media: la pendiente media de un terreno cualquiera se relaciona directamente con el grado de inclinación de este. En las cuencas hidrográficas esta característica es importante, puesto que controla, en gran medida, la velocidad con que el agua lluvia se escurre (escorrentía superficial) por las vertientes de la cuenca para finalmente concentrarse en la red de drenaje de esta. Como menciona Vélez, et al. ( 2013), esta pendiente controla la velocidad con que se da la escorrentía superficial, lo que afecta el tiempo de concentración del agua lluvia en los cauces que hacen parte de la red de drenaje de la cuenca.
La pendiente media del área de estudio de la cuenca hidrográfica del río Bache se
determinó mediante la aplicación del criterio de J. W. Alvord (Campos, 1998). La pendiente
de la cuenca es el promedio ponderado de las pendientes de cada faja entre curvas de nivel
adyacentes, en relación a su área. Su cálculo se realiza mediante el uso de la siguiente
expresión.
A
LDS
= (Campos, 1998) Ec. (3.1)
En donde S es la pendiente media del cauce (%), D es la distancia vertical entre curvas de
nivel (km), L la longitud total de las curvas de nivel, encerradas por el parteaguas (km) y A
el área de la cuenca (km²).
36
Figura 11. Criterio de estudio de J.W Alvord. Fuente: (Campos, 1998)
De esta manera, se obtiene que la pendiente media del área objeto de estudio es de
33.79%:
𝑺 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟓 𝑲𝒎 x 𝟕𝟓𝟓. 𝟕𝟕𝑲𝒎
𝟓𝟓. 𝟗𝟏 𝐊𝐦² x 𝟏𝟎𝟎
𝑺 = 𝟑𝟑. 𝟕𝟗%
Según la pendiente obtenida para el área de estudio, se espera entonces que se presenten
moderadamente altas velocidades de escurrimiento en las vertientes de la misma, así como
tiempos de concentración bajos: fenómenos que pueden ocasionar crecientes de tipo
torrencial con un alto potencial de arrastre de sedimentos de tipo fino y granular.
• Longitud del cauce principal: es la magnitud medida entre el punto de nacimiento de la fuente principal y el punto de estudio que, para este caso, es el sitio en el que se proyecta la construcción de la captación del distrito de riego. Dicha longitud es igual a 12 km.
• Pendiente media del cauce: esta característica está estrechamente relacionada con la velocidad de propagación de las ondas de una avenida y la cantidad de sedimentos transportados en la misma. Se determina mediante la relación entre la diferencia de altura entre su nacimiento y un punto de interés y la longitud del tramo comprendido entre estos puntos.
𝑷𝒄 = 𝑯𝟏−𝑯𝟐
𝑳𝒄 𝑥 𝟏𝟎𝟎 Ec. (3.2)
37
Donde H1 es la altura del nacimiento del río, H2 la altura del sitio de estudio y Lc Longitud
del tramo del cauce objeto de estudio.
𝑷𝒄 =𝟑𝟐𝟐𝟓𝒎. 𝒔. 𝒏. 𝒎 − 𝟐𝟏𝟕𝟓𝒎. 𝒔. 𝒏. 𝒎
𝟏𝟐𝟎𝟎𝟎𝒎 𝑥 𝟏𝟎𝟎
𝑷𝒄 = 𝟖. 𝟕𝟓%
• Densidad de Drenaje: parámetro que relaciona la longitud total de los cursos de agua de una cuenca y su área. Las cuencas hidrográficas que tengan una densidad de drenaje alta presentan una mayor capacidad para recaudar y transportar el agua lluvia hasta su drenaje principal. Matemáticamente la densidad de drenaje se expresa, de acuerdo con Monsalve Saénz, 1995, p.39) como
𝐷𝑑 =𝑳
𝑨 (Monsalve Saénz, 1995,p.39) Ec. (3.3)
L es la longitud total de los drenajes o cauces dentro de la cuenca (km) y A el área de la
cuenca.
𝑫𝒅 =𝟑𝟐𝟓. 𝟔𝟗𝑲𝒎
𝟓𝟓. 𝟗𝟏 𝑲𝒎²
𝑫𝒅 = 𝟓. 𝟖 𝒌𝒎/𝒌𝒎𝟐
La densidad de drenaje es una característica fisiográfica que está estrechamente ligada a
la pendiente de las vertientes y, a su vez, con la capacidad de la cuenca para recaudar y
evacuar grandes cantidades de flujo superficial. Diversos autores clasifican las cuencas
según su densidad de drenaje. Monsalve, (1995) indicó que cuencas con densidades de
drenaje mayores a 3.5 km/km2 pueden catalogarse como cuencas excepcionalmente bien
drenadas. Considerando lo anterior, se espera que el área de estudio de la cuenca
hidrográfica del río Bache, al tener una buena capacidad de drenaje, presente altos
caudales de creciente con duraciones relativamente bajas.
3.1.3.2 Características morfométricas.
• Forma de la cuenca: para determinar la forma de la cuenca cuantitativamente, esta es comparada con figuras geométricas. Para ello se utiliza el índice de Gravelius que relaciona el perímetro de la cuenca y la longitud de la circunferencia de un círculo de área igual a la de la cuenca.
38
El coeficiente de compacidad de Gravelius ( Ks) se relaciona en la siguiente ecuación
Londoño (2001):
=
A
P0.28Kc
Ec. (3.4)
Kc es el coeficiente de compacidad de Gravelius, P es el perímetro de la cuenca (km) y A
el área de la cuenca (km²)
En la Tabla 4 se presenta la forma de la cuenca hidrográfica según el índice de Gravelius
estimado.
Tabla 4. Forma de la cuenca según el índice de Gravelius
CLASE DE FORMA RANGOS DE CLASE FORMA DE LA CUENCA CARACTERÍSTICAS
Kc 1 1.00 – 1.25 Casi redonda a oval redonda
Cuenca de tipo torrencial, altamente peligrosa
Kc 2 1.25 – 1.50 Oval redonda a oval oblonga
Presenta peligros torrenciales, pero no
iguales al anterior
Kc 3 1.50 – 1.75 Oval oblonga a rectangular oblonga
Cuenca menos torrencial
Kc 4 > 1.75 rectangular a muy lobuladas
Cuencas de aguas tranquilas
Fuente: Londoño, (2001)
Esta característica se relaciona directamente con el carácter torrencial de la cuenca
hidrográfica. En la medida en que el índice de Gravelius tiende a la unidad, es decir, su
forma geométrica es casi redonda, la cuenca presentará una mayor tendencia a las
crecientes porque las distancias de los puntos de la divisoria con respecto a uno central no
presentan diferencias mayores, el tiempo de concentración se hace menor y, por lo tanto,
mayor será la posibilidad de que las ondas de crecida sean continuas.
𝑲𝒄 = 𝟎. 𝟐𝟖 𝟓𝟓. 𝟗𝟏 𝑲𝒎
√𝟑𝟓. 𝟖 𝐤𝐦²
𝑲𝒄 = 𝟐. 𝟔
Se definí la relación que se tiene entre la densidad de drenajes y el coeficiente de
compactación frente a la cuenca de estudio.
Tiempo de concentración: el tiempo de concentración de las aguas en una cuenca hidrográfica hace referencia al tiempo invertido por una gota de agua que cae, producto de la precipitación, en la parte más alejada de la red de drenaje, en desplazarse como
39
escorrentía superficial hasta la salida. Este parámetro está en función principalmente de la longitud máxima recorrida, pendiente del terreno y la velocidad.
Según Vélez, (2013) existen diversos autores Temez, Passini y Pilgrim entre otros que
mencionan metodologías para su cálculo, pero para el caso específico se estimará la
ecuación propuesta por
⎯ Temez (1978)
𝑻𝒄 = 𝟎. 𝟑 (𝑳
𝑺𝟎.𝟐𝟓)𝟎.𝟕𝟓
Ec. (3.5)
Tc es el tiempo de concentración (horas), L la longitud del cauce principal (km) y S la
pendiente media del cauce (m/m).
⎯ Passini
𝑻𝒄 = (𝟎.𝟏𝟎𝟖(𝑨𝒙𝑳)𝟏/𝟑
𝑺𝟎.𝟓 ) Ec. (3.6)
Tc es el tiempo de concentración (horas), L la longitud del cauce principal (km), A el área
de la cuenca (km) y S la pendiente media del cauce (m/m).
⎯ Pilgrim
𝑻𝒄 = 𝟎. 𝟕𝟔𝒙𝑨𝟎.𝟑𝟖 Ec. (3.7)
Donde Tc es el tiempo de concentración (horas) y A l área de la cuenca (km).
⎯ Ventura - Heras
𝑻𝒄 = 𝜶 𝒙( 𝑨𝟎.𝟓
𝑺) Ec. (3.8)
𝟎. 𝟎𝟒 ≤ 𝜶 ≤ 𝟎. 𝟏𝟑
Tc corresponde al tiempo de concentración (horas), A al área de la cuenca (km), S a la
pendiente media del cauce (m/m) y α al parámetro que depende de la pendiente.
⎯ Clark
40
𝑻𝒄 = 𝟎. 𝟑𝟑𝟓 𝒙( 𝑨
𝑺𝟎.𝟓)𝟎.𝟓𝟗𝟑 Ec. (3.9)
Tc corresponde al tiempo de concentración (horas), A al área de la cuenca (km) y S a la
pendiente media del cauce (m/m)
Tabla 5. Cálculo del tiempo de concentración
Ec Método Ecuación Tc-horas
3.5 Temez 1978 𝑻𝒄 = 𝟎. 𝟑 (
𝑳
𝑺𝟎.𝟐𝟓)
𝟎.𝟕𝟓
𝑻𝒄 = 𝟑
3.6 Passini 𝑻𝒄 = (
𝟎. 𝟏𝟎𝟖(𝑨𝒙𝑳)𝟏/𝟑
𝑺𝟎.𝟓)
𝑻𝒄 = 𝟐. 𝟕𝟔
3.7 Pilgrim 𝑻𝒄 = 𝟎. 𝟕𝟔𝒙𝑨𝟎.𝟑𝟖 𝑻𝒄 = 𝟐. 𝟗𝟓
3.8 Ventura - Heras 𝑻𝒄 = 𝜶 𝒙(
𝑨𝟎.𝟓
𝑺)
𝑻𝒄 = 𝟐. 𝟕𝟓
3.9 Clark 𝑻𝒄 = 𝟎. 𝟑𝟑𝟓 𝒙(
𝑨
𝑺𝟎.𝟓)𝟎.𝟓𝟗𝟑
𝑻𝒄 = 𝟓. 𝟕𝟔
Finalmente, se aplicaron algunas ecuaciones para encontrar el tiempo de concentración.
Se eligió la de Temez, (1978), la cual presenta un tiempo de 3 horas en la cuenca. Se
consideró este método porque se ajusta a la forma y pendiente de la cuenca de estudio
donde presenta un valor promedio e igual a los demás resultados, adicional a esto, utiliza
menos variables.
Conocer las características físicas y geográficas de la cuenca son importantes porque
influyen en el comportamiento hidrológico de la cuenca.
3.1.4 Método de transferencia hidrológica de caudales
Según Fredy y Margarita, (2015) se emplea este método principalmente con parámetros
adimensionales que tengan variables a transferir en zonas geológicas y climáticas similares.
Está principalmente relacionado con la escorrentía y el área de la cuenca. Se emplea en
cuencas donde exista información conocida y en zonas en donde se desconozcan estos
datos. Su ecuación es la siguiente:
𝑸𝟏
𝑸𝟐=∗ (
𝑨𝟏
𝑨𝟐)
𝒏 (Fredy & Margarita, 2015) Ec. (3.10)
Donde 𝑄1 es el Q del punto 1; 𝑄2 es la cantidad en el punto 2; 𝐴1, y 𝐴2 son las áreas
aferentes en esos puntos; y n es el exponente que se debe calibrar.
3.1.5 Estudio de caudales máximos y mínimos
Para el desarrollo de este trabajo de maestría, se utilizó el programa AFINS 2.0 (IIAMA –
instituto de ingeniería del agua y medio ambiente -UPV), desarrollado en la Universidad
41
Politécnica de Valencia: “ Es un programa para el análisis de la frecuencia de extremos
hidrológicos (caudal o lluvia), en un punto utilizando información sistemática (medida sin
ningún tipo de censura estadística) y/o no sistemática (con censura estadística) y con las
hipótesis de estacionalidad e independencia de la muestra observada” (Zambrano &
Hurtado, 2014, p.4 ).
Cabe agregar que este programa se encarga de generar funciones de distribución
probabilísticas (FDP) acumuladas. Cuenta con la ecuación de FDP, Gumbel, GEV, TCEV,
LogNormal 2, Log Gumbel, Pareto 3, Exponencial, SQRT-ETmáx. Cada FDP genera unos
resultados y unas variables iniciales que ayudan al ajuste de los datos. Adicionalmente, se
presenta la estimación de la verosimilitud, con esto se ajusta la mejor función de distribución
y se realiza la proyección de caudales máximos para este estudio en diferentes periodos
de retorno.
3.1.6 Cálculo de evapotranspiración Potencial y Real (ETP y ETo)
La evapotranspiración es la cantidad de agua transferida del suelo a la atmósfera por
evaporación y transpiración de las plantas (Monsalve Saénz, 1995). Son procesos que
ocurren de manera simultánea y representan importancia desde el punto de vista
agronómico y físico para conocer las pérdidas de agua que se dan desde la superficie del
terreno cultivado, puesto que se establece una relación suelo-planta, esta varía según el
área foliar y densidad del cultivo, la cantidad de radiación solar que alcanza la superficie de
suelo y los aportes de agua recibidos. Las principales ecuaciones utilizadas en Colombia
son las siguientes:
⎯ Penman – monteith (1965)
𝐸𝑇𝑃 = 4.568 ∗ 𝑒(−0.0002∗𝐴) (Calderon, 2017) Ec. (3.11)
ETP es la evapotranspiración potencial y A es el área aferente y 𝑒 exponente
⎯ Cenicafé
𝐸𝑡𝑜 = 4.37 𝐸𝑋𝑃(−0.0002ℎ)(Calderon, 2017) Ec. (3.12)
Eto es la evapotranspiración de referencia en mm/día y h es la cota sobre el nivel del mar
en m.
⎯ Tanque evaporímetro
𝐸𝑇𝑂 = 𝑘𝑝 𝐸𝑝𝑎𝑛 Ec. (3.13)
Eto es la evapotranspiración de referencia en mm/día, Kp constante evaporímetro y 𝐸𝑝𝑎𝑛
evaporación del tanque.
42
⎯ Thornthwaite (1948)
Ec. (3.14)
ETP es la evaporación potencial en cm/mes, T es la temperatura media mensual en grados
centígrados y I es el índice calórico anual dado.
3.1.7 Estimación de parámetros de riego (módulo de riego)
La estimación de la demanda hídrica, en términos de consumo de agua para riego, se
realiza por medio de la aplicación de los módulos de riego para cada uno de los cultivos
proyectados en el distrito de riego.
A continuación, se explican cada uno de los parámetros necesarios para calcular el módulo
de riego de cada cultivo en las tres unidades de suelos identificadas. En el presente
documento, se mostrará, a manera de ejemplo, la aplicación de las ecuaciones con los
valores correspondientes al cultivo de frijol y en una sola unidad cartográfica de suelo. Para
los demás cultivos se presentarán sólo los resultados obtenidos.
3.1.7.1 Lámina de agua aprovechable
𝐿𝐴𝐴 =(𝐶𝐶−𝑃𝑀𝑃)(%)×𝜌𝑎×𝑃𝑟
𝜌𝑤 Ec. (3.15)
LAA es la lámina de agua aprovechable (cm), CC la capacidad de campo del suelo en
términos de fracción (%), PMP el punto de marchitez permanente del suelo en términos de
fracción (%), a la densidad aparente del suelo (gr/cm³), Pr la profundidad efectiva radicular
del cultivo. (cm) y w la densidad del agua (gr/cm³).
3.1.7.2 Lámina neta de riego (LN)
Es la cantidad de agua que debe ser aplicada durante el riego para cubrir las necesidades
hídricas de las plantas, bajo el supuesto de que toda el agua aplicada será aprovechada
para el desarrollo y sostenimiento del cultivo.
La lámina neta de riego se determina aplicando la siguiente ecuación.
43
𝐿𝑁 =𝐿𝐴𝐴×𝑈𝑅(%)
100 Ec. (3.16)
Donde LN es la Lámina neta de riego a reponer (mm), LAA la lámina de agua
aprovechable (mm) y UR el umbral de riego (%)
3.1.7.3 Lámina bruta
𝐿𝐵 =𝐿𝑁
𝐸𝑎 Ec. (3.17)
Donde LB es la lámina bruta (mm), LN la lámina neta de riego (mm) y Ea la eficiencia de
aplicación del equipo de riego (80%) (Riego, 1985).
3.1.7.4 Frecuencia de riego
Es el intervalo de tiempo que debe pasar entre riegos sucesivos, es equivalente al periodo que tarda el cultivo en agotar el agua aprovechable, por lo que se encuentra en función de la lámina neta y la evapotranspiración del cultivo o uso consuntivo.
𝐹𝑟 =𝐿𝑁
𝐸𝑇𝑐 Ec. (3.18)
Donde Fr es la frecuencia de riego en días, Ln la lámina neta de riego (mm) y ETc la
evapotranspiración del cultivo (mm/día) (FAO, 2006).
3.1.7.5 Módulo de riego
Es el caudal requerido para regar una hectárea del terreno. Se determina una vez calculados la lámina bruta y la frecuencia de riego mediante el uso de la siguiente expresión.
Mr =27.78×𝐴×𝑙𝑏
Fr ×Jr Ec. (3.19)
Donde A es el área de la parcela (ha), LB la lámina bruta de riego expresada en centímetros,
K el factor de conversión a litros por segundo (K = 27.78), Fr la frecuencia de riego (días) y
Jr la jornada de riego de 18 horas.
3.1.8 Demanda hídrica
La cantidad de agua que la población necesita tomar de las fuentes hídricas para el
desarrollo de sus actividades básicas, económicas, culturares y recreativas, se conoce
como demanda hídrica.
44
Dicha demanda se determina con base en los caudales concesionados por la autoridad
ambiental correspondiente. Esta información resulta imprescindible para conocer la oferta
hídrica o caudal disponible que se puede tomar de una fuente.
La resolución 865 del 2004 del Ministerio de Ambiente presenta diferentes metodologías
para el cálculo de demanda de agua total de un cauce natural(Ambiente, 2004). La
metodología aplicada depende del escenario e información disponible. El presente estudio
cuenta con información medida de los usos del agua en las diferentes actividades
económicas.
La demanda de agua corresponde a la sumatoria de las demandas sectoriales, tal y como
se presenta a continuación:
DT = DUD + DUI + DUS + DUA + DUP Ec. (3.20)
DT es la demanda total de agua, DUD es la demanda de agua para uso doméstico, DUI la
demanda de agua para uso industrial, DUS la demanda de agua para el sector servicios,
DUA la demanda de agua para uso agrícola y DUP la demanda de agua para uso pecuario.
3.1.9 Oferta hídrica total
La oferta hídrica total corresponde a la cantidad de agua disponible para los diferentes usos
humanos, así como la necesaria para mantener el equilibrio en los ecosistemas acuáticos.
La verificación de esta información es indispensable para planificar el uso actual y futuro
del recurso.
El caudal disponible puede variar a lo largo del cauce, por lo que la oferta hídrica total se
determina para un punto específico.
La Resolución 865 de 2004 establece algunas metodologías para cuantificar el flujo de agua
disponible u oferta hídrica total de un cauce, la selección de una u otra depende de la
información disponible. En el caso del área de estudio, se aplicó la metodología que
establece que ‘’Cuando existe información histórica confiable de los caudales, el caudal
medio anual del río es la oferta hídrica de esa cuenca” (Ambiente, 2004).
3.1.9.1 Oferta hídrica neta disponible
Todo cauce natural debe mantener un caudal definido para que no se afecte la fauna y flora
acuática natural. Al sustraer este flujo de agua conocido como caudal ecológico de la oferta
hídrica total se obtiene la oferta hídrica neta disponible.
OH = OHT – QECO - QCA Ec. (3.21)
Donde OH es la oferta hídrica neta disponible, OHT la oferta hídrica total, QECO el caudal
ecológico y QCA el caudal por calidad de agua.
45
3.1.10 Escenarios de cambio climático en la cuenca del río Bache
El Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) en cumplimiento
de las funciones de informar al Estado y a la comunidad colombiana acerca del ambiente,
particularmente sobre el clima, ha venido desarrollando investigación para detectar las
evidencias del cambio climático en Colombia y para elaborar los escenarios climáticos que
con mayor probabilidad se presentarían en los próximos decenios (Murcia, 2007).
De acuerdo a lo anterior, se presentan los resultados de los escenarios de cambio climático
de la zona en particular del Huila.
3.1.10.1 Escenarios de cambio climático (cambios para el período 2071-2100 respecto al período 1976-2005)
Según el reporte presentado por José Ruiz (2007) del IDEAM, se simularon diversos
escenarios climáticos que ocurrirían sobre el territorio colombiano en el siglo XXI. Para el
caso concreto del departamento del Huila se presentan los siguientes escenarios:
Tabla 6. Escenario de cambio climatico 2011-2100 Tabla de convención
de temperatura Tabla por periodos/escenarios cambio climático 2011-2100 Tabla de convenciones
precipitación
Cambio
Rango de valores
temperatura
2011-2040
2041-2070
2071-2100
Cambio
%
Bajo 0-0.5 Cambio Temperatura
(°C)
Cambio precipitación
(%)
Cambio Temperatura
(°C)
Cambio precipitación
(%)
Cambio Temperatura
(°C)
Cambio precipitaci
ón (%)
Déficit severo
<- 40%
Bajo Medio
0.51-1
0.8 Bajo medio
16.52 Exceso
1.4 Medio
17.74 Exceso
2.1 Déficit severo
17.24 Exceso
Déficit -39% y 11%
Medio 1.1-1.5 Normal -10% y 10%
Medio Alto
1.5-2 Exceso 11% y 39%
Alto 2.1-3.9 Exceso severo
>40%
Fuente: IDEAM, 2018
El departamento del huila en promedio presenta elevaciones de temperatura de 2.1°C
según el modelo de escenario, esto es importante a tener en cuenta según los años de
evaluación presentados.
En la precipitación anual podría incrementar en un 17.2%, según los escenarios, esto regido
para los años futuros, sin embargo, en general el modelo para los años evaluados no
presenta reducciones significativas de precipitación según el modelo para el departamento
del Huila.
46
4 Metodología
En este capítulo se expone el desarrollo de la metodología con el objetivo de estimar la
oferta y la demanda que requieren los cultivos en la zona de estudio. Así mismo, se
presentan las actividades desarrolladas para alcanzar los objetivos específicos presentados
en el Capítulo 1.
4.1 Definición del área de estudio
El área de estudio general del proyecto se encuentra en el municipio de Santa María (Huila).
Ubicado al 2° 55’ 48.32’’ N y 75° 41’ 18.64’’ W con elevación media 2144.84. Limita por el
norte con los municipios de Palermo y Cauca; por el sur, con los municipios de Teruel; por
el oriente, con el municipio de Palermo; y, por el occidente, con el Cauca. Su principal
afluente es el río Bache, el cual nace en el municipio de Santa María entre los municipios
de Santa Librada y Jerusalén a una altura aproximada de 3400 m.s.n.m. Su cauce principal
discurre recorriendo los municipios de Santa María, Palermo y Neiva; y desemboca a una
altura de 400 m.s.n.m en el río Magdalena (CAM, 2009) (Figura 12).
Figura 12. Localización general del área de influencia del proyecto de riego. Fuente: Propia.
47
Figura 13. Perímetro general del proyecto de riego. Fuente: Propia.
Así mismo, en la Figura 13 se presenta la ubicación de la captación del sistema. Se resalta
con color azul la corriente principal río Bache, que es la evaluada en este trabajo de
maestría.
4.2 Análisis hidrológico de la cuenca de estudio
Según el sistema de información Ambiental (SIA), la cuenca hidrográfica del río Bache
ocupa un área aproximada de 1530 km2 (CAM, 2007). El 5.4% se localiza en el municipio
de Teruel, el 26.4% en el municipio de Santa María, el 47.5% en el municipio de Palermo,
el 9.46% en el municipio de Neiva; y un 11.24% en el municipio de Aipe (Tabla 7).
Tabla 7. Microcuencas que constituyen la cuenca hidrográfica del río Bache
CUENCA MICROCUENCAS MUNICIPIO DEPARTAMENTO
RÍO BACHE
Río Bachecito Santa María
Huila
Qda el Carmen
Qda el Oso
Qda la Cruzada
Qda la Esperanza
Qda Chimborazo
Qda San Miguel
Qda Santa Lucia
Qda Guadualosa
Qda la Pizarra
Qda el Albadán
Qda la Soledad
Qda el Palmar Palermo
Río Yaya
Río Tune
Qda Las Moras
Qda Faldiquera
Qda Amborco
Qda Farfán
Qda Remuda
Qda Agua Dulce Neiva
Perímetro de área de estudio
Rio Bache
Captación del Proyecto Mpio.Santa María Qda. Bache
48
Qda San Francisco
Qda La Raya
Qda el Arrayán Aipe
Qda Ventanas
Qda Santa María
Qda Mercaderes
Para el análisis hidrológico de este estudio no se consideró la totalidad de la cuenca
hidrológica del río Bache, debido a que el punto de captación (bocatoma) está influenciado
sobre las cuencas agua arriba del mismo.
El interés del análisis hidrológico del río Bache se centra en el reconocimiento del régimen
de caudales que se presentan en el sitio en el que, según el diseño hidráulico, se proyecta
una obra de captación. De esta manera, el área de estudio se delimitó desde el nacimiento
del río Bache hasta el sitio de captación del distrito de riego (Figura 14).
Figura 14. Área de estudio de la cuenca hidrológica del río Bache. Fuente: Propia
4.3 Ubicación y selección de las estaciones meteorológicas
Para el desarrollo del análisis de variabilidad climática, se evaluó el área de estudio en la
estación más cercana a la zona de estudio (cuya información tenga la mayor cantidad de
variables en los análisis presentados).
49
Teniendo en cuenta el área de estudio y la información relacionada con la ubicación de las
estaciones meteorológicas consignadas en el Catálogo Nacional de Estaciones del Instituto
de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), se seleccionaron las
estaciones que se localizan dentro del área de influencia y en proximidades a ella.
Descartando las estaciones que se encuentran inactivas y aquellas que registran series de
variables climáticas menores a 20 años, se elaboraron los polígonos de Thiessen (Figura
15) para determinar el área de influencia de cada estación.
Figura 15. Localización de estaciones y polígonos de Thiessen para el proyecto. Fuente: Propia.
La presente sección plantea la implementación de la metodología a través del desarrollo de
los objetivos específicos, así:
Objetivo #1: Estimar la oferta y de la demanda hídrica en la zona de estudio.
Actividades
1. Realizar un modelo hidrológico básico que determine la oferta hídrica total y que esté
basado en la estimación de los años disponibles con datos.
2. Seleccionar los modelos hidrológicos y climatológicos que mejor se ajusten a la zona
de estudio (Figura 16), teniendo en cuenta la disponibilidad del recurso hídrico en
periodos de estiaje como criterio de calibración, ya que estos periodos son los que
impactan negativamente a la agricultura y son los que determinan la necesidad del riego
en la región.
50
Figura 16. Esquema de Modelos Hidrológicos. Fuente: Propia.
3. Determinar los niveles asociados a caudales máximos y mínimos en un tramo de estudio
del punto de captación con base en información disponible en el IDEAM.
4. Estimar los parámetros de ETP (Evapotranspiración Potencial) y ETR
(Evapotranspiración Real) para la demanda de los cultivos con datos climáticos de la
región.
5. Realizar el balance oferta vs demanda de cultivo actual de la cuenca del río Bache con
el fin de conocer la disponibilidad del recurso hídrico para la zona de estudio.
.
Objetivo #2: Realizar un modelamiento hidráulico que evalúe el desempeño de tres
diferentes alternativas tecnológicas de riego en la zona.
Actividades
1. Plantear un modelo hidráulico, teniendo en cuenta los resultados obtenidos de la
modelación hidrológica, con el fin de optimizar el recurso hídrico para mejorar la
producción agrícola.
2. Analizar los caudales determinados por el modelo hidrológico.
3. Realizar los cálculos hidráulicos para la red de estudio, teniendo en cuenta las obras a
presentar (bocatoma y desarenador).
4. Analizar los resultados del modelamiento hidráulico en el programa WaterCAD o
EPANET (Figura 17) para seleccionar el que mejor represente la región.
C AL IB R AC IÓ N S C E -U A (R M S E ) - E s tac io n AL T ZO L A
0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 2 0
1 4 0
1 6 0
07
/02
/98
07
/03
/98
07
/04
/98
07
/05
/98
07
/06
/98
07
/07
/98
07
/08
/98
07
/09
/98
07
/10
/98
07
/11
/98
07
/12
/98
07
/01
/99
07
/02
/99
07
/03
/99
07
/04
/99
07
/05
/99
07
/06
/99
07
/07
/99
07
/08
/99
07
/09
/99
07
/10
/99
07
/11
/99
07
/12
/99
07
/01
/00
07
/02
/00
07
/03
/00
07
/04
/00
07
/05
/00
07
/06
/00
07
/07
/00
07
/08
/00
07
/09
/00
07
/10
/00
07
/11
/00
07
/12
/00
T ie m p o (h o ra s)
Ca
ud
al
(m³/
s)
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
P p t M e d ia S im u la d o O b s e rva d o
51
Figura 17. Esquema de programación de riego (WaterCAD). Fuente: Propia.
Objetivo #3: Proponer la mejor alternativa de riego para la región.
Actividades
1. Evaluar la mejor alternativa tecnológicas de riego de aspersión, goteo y microaspersión
para la zona de estudio.
2. Comparar las alternativas tecnológicas adecuadas para riego, sistema de goteo,
microaspersión y aspersión, según los cultivos de siembra que tengan establecidos.
3. Seleccionar la alternativa tecnológica más adecuada para el riego en la región.
Objetivo #4: Establecer la programación de riego para la mejor alternativa tecnológica.
Actividades
1. Evaluar los turnos de riego en los cultivos intraprediales (Figura 18) para la mejor
alternativa tecnológica.
2. Estimar los parámetros de riego (tiempo, lámina, entre otros).
3. Determinar la intensidad de siembra y la rotación de cultivos dependiendo de la variedad
en la zona.
4. Evaluar la demanda de agua por usuario.
5. Establecer un esquema y manejo de operación del sistema de riego y automatización
de válvulas de riego.
52
Figura 18. Esquema de Modelos Hidráulico con turno de riego. Fuente: Propia
53
5 Resultados y Discusión
La estructura del presente capítulo está determinada por la presentación de los resultados
y su análisis a través de cada objetivo específico presentado en el Capítulo 1.
5.1 Objetivo I: Identificar la estimación de la oferta y de la demanda hídrica en la zona de estudio
Con base en las series temporales disponibles en la zona de estudio, se definió la estación
más cercana según la información de los polígonos de Thiessen realizados en la zona de
influencia de la cuenca del río Bache (Tabla 8).
Tabla 8 Estaciones seleccionadas para el análisis climático del área de influencia de proyecto.
Nº ESTACIÓN MUNICIPIO TIPO DPTO. COORDENADAS ELEV.
(m.s.n.m.)
1 Santa María Santa María CO Huila 1166100,7 mE - 817236,6 mN 1300
CO: Estación Climatológica Ordinaria
Fuente: IDEAM, 2018
5.1.1 Compendio de la información climatológica
Se seleccionó la estación meteorológica que tiene influencia directa sobre el área de
estudio, que, para el caso particular, es la estación Santa María. Adicionalmente, se recopiló
la información de las diferentes variables de caudal, precipitación humedad relativa entre
otras, esta fue solicitada ante el IDEAM. La Tabla 9 relaciona la información climatológica.
Tabla 9 Compendio de información climatológica de la estación Santa María.
N.º ESTACIÓN VARIABLE CLIMÁTICA PERIODICIDAD SERIE DE TIEMPO
1 Santa María
Caudal Diaria 1978-2015
Precipitación Diaria 1972 - 2015
Evaporación Diaria 1994 - 2015
Humedad Relativa Mensual 1972-2017
Velocidad del Viento Mensual 1997-2015
Nubosidad Mensual 1971-2017
Brillo solar Mensual 1975-2017
Temperatura Decadal 1978-2015
54
5.1.2 Análisis de precipitación
Se analizó la precipitación a partir de los registros de la estación Santa María, la cual, según
los polígonos de Thiessen (Figura 15), tienen total influencia sobre el área que beneficiará.
Así, la serie de precipitación analizada corresponde a los años 1972 a 2015. La información
suministrada por el IDEAM presentó un vacío en los años 1999 y 2000, se recopiló
aplicando el método de regresión lineal utilizando estaciones que se encuentran cerca de
la estación de estudio.
Figura 19. Registros de precipitación mensual multianual de 1972 – 2015 en la estación Santa María.
Fuente: Propia.
Los datos de la serie de la cuenca del río Bache presentan homogeneidad, es decir, los
períodos de lluvia para cada año son constantes. Se muestra el valor máximo de
precipitación de 468 mm registrado en el mes de octubre en 1986.
De acuerdo con los registros de precipitación relacionados en la Tabla 10, e ilustrados en
la Figura 19, se concluye que el área de influencia para el estudio presenta un régimen de
precipitación de tipo bimodal, en el que se evidencian dos épocas de sequía y dos de lluvias
durante el año.
Para este ejercicio se agruparon los registros de cada diez días por cada mes, para,
posteriormente, promediar las décadas de cada mes según los años evaluados.
Conociendo de antemano el vacío informativo encontrado en los años 1999 y 2000, se
eligieron dos periodos: 1972- 1998 y 2001- 2015.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
ene-
72
ene-
74
ene-
76
ene-
78
ene-
80
ene-
82
ene-
84
ene-
86
ene-
88
ene-
90
ene-
92
ene-
94
ene-
96
ene-
98
ene-
00
ene-
02
ene-
04
ene-
06
ene-
08
ene-
10
ene-
12
ene-
14
Pre
cip
itac
ion
men
sual
(m
m)
Tiempo(meses)
55
Tabla 10. Registros medios mensual multianual para un período de diez años de registro de precipitación 1972-1998 de la estacion Santa María.
Año ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Década 1 °
17.9 32.3 42.8 65.8 50.3 51.4 18.7 17.1 28.3 48.0 45.2 39.3
Década 2 °
20.9 40.3 33.0 37.3 44.1 30.4 14.5 19.3 27.3 48.2 48.0 32.7
Década 3 °
26.1 30.0 35.4 53.6 66.0 22.0 19.8 30.0 40.1 62.5 43.6 22.0
Total mes
64.9 102.7 111.4 156.8 160.5 103.9 53.1 66.4 95.8 158.8 136.9 94.1
Fuente: IDEAM, 2018.
Figura 20. Registros de precipitación mensual de 1972 – 1998 de la estación Santa María. Fuente: Propia
La primera época de estiaje se presenta en el primer semestre del año, particularmente en
los meses de enero y febrero, con registros medios mensuales multianuales de 64.94 y
102.79 mm, respectivamente. La segunda época de sequía, que es la más crítica, se
presenta en el segundo semestre del año y corresponde a los meses de junio, julio, agosto
y septiembre, con registros que varían entre 103.9 y 53.1 mm, este último corresponde al
valor medio del mes de julio.
Por otro lado, la primera época de lluvias del primer semestre del año se presenta en los
meses de marzo, abril y mayo, registrando valores medios mensuales entre 111.4 y 160.5
mm, este último corresponde al mes de mayo (el mes más lluvioso del año). La segunda
época se refleja en el último trimestre del año, es decir, los meses de octubre, noviembre y
diciembre, con valores medios que varían entre 94.14 y 158.8 mm (Figura 20).
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Pre
cip
itac
ion
(m
m )
Decada 1 ° Decada 2 ° Decada 3 ° Total mes
56
Tabla 11. Registros medios mensual multianual para un período de diez años de registro de precipitación 2001-2005 de la estacion Santa María
Año ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Década 1 °
38.8 39.2 54.0 68.6 51.2 46.2 17.0 10.1 23.3 43.9 82.3 44.5
Década 2 °
32.7 46.4 75.3 78.9 44.3 19.8 27.5 13.5 22.9 73.4 73.4 57.1
Década 3 °
38.3 39.4 56.6 61.0 71.0 15.0 18.1 25.7 31.7 84.5 64.1 33.2
Total, mes
109.8 124.9 185.8 208.4 166.4 80.9 62.6 49.3 77.8 201.7 219.8 134.7
FUENTE: IDEAM, 2017
Figura 21. Registros de precipitación acumulada de 2001 – 2015 en la estación Santa María. Fuente: Propia.
Finalmente, la primera época de estiaje, en el primer semestre del año (en los meses de
enero y febrero), tiene registros medios mensuales multianuales de 109.8 y 124.9 mm
respectivamente. La época de sequía se evidencia en el segundo semestre del año y
corresponde a los meses de junio, julio, agosto y septiembre, con registros que varían entre
49.3 y 80.9 mm, este último valor corresponde al valor medio del mes de junio (Tabla 11).
La primera época de lluvias del primer semestre del año se presenta en los meses de
marzo, abril y mayo, registrando valores medios mensuales entre 166.4 y 208.4 mm, este
último corresponde al mes de abril, el cual es el más lluvioso del año. La segunda época se
refleja en el último trimestre del año, es decir, en los meses de octubre, noviembre y
diciembre, con valores medios que varían entre 134.7 y 219.8 mm (Figura 21).
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Pre
cip
itac
ion
(m
m )
Decada 1 ° Decada 2 ° Decada 3 ° Total mes
57
Euscátegui y Hurtado (2011) afirman que, dentro de la escala de la variabilidad climática,
se encuentran los fenómenos ENOS en su fase fría. Los fenómenos climatológicos “La
Niña” y “El Niño” son importantes en los patrones climáticos de diversas áreas de superficie
terrestre.
Estas series de precipitación fueron homogenizadas por década durante los periodos 1972-
2015, utilizando la técnica de análisis de compuesto ONI – Precipitación Arango et al.
(2012), donde se muestra mensual las alteraciones por encima o por debajo de lo normal,
dado que se presente El Niño, La Niña o no ocurra ningún de los dos (Condición normal)
según el índice de ONI.
Tabla 12. Registros medios mensual multianual de precipitación efecto climático (ENOS) para los períodos 1972 - 2015 de la estación Santa María.
Año ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
La Niña 130.1 131.4 187.2 222.3 184.8 124.1 84.5 87.2 98.5 196.6 195.3 149.4
El Niño 74.2 115.3 114.6 209.9 128.9 71.9 42.2 50.2 85.1 177.4 152.8 86.1
Normal 79.2 117.6 144.0 183.8 173.4 93.3 54.4 57.0 92.2 164.0 190.4 115.0
Total, mes
283.5 364.4 445.9 616.1 487.2 289.4 181.2 194.5 276.0 538.1 538.6 350.5
Figura 22. Registros de precipitación mensual multianual efecto climático (ENOS) de 1972 – 2015
estación Santa María. Fuente: Propia.
0
50
100
150
200
250
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Pre
cip
itac
ion
(m
m)
Tiempo (meses)
La Niña El Niño Normal
58
Se destaca que las lluvias presentaron un comportamiento bimodal. Los meses de enero,
febrero, marzo, junio, julio y agosto fueron los más secos. Así mismo, se presentó un
período climático “La Niña” muy intenso, registrado en abril, mayo, octubre y noviembre,
este último fue el período más lluvioso registrado en los últimos 43 años para la zona alta
del municipio de santa María Huila según los registros promedios mensuales reportados
por la estación de estudio (Figura 22).
5.1.3 Análisis de Caudales
Figura 23. Registros de caudal mensual multianual de 1972 – 2012 de la estación Santa María
Fuente: Propia.
La serie de caudales de la cuenca del río Bache (Figura 23) tiene un promedio mensual de
6.05 𝑚3/𝑠 durante los registros evaluados. Se considera que la cuenca mantiene un nivel
de caudal contante sin registrar épocas de extrema sequía. Finalmente, el máximo caudal
reportado durante estos 40 años es de 13.6 𝑚3/𝑠 en el año 1975, se considera un resultado
importante para el análisis de estudio.
Cabe agregar que el fenómeno ENOS permite evaluar la variabilidad climática en la zona.
La Tabla 13 indica los promedios mensuales multianuales de caudales elegidos en los
períodos comprendidos entre 1972-2012 para comparar los efectos climáticos “La Niña” y
“El Niño” en la cuenca de estudio.
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
Cau
dal
men
sual
(m
3/s
)
Tiempo(meses)
59
Tabla 13. Registros medios mensual multianual de caudal. Efecto climático (ENOS) para los periodos entre 1972 - 2012 de la estacion Santa María.
Año ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
La Niña 6.0 6.6 7.3 9.0 8.8 8.3 6.3 5.6 5.4 7.5 8.4 7.8
El Niño 4.2 4.4 4.1 6.9 6.3 6.2 5.6 5.0 4.8 6.2 6.6 4.8
Normal 3.8 4.5 5.0 6.7 7.0 6.8 5.6 4.8 5.1 5.1 5.2 4.8
Total mes 14.1 15.6 16.6 22.7 22.2 21.4 17.6 15.5 15.4 18.9 20.4 17.6
Figura 24. Registros de caudal mensual multianual efecto climático (ENOS) de 1972 – 2012 de la
estación Santa María. Fuente: Propia.
Según los registros mensuales multianuales de caudales presentados en la Figura 24 se
presenta un comportamiento bimodal: se registran valores medios de 4.1 a 6.2 𝑚3/𝑠 en los
meses de enero, febrero, marzo, junio, julio y agosto (los periodos más secos del año). Sin
embargo, se presenta el fenómeno de “La Niña” en los meses de abril, mayo, octubre,
noviembre y diciembre, con valores de 7.5 a 9.0 𝑚3/𝑠.
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
E N E F E B M A R A B R M A Y J U N J U L A G O S E P O C T N O V D I C
Cau
dal
m3
/s)
TIEMPO( MESES)La Niña El Niño Normal
60
5.1.4 Análisis de la Temperatura
La temperatura es considerada como uno de los parámetros climáticos de mayor
importancia, puesto que controla el nivel de evaporación (indirectamente también la
evapotranspiración potencial), la humedad relativa y la dirección de los vientos (los vientos
cálidos tienden a ascender y los vientos fríos a descender). Además, influye en los factores
hidrológicos, biológicos y económicos de una región. Esta depende de diversos factores
como la inclinación de los rayos solares, la dirección y fuerza del viento, la latitud, la altura
sobre el nivel del mar y la proximidad de masas de agua.
Según los registros de la serie, se emplearon dos análisis de los años 1978-1998 y 1999-
2015. La temperatura para la zona de estudio está alrededor de 20.86 (C°), desarrollando
en la serie un comportamiento bimodal.
Figura 25. Registros de temperatura mensual multianual de 1978 – 1998 en la estación Santa María.
Fuente: Propia.
18.0
18.5
19.0
19.5
20.0
20.5
21.0
21.5
22.0
22.5
23.0
ene-
78
no
v-7
8
sep
-79
jul-
80
may
-81
mar
-82
ene-
83
no
v-8
3
sep
-84
jul-
85
may
-86
mar
-87
ene-
88
no
v-8
8
sep
-89
jul-
90
may
-91
mar
-92
ene-
93
no
v-9
3
sep
-94
jul-
95
may
-96
mar
-97
ene-
98
no
v-9
8
Tem
per
atu
ra(
C°
)
Tiempo (meses)
61
Figura 26. Registros de Temperatura mensual multianual 1999 – 2015 en la estación Santa. María.
Fuente: Propia
La Figura 26 indica que los registros de temperatura de 1999 a 2015 se encuentran dentro de la temperatura registrada en la zona.
Figura 27. Registros de Temperatura Anual de 1998 – 2015 en la estación Santa María.
Fuente: Propia
La Figura 27 indica que el año más crítico se registró en 1998, con una temperatura de 22
(C°), este valor se encuentra dentro del rango medio registrado para la zona de estudio.
19.0
19.5
20.0
20.5
21.0
21.5
22.0
22.5
ene-
01
ago
-01
mar
-02
oct
-02
may
-03
dic
-03
jul-
04
feb
-05
sep
-05
abr-
06
no
v-0
6
jun
-07
ene-
08
ago
-08
mar
-09
oct
-09
may
-10
dic
-10
jul-
11
feb
-12
sep
-12
abr-
13
no
v-1
3
jun
-14
ene-
15
ago
-15
Tem
per
atu
ra(
C°
)
Tíiempo ( meses)
19.0
19.5
20.0
20.5
21.0
21.5
22.0
22.5
1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
Tem
per
atu
ra(
C°
)
Tiempo ( Año )
62
La temperatura del área de influencia del proyecto de riego se caracterizó a partir de la
información obtenida de la estación climatológica ordinaria de Santa María, la cual
corresponde a datos decadales de los años 1978 a 2009.
En la Tabla 14 se relacionan los valores medios decadales, mensuales multianuales de
temperatura. Igualmente, dicha información se ilustra en la Figura 28.
Tabla 14. Registros medios mensual multianual de Temperatura para los periodos entre 1978 - 2009 de la estacion santa. Maria.
Año ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Década 1 °
20.46 20.46 20.96 20.86 20.82 20.92 20.71 20.77 20.90 20.53 20.35 20.41
Década 2 °
21.06 21.10 21.24 21.37 21.42 21.31 20.90 21.14 21.50 21.34 21.24 21.08
Década 3 °
21.06 21.10 21.24 21.37 21.42 21.31 20.90 21.14 21.50 21.34 21.24 21.08
Figura 28. Registros de Temperatura Anual de 1978 – 2009 en la estación Santa María. Fuente: Propia
19.6
19.8
20.0
20.2
20.4
20.6
20.8
21.0
21.2
21.4
21.6
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Tem
per
atu
ra (
C°
)
Decada 1 ° Decada 2 ° Decada 3 °
63
5.1.5 Organización, homogenización y complementación de la información climatológica
La información obtenida a través del IDEAM y relacionada anteriormente, se organizó según
las variables reportadas por cada una de las estaciones, de tal forma que fuera sencillo su
manejo y análisis para realizar la homogenización y complementación de la información.
De esta forma (y dado que para el desarrollo del presente estudio se requiere de series
consistentes, cuya información sea de la misma naturaleza, tenga el mismo origen y se
haya obtenido siguiendo procedimientos semejantes), es necesaria la aplicación de
pruebas que puedan detectar inconsistencias en la información producto de factores tales
como la reubicación de las estaciones, cambios en el entorno o errores de lectura y
transcripción con el fin de establecer el grado de homogeneidad de cada serie de datos
climáticos y asegurar la confiablidad de los análisis que se deriven de estas.
De acuerdo con lo anterior, se aplicó el método de la curva de doble masa, mediante la
cual, a partir de una prueba gráfica, se verificó los datos obtenidos. Se compararon los
registros de la estación meteorológica en estudio con la misma variable de estaciones
cercanas que cumplieran con el principio espacio – temporal, es decir, que se encuentren
en la misma zona climática y que, además, dispongan de una serie de tiempo igual a la de
la serie que se pretende analizar.
Por otro lado, para garantizar la solidez de la información, es importante que esta se
encuentre completa, lo cual, generalmente, no ocurre con los datos climatológicos, debido
a la ausencia frecuente de un operador y la eventual suspensión de las estaciones. Por ello,
también es necesario la complementación de las series en caso que estas presenten datos
faltantes mediante correlaciones y regresiones lineales utilizando estaciones que se
encuentren cerca de la estación en estudio (Estación Santa María). La serie de precipitación
que se obtuvo de la estación Santa María corresponde a los años 1978 a 2015.
De acuerdo con lo anterior, se realizó la complementación y homogenización de la serie de
precipitación de la estación Santa María a partir de los registros de otras estaciones que
cumplieran con el principio espacio – temporal. Las estaciones a comparar se encuentran
dentro del área de estudio de influencia de la cuenca del río bache, dichas estaciones se
relacionan en la Tabla 15.
Tabla 15. Estaciones meteorológicas empleadas para la homogenización y complementación de la serie de precipitación de la
estación Santa María.
Nº ESTACIÓN MUNICIPIO TIPO DPTO. COORDENADAS ELEV. (m.s.n.m.)
1 El Volcán Palermo PM Huila 1168020,7mE - 808651,0 mN 1105
2 Peña Rica Planadas CO Tolima 1145882.4mE - 828941.9mN 1780
3 La Mina Teruel CO Huila 1160652.1mE – 800805.1 mN 1031
CO: Climatológica Ordinaria
FUENTE: IDEAM, 2014
64
Tabla 16. Homogenización de la serie de precipitación de la estación Santa María.
AÑO PRECIPITACIÓN TOTAL ANUAL EST. EL VOLCÁN (mm)
PRECIPITACIÓN TOTAL ANUAL ACUMULADA EST. EL VOLCÁN (mm)
PRECIPITACIÓN TOTAL ANUAL EST. PEÑA RICA (mm)
PRECIPITACIÓN TOTAL ANUAL ACUMULADA EST. PEÑA RICA (mm)
PRECIPITACIÓN TOTAL ANUAL EST. LA MINA (mm)
PRECIPITACIÓN TOTAL ANUAL ACUMULADA EST. LA MINA (mm)
PRECIPITACIÓN PROMEDIO ANUAL ACUMULADA EST. EL VOLCÁN , PEÑA RICA Y LA MINA (mm)
PRECIPITACIÓN TOTAL ANUAL EST. STA MARIA (mm)
PRECIPITACIÓN TOTAL ANUAL ACUMULADA EST. STA MARIA (mm)
1978 2080 2080 1151.8 1151.8 1463 1463 1564.93 1170.8 1170.8
1979 3188 5268 1273.9 2425.7 1514 2977 3556.90 1724.9 2895.7
1980 1685 6953 1129.4 3555.1 846 3823 4777.03 1286.0 4181.7
1981 2128 9081 1143.1 4698.2 1870.1 5693.1 6490.77 1856.6 6038.3
1982 2613.2 11694.2 1057.3 5755.5 1846 7539.1 8329.60 1612.9 7651.2
1983 1544.4 13238.6 1124.2 6879.7 1334.7 8873.8 9664.03 1561.8 9213.0
1984 2968 16206.6 1246.2 8125.9 2431.8 11305.6 11879.37 2051.2 11264.2
1985 1858 18064.6 931.2 9057.1 1573.6 12879.2 13333.63 1052.7 12316.9
1986 1526 19590.6 1022.9 10080 2096.9 14976.1 14882.23 1756.4 14073.3
1987 1456 21046.6 1046.3 11126.3 1617.1 16593.2 16255.37 1192.6 15265.9
1988 2288 23334.6 1187.3 12313.6 1779 18372.2 18006.80 1503.6 16769.5
1989 1877 25211.6 1120.9 13434.5 1562.7 19934.9 19527.00 1419.1 18188.5
1990 1816 27027.6 723.7 14158.2 1564.3 21499.2 20895.00 1458.9 19647.4
1991 1982 29009.6 778.2 14936.4 1369.8 22869 22271.67 1306.7 20954.1
1992 1905 30914.6 1017.8 15954.2 1260.9 24129.9 23666.23 1262.3 22216.4
1993 2244 33158.6 1012.4 16966.6 1663.5 25793.4 25306.20 1358.9 23575.3
1994 2710 35868.6 1107.2 18073.8 1740.1 27533.5 27158.63 1205.8 24781.1
1995 2583 38451.6 1078.9 19152.7 1846.4 29379.9 28994.73 1460.9 26242.0
1996 2444 40895.6 1177.8 20330.5 1630.8 31010.7 30745.60 1328.3 27570.3
1997 1941 42836.6 839.8 21170.3 971.2 31981.9 31996.27 946.2 28516.5
1998 2516 45352.6 1391.3 22561.6 1389.9 33371.8 33762.00 499.6 29016.1
1999 2941 48293.6 1471.8 24033.4 1840.4 35212.2 35846.40 1191.9 30208.1
2000 3010 51303.6 1588.9 25622.3 2378.8 37591 38172.30 1320.6 31528.7
2001 2442 53745.6 801.1 26423.4 1217.1 38808.1 39659.03 1427.5 32956.2
2002 2767 56512.6 1129 27552.4 1314.4 40122.5 41395.83 1405.1 34361.3
2003 2134 58646.6 1192 28744.4 1246.2 41368.7 42919.90 1553.9 35915.2
2004 2876 61522.6 1180 29924.4 1520.6 42889.3 44778.77 1454.3 37369.5
2005 2616 64138.6 1505 31429.4 1549.8 44439.1 46669.03 1608.6 38978.1
2006 2034 66172.6 968 32397.4 1533.7 45972.8 48180.93 1787.4 40765.5
2007 2447 68619.6 1343 33740.4 1516.4 47489.2 49949.73 1820.6 42586.1
2008 3230 71849.6 1561 35301.4 1072.6 48561.8 51904.27 2307.7 44893.8
2009 2107 73956.6 1018 36319.4 1203.1 49764.9 53346.97 1510.3 46404.1
2010 2464 76420.6 620 36939.4 1952.5 51717.4 55025.80 2086.1 48490.2
2011 2004 78424.6 1690 38629.4 2303.8 54021.2 57025.07 2128.0 50618.2
2012 1372 79796.6 637 39266.4 1523 55544.2 58202.40 1502.2 52120.4
2013 2351 82147.6 1138 40404.4 1404.2 56948.4 59833.47 1568.9 53689.3
2014 2012 84159.6 1014 41418.4 1897.3 58845.7 61474.57 1323.2 55012.5
2015 1019 85178.6 772 42190.4 967.2 59812.9 62393.97 1225.0 56237.5
FUENTE: Consorcio ingeniería – fundispros estudios y diseños proyectos Huila, 2014.
65
Figura 29. Curva de acumulación de precipitación de las estaciones El volcán, Peña Rica, la Mina contra la estación Santa Maria.
Fuente: Propia
A partir de la curva de doble masa que se presenta en la Figura 29 (la cual fue construida
a partir de la información de la Tabla 16), se estableció que la serie de precipitación de la
estación Santa María es homogénea, por lo tanto, los análisis que se deriven de esta serán
suficientemente confiables.
Figura 30. Isoyetas de precipitación y polígono de Thiessen en la cuenca del río Bache Fuente: Propia.
y = 1.1548x - 528.17R² = 0.9951
0.0
10000.0
20000.0
30000.0
40000.0
50000.0
60000.0
70000.0
0.0 10000.0 20000.0 30000.0 40000.0 50000.0 60000.0
Pre
cip
itac
ion
an
ual
Acu
mu
lad
a Es
t.
San
ta M
aria
(m
m)
Precipitacion Anual Acumulada de las Esta. El volcan, Peña Rica y La Mina (mm)
66
En la Figura 30 se presenta la aplicación de isoyetas de precipitación y polígonos de
Thiessen con las estaciones más cercanas al área de estudio.
5.1.6 Niveles asociados a caudales máximos y mínimos en un tramo de estudio del punto de captación.
Las características fisiográficas y morfométricas corresponden al área de estudio en el
Municipio de Santa María, para el caso de la cuenca hidrográfica del río Bache.
Tabla 17. Carácterísticas fisiográficas y morfométricas del área de estudio de la cuenca hidrográfica del río Bache
PARÁMETRO UNIDAD ÁREA DE ESTUDIO
Fuente Hídrica río Bache
Área de la cuenca km² 221.9
Área Influencia Captación km² 55.91
Perímetro km 35.8
Cota de Nacimiento río m.s.n.m. 3225
Cota del sitio captación m.s.n.m. 2175
Longitud del cauce km 12.0
Pendiente media del cauce (m/m)
% 8.7
Índice de Gravelius
2.6
Pendiente media de la cuenca % 33.79
Densidad de drenaje km/km² 5.8
Tiempo de concentración Horas 3.0
FUENTE: Propia
5.1.7 Metodología de estimación de caudales máximo y mínimo
El análisis del régimen de caudales en el río Bache se realizó en la obra de captación del
distrito de riego. Se realizó tal análisis considerando el criterio de correlación por áreas con
los registros de caudales de la estación Limnigráfica Santa María. Esta metodología supone
una relación lineal entre el área de las vertientes que convergen a una estación hidrométrica
y el caudal que escurre por ellas, además, considera un rendimiento hídrico igual para el
área de las vertientes que convergen al sitio de estudio. Se empleó la transposición de
caudales (Fredy & Margarita, 2015), ya que las condiciones climáticas y geológicas son
similares.
𝑸𝟏
𝑸𝟐=∗ (
𝑨𝟏
𝑨𝟐)
𝒏 Ec. (5.1)
De esta manera, los caudales estimados en el sitio de estudio estarán en función de los
caudales registrados por la estación hidrométrica Santa María.
67
Dado que el área de la cuenca hidrográfica del río Bache, que converge con el sitio en el
que se localiza la estación Santa María, es de 221.9 km2 (A1), el área de la misma cuenca
que converge con sitio de captación del distrito de riego es de 55.91 km2 (A2), y teniendo
en cuenta la información registrada de la estación Santa María se calibra el exponente n,
para los períodos de 1972-2012. Se obtiene como resultado un parámetro de 0.15. Al
reemplazar estos valores en la ecuación:
𝑸𝟐 =(𝟓𝟓.𝟗𝟏 𝒌𝒎𝟐)
(𝟐𝟐𝟏.𝟗 𝒌𝒎𝟐)
𝟎.𝟏𝟓
∗ 𝑸𝟏 Ec. (5.2)
𝑸𝟐 = 𝟎. 𝟖𝟏𝟑 𝑸𝟏
Considerando la expresión anterior, y con base en el método de correlación por áreas, el
caudal en el sitio de captación es el 81.3% del caudal registrado en la estación Santa María.
5.1.8 Estudio de caudales máximos
Según las variables de caudales de la estación, se puede evaluar un modelo que permita
representar dicha información de manera más ajustada. Se usó el programa AFINS que se
encarga de estimar funciones de distribución probabilística acumulada. Para la estación de
Santa María, se evaluaron los caudales máximos. La ecuación que mejor se ajusta a los
datos es la de GEV (Figura 31).
Figura 31 FDP GEV para los caudales máximos anuales estimados en el punto de captación,
para un Tr:200 años. FUENTE: Propia.
68
Gracias a este modelo probabilístico se observó una buena correlación de los datos: a
medida que pasa el tiempo la curva tiende ajustarse. Los valores de Beta, Alpha y Xo son
los resultados de las tres variables presentadas en dicho modelo (Tabla 18).
Tabla 18. Resultados de cuantiles y verosimilitud del modelo GEV, para los cauldales máximos de la estación Santa María.
Modelos
GEV
Cuantiles
X5 12.5074
X10 17.4014
X25 27.4889
X50 39.4144
X100 57.0736
X500 138.300
X1000 203.865
X5000 506.050
X10000 749.976
Verosimilitud -110.888
Se utilizó la FDP de GEV para los períodos de retornos de 2.33, 5, 10, 25, 50, 100,200
años.
Ec. (5.3)
Los parámetros estimados fueron Beta de 0.0348, Alpha 4.0170 y Xo 14.1863. Se obtuvo
un caudal para cada uno de los siguientes periodos de retorno (Tabla 19):
69
Tabla 19. Caudales máximos asociados a diferentes periodos de retorno
PERÍODO DE RETORNO
PROBABILIDAD DE EXCEDENCIA(1/Tr)
F(x) CAUDAL (𝑴𝟑/SEG)
2.33 0.42 0.58 16.60
5 0.20 0.80 20.05
10 0.10 0.9 22.88
25 0.04 0.96 26.34
50 0.02 0.98 29.54
100 0.01 0.99 31.26
200 0.005 0.995 33.61
FUENTE: Propia.
Se registraron los resultados utilizando el programa AFINS que, según Zambrano y Hurtado
(2014), desde la utilización de diferentes periodos de retorno. Se presentó un caudal de
16.6 m3/s para un periodo de 2.33 y 33.61 m3/s para Tr =200 años.
5.1.9 Estudio de caudales mínimos
Los caudales mínimos son eventos extremos que se presentan cuando las precipitaciones
disminuyen de manera considerable. En algunos casos críticos, es decir, cuando el déficit
de precipitación es prolongado, los caudales pueden llegar a disminuir tanto que tienden a
desaparecer.
Para utilizar los recursos hídricos es necesario conocer no solo la magnitud, sino también
la probabilidad de ocurrencia de dichos caudales, esto con el fin de garantizar un
abastecimiento continúo del proyecto y también una condición ambiental favorable para el
desarrollo de las actividades bióticas propias del cauce.
Se determinaron los caudales mínimos en el sitio en que se planeó la ubicación de la obra
de captación del proyecto de riego, mediante el empleo de la misma metodología aplicada
para la estimación de los caudales máximos y medios. Los caudales mínimos mensuales
multianuales estimados se muestran en la tabla 20.
Tabla 20. Caudales mínimos mensuales multianuales estimados en el sitio de captacion del distrito de riego.
MESES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGOS SEP OCT NOV DIC VALOR MÍNIMO
Caudal Mínimo
(𝑚3/𝑠)
0.57 0.51 0.47 0.43 0.35 0.59 0.59 0.50 0.41 0.40 0.46 0.58 0.35
FUENTE: IDEAM, 2017
En la figura 32 se indican los resultados de caudales mínimos evaluados en el punto de
captación. Los valores máximos se registran en los meses de junio y julio con 0.59 m3/s.
70
Figura 32. Caudales mínimos mensuales multianuales estimados en el sitio de captación distrito de riego.
FUENTE: Propia.
Dado que se requiere conocer la probabilidad de ocurrencia de los caudales mínimos,
mediante la aplicación de una FDP seleccionada entre Log Normal y Gumbel, se estimaron
los caudales asociados a diversos periodos de retorno. Se construyó la serie de caudales
mínimos anuales de acuerdo al criterio de correlación por áreas ya planteado (Tabla 21).
Tabla 21. Caudales mínimos anuales registrados por la estación Santa María y estimados en el sitio de captación distrito de riego
No AÑO CAUDAL MÍNIMO ESTACION STA
MARIA
(𝒎𝟑/seg)
CAUDAL MÍNIMO SITIO
DE CAPTACIÓN
(𝒎𝟑/seg)
No ANO CAUDAL MÍNIMO ESTACION STA
MARIA
(𝒎𝟑/seg)
CAUDAL MÍNIMO SITIO DE
CAPTACIÓN
(𝒎𝟑/seg)
1 1972 4.1 1.01 22 1993 1.6 0.40
2 1973 3.1 0.77 23 1994
3 1974 4.6 1.15 24 1995 2.0 0.51
4 1975 3.2 0.80 25 1996 2.5 0.62
5 1976 4.4 1.10 26 1997 2.6 0.66
6 1977 3.7 0.93 27 1998 2.3 0.56
7 1978 3.5 0.87 28 1999 4.3 1.07
8 1979 3.1 0.78 29 2000 5.6 1.40
9 1980 3.3 0.83 30 2001 4.0 1.01
10 1981 2.2 0.55 31 2002 3.9 0.97
11 1982 4.0 1.00 32 2003 4.2 1.04
12 1983 3.0 0.75 33 2004 3.5 0.89
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
Cau
dal
(m
3 /s)
TIEMPO (meses)
71
13 1984 3.1 0.79 34 2005 3.3 0.83
14 1985 2.3 0.58 35 2006 2.0 0.49
15 1986 2.8 0.70 36 2007 1.9 0.47
16 1987 3.4 0.86 37 2008 4.3 1.07
17 1988 2.9 0.72 38 2009 3.6 0.91
18 1989 4.1 1.02 39 2010 2.6 0.64
19 1990 3.2 0.80 40 2011 4.4 1.10
20 1991 1.4 0.35 41 2012 4.3 1.07
21 1992 2.6 0.65
Fuente: IDEAM, 2017
Posteriormente, para hallar la serie de caudales mínimos estimados, se aplicó la prueba de
outliers con el fin de verificar si existe o no la presencia de datos que se desvían de la serie.
Tabla 22. Prueba outliers aplicada a la serie de caudales mínimos estimada en el punto de captación distrito de riego
No AÑO CAUDAL MÍNIMO
LN CAUDAL CHEQUEO
1 1972 1.01 0.01 OK
2 1973 0.77 -0.26 OK
3 1974 1.15 0.14 OK
4 1975 0.80 -0.22 OK
5 1976 1.10 0.10 OK
6 1977 0.93 -0.08 OK
7 1978 0.87 -0.14 OK
8 1979 0.78 -0.25 OK
9 1980 0.83 -0.19 OK
10 1981 0.55 -0.60 OK
11 1982 1.00 0.00 OK
12 1983 0.75 -0.29 OK
13 1984 0.79 -0.24 OK
14 1985 0.58 -0.54 OK
15 1986 0.70 -0.36 OK
16 1987 0.86 -0.16 OK
17 1988 0.72 -0.33 OK
18 1989 1.02 0.01 OK
19 1990 0.80 -0.23 OK
20 1991 0.35 -1.06 OK
21 1992 0.65 -0.43 OK
22 1993 0.40 -0.92 OK
23 1994
24 1995 0.51 -0.67 OK
25 1996 0.62 -0.49 OK
26 1997 0.66 -0.42 OK
27 1998 0.56 -0.58 OK
28 1999 1.07 0.06 OK
29 2000 1.40 0.33 OK
30 2001 1.01 0.00 OK
31 2002 0.97 -0.03 OK
32 2003 1.04 0.04 OK
33 2004 0.89 -0.12 OK
34 2005 0.83 -0.18 OK
72
35 2006 0.49 -0.71 OK
36 2007 0.47 -0.76 OK
37 2008 1.07 0.07 OK
38 2009 0.91 -0.10 OK
39 2010 0.64 -0.44 OK
40 2011 1.10 0.09 OK
41 2012 1.07 0.07 OK
MEDIA ARITMETICA -0.25
DESVIACION ESTANDAR 0.31
kn 2.68
Xh 1.80
Xl 0.34
FUENTE: Propia
De acuerdo a lo establecido en la Tabla 22, no se presentan ni outliers altos ni bajos, razón por la cual se consideró la serie total en el ajuste a las FDP propuestas.
5.1.10 Ajuste a la función de distribución de probabilidad de Gumbel
La frecuencia teórica acumulada en la distribución de probabilidad de Gumbel se calcula con la siguiente expresión:
(𝑋) = 𝑒−𝑒−𝑑(𝑥−𝑢) Ec. (5.4)
Donde 𝑒 es neperiano,𝑑 y µ son parámetros de la distribución de Gumbel.
Los parámetros de la distribución se determinan mediante el uso de las siguientes ecuaciones:
𝑑 =1
0.779696 𝑥 𝑆 Ec. (5.5)
𝜇 = �̅� − 0.450047 𝑥 𝑆
Donde S es desviación estándar.
Con los datos de la serie de caudales mínimos ordenados de menor a mayor, y estimados los parámetros de Gumbel, se calculó la frecuencia teórica. Por otro lado, la frecuencia acumulada se determinó mediante la expresión de Weibull:
𝐹𝑛(𝑋) =𝑛
𝑁+1 Ec. (5.6)
Donde Fn(X) es la frecuencia observada acumulada, n es el número del dato y N el número total de datos.
La Tabla 23 presenta los cálculos realizados para los valores de caudales mínimos estimados para el área de estudio bajo la función de distribución de Gumbel.
73
Tabla 23. Ajuste a la función de distribución de probabilidad Gumbel de la serie de caudales mínimos estimada.
No AÑO CAUDAL Q CRECIENTE FRECUENCIA OBSERVADA
Fn(x)
FRECUENCIA TEORICA F(x)
Dc
1 1972 1.01 0.35 0.0244 0.0006 0.0238
2 1973 0.77 0.40 0.0488 0.0038 0.0450
3 1974 1.15 0.47 0.0732 0.0219 0.0513
4 1975 0.80 0.49 0.0976 0.0332 0.0644
5 1976 1.10 0.51 0.1220 0.0477 0.0742
6 1977 0.93 0.55 0.1463 0.0871 0.0592
7 1978 0.87 0.56 0.1707 0.1025 0.0682
8 1979 0.78 0.58 0.1951 0.1264 0.0688
9 1980 0.83 0.62 0.2195 0.1816 0.0379
10 1981 0.55 0.64 0.2439 0.2308 0.0131
11 1982 1.00 0.65 0.2683 0.2412 0.0271
12 1983 0.75 0.66 0.2927 0.2641 0.0285
13 1984 0.79 0.70 0.3171 0.3437 0.0266
14 1985 0.58 0.72 0.3415 0.3842 0.0427
15 1986 0.70 0.75 0.3659 0.4445 0.0786
16 1987 0.86 0.77 0.3902 0.4789 0.0886
17 1988 0.72 0.78 0.4146 0.4981 0.0835
18 1989 1.02 0.79 0.4390 0.5124 0.0734
19 1990 0.80 0.80 0.4634 0.5311 0.0677
20 1991 0.35 0.80 0.4878 0.5403 0.0525
21 1992 0.65 0.83 0.5122 0.5891 0.0769
22 1993 0.40 0.83 0.5366 0.5977 0.0611
23 1995 0.51 0.86 0.5610 0.6346 0.0736
24 1996 0.62 0.87 0.5854 0.6617 0.0763
25 1997 0.66 0.89 0.6098 0.6801 0.0704
26 1998 0.56 0.91 0.6341 0.7091 0.0749
27 1999 1.07 0.93 0.6585 0.7340 0.0755
28 2000 1.40 0.97 0.6829 0.7856 0.1027
29 2001 1.01 1.00 0.7073 0.8150 0.1077
30 2002 0.97 1.01 0.7317 0.8195 0.0878
31 2003 1.04 1.01 0.7561 0.8262 0.0701
32 2004 0.89 1.02 0.7805 0.8283 0.0478
33 2005 0.83 1.04 0.8049 0.8467 0.0418
34 2006 0.49 1.07 0.8293 0.8668 0.0375
35 2007 0.47 1.07 0.8537 0.8731 0.0194
36 2008 1.07 1.07 0.8780 0.8731 0.0050
37 2009 0.91 1.10 0.9024 0.8877 0.0147
38 2010 0.64 1.10 0.9268 0.8902 0.0366
39 2011 1.10 1.15 0.9512 0.9121 0.0391
40 2012 1.07 1.40 0.9756 0.9774 0.0017 0.500 0.522
PROMEDIO 0.82
DESVIACIÓN 0.23
µ 0.71
d 5.5088
Dc 0.1077
Fuente: Propia
74
5.1.11 Ajuste a la función de distribución de probabilidad Log Normal
La función de distribución de probabilidad Log Normal está representada por la siguiente ecuación:
( )dxe
xxF
x ax
−−
=0
ln
2
12
2
1)(
Ec. (5.7)
Donde los parámetros existentes que se basan en los logaritmos de la variable aleatoria están definidos de la siguiente manera:
=
=n
i
i
n
xa
1
ln Ec. (5.8)
2
1
1
2)(ln
−=
=
n
i
i
n
ax Ec. (5.9)
Donde X representa el valor a asumir por la variable aleatoria α, β son parámetros de la función y E es Euler.
Se estandarizó debido a la complejidad de la función de distribución. Se expresa de la siguiente manera:
axz
−=
ln
Ec. (5.10)
Se obtuvo la frecuencia teórica para cada dato de las tablas de distribución de probabilidad normal estándar según el valor de z calculado. La Tabla 24 sintetiza la aplicación de las ecuaciones mencionadas con los caudales mínimos estimados bajo la distribución de probabilidad de Log Normal.
Tabla 24. Ajuste a la función de distribución de probabilidad Log Normal de la serie de caudales mínimos estimada.
No AÑO CAUDAL Q CRECIENTE
FRECUENCIA RELATIVA
Fn(x)
lnx/n ((ln x - α)^2)/n z FRECUENCIA TEORICA F(x)
(tabla)
Dc
1 1972 1.01 0.35 0.0244 -0.026 0.016 -2.64 0.0041 0.020
2 1973 0.77 0.40 0.0488 -0.023 0.011 -2.18 0.0146 0.034
3 1974 1.15 0.47 0.0732 -0.019 0.007 -1.67 0.0475 0.026
4 1975 0.80 0.49 0.0976 -0.018 0.005 -1.53 0.0630 0.035
5 1976 1.10 0.51 0.1220 -0.017 0.005 -1.39 0.0823 0.040
6 1977 0.93 0.55 0.1463 -0.015 0.003 -1.15 0.1251 0.021
7 1978 0.87 0.56 0.1707 -0.014 0.003 -1.07 0.1423 0.028
8 1979 0.78 0.58 0.1951 -0.014 0.002 -0.97 0.1660 0.029
9 1980 0.83 0.62 0.2195 -0.012 0.001 -0.78 0.2177 0.002
10 1981 0.55 0.64 0.2439 -0.011 0.001 -0.64 0.2611 0.017
11 1982 1.00 0.65 0.2683 -0.011 0.001 -0.61 0.2709 0.003
12 1983 0.75 0.66 0.2927 -0.010 0.001 -0.55 0.2912 0.001
75
13 1984 0.79 0.70 0.3171 -0.009 0.000 -0.36 0.3594 0.042
14 1985 0.58 0.72 0.3415 -0.008 0.000 -0.27 0.3936 0.052
15 1986 0.70 0.75 0.3659 -0.007 0.000 -0.13 0.4483 0.082
16 1987 0.86 0.77 0.3902 -0.007 0.000 -0.06 0.4761 0.086
17 1988 0.72 0.78 0.4146 -0.006 0.000 -0.02 0.4920 0.077
18 1989 1.02 0.79 0.4390 -0.006 0.000 0.01 0.5040 0.065
19 1990 0.80 0.80 0.4634 -0.006 0.000 0.06 0.5239 0.060
20 1991 0.35 0.80 0.4878 -0.006 0.000 0.08 0.5319 0.044
21 1992 0.65 0.83 0.5122 -0.005 0.000 0.19 0.5753 0.063
22 1993 0.40 0.83 0.5366 -0.005 0.000 0.21 0.5832 0.047
23 1995 0.51 0.86 0.5610 -0.004 0.000 0.29 0.6141 0.053
24 1996 0.62 0.87 0.5854 -0.003 0.000 0.36 0.6406 0.055
25 1997 0.66 0.89 0.6098 -0.003 0.000 0.40 0.6554 0.046
26 1998 0.56 0.91 0.6341 -0.002 0.001 0.48 0.6844 0.050
27 1999 1.07 0.93 0.6585 -0.002 0.001 0.55 0.7088 0.050
28 2000 1.40 0.97 0.6829 -0.001 0.001 0.70 0.7580 0.075
29 2001 1.01 1.00 0.7073 0.000 0.002 0.80 0.7881 0.081
30 2002 0.97 1.01 0.7317 0.000 0.002 0.82 0.7939 0.062
31 2003 1.04 1.01 0.7561 0.000 0.002 0.84 0.7995 0.043
32 2004 0.89 1.02 0.7805 0.000 0.002 0.85 0.8023 0.022
33 2005 0.83 1.04 0.8049 0.001 0.002 0.92 0.8212 0.016
34 2006 0.49 1.07 0.8293 0.002 0.002 1.01 0.8438 0.015
35 2007 0.47 1.07 0.8537 0.002 0.003 1.04 0.8508 0.003
36 2008 1.07 1.07 0.8780 0.002 0.003 1.04 0.8508 0.027
37 2009 0.91 1.10 0.9024 0.002 0.003 1.11 0.8665 0.036
38 2010 0.64 1.10 0.9268 0.002 0.003 1.12 0.8686 0.058
39 2011 1.10 1.15 0.9512 0.003 0.004 1.24 0.8925 0.059
40 2012 1.07 1.40 0.9756 0.008 0.008 1.89 0.9706 0.005
PROMEDIO 0.82
DESVIACIÓN 0.2328188
α -0.246
β 0.307
Fuente: Propia
5.1.12 Aplicación de las pruebas de bondad de ajuste
Se aplicaron las pruebas a las funciones de distribución de probabilidad propuestas considerando un nivel de confianza del 95% y un tamaño de muestra de 40.
Tabla 25. Resultados de la aplicación de las pruebas de ajuste
PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE PARA LA FDP DE GUMBEL
FDP Ajustada Dc Dt Ajuste K-S R2
Gumbel 0.1077 0.21012 ACEPTA HO 0.95
PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE PARA LA FDP DE LOG-NORMAL
FDP Ajustada Dc Dt Ajuste K-S R2
Log Normal 0.0859 0.21012 ACEPTA HO 0.97
FUENTE: Propia
De acuerdo con la Tabla 25, las dos FDP se ajustan a la serie de caudales mínimos, por lo cual, como criterio de selección, se consideró el coeficiente de determinación. Se estableció, entonces, que la variación de las frecuencias observadas es explicada en una mayor proporción por las frecuencias teóricas determinadas por la FDP Log Normal.
Considerando lo anterior, los caudales mínimos asociados a una probabilidad de ocurrencia o periodo de retorno se determinaron considerando la FDP Log Normal (Tabla 26).
76
Tabla 26. Caudales mínimos asociados a diferentes periodos de retorno
PERÍODO DE RETORNO
PROBABILIDAD DE EXCEDENCIA
Z CAUDAL (𝑴𝟑/𝑺𝑬𝑮)
2.33 0.43 -0.18 0.74
5 0.20 -0.85 0.60
10 0.10 -1.29 0.53
25 0.04 -1.76 0.46
50 0.02 -2.06 0.42
100 0.01 -2.33 0.38
Fuente: Propia
5.1.13 Estimación de parámetros de ETO (Evapotranspiración de Referencia y ETR (Evapotranspiración Real) para la demanda de los cultivos
A partir de los diferentes métodos para el cálculo de la evapotranspiración, se definieron los
resultados; uno de estos es el tanque evaporímetro. El uso de la evaporación de tanque
para predecir la evapotranspiración para periodos de 10 días puede ser considerado como
confiables (FAO, 2006). Así, la evaporación del tanque se relaciona con la
evapotranspiración de referencia por un coeficiente empírico derivado del mismo tanque y
sus alrededores.
𝐸𝑇𝑂 = 𝑘𝑝 𝐸𝑝𝑎𝑛 Ec. (5.11)
En donde 𝐸𝑇𝑂 es evapotranspiración de referencia (mm/día), 𝑘𝑝 = 0.8 Coeficiente del
tanque evaporímetro (adimensional) y 𝐸𝑝𝑎𝑛 evaporación del tanque evaporímetro
(mm/día).
83.27/12
Tabla 27. Evapotranspiracion de referencia para el area de influencia del proyecto de riego.
MES EVAPOTRANSPIRACIÓN
(mm/mes) (mm/década) Enero 83.27 30.57
Febrero 76.46 28.22
Marzo 73.98 25.55
Abril 73.74 26.89
Mayo 86.459 26.96
Junio 85.584 27.1
Julio 93.01 30.4
Agosto 96.44 28.75
Septiembre 99.08 32.46
Octubre 85.75 30.24
Noviembre 73.10 23.78
Diciembre 77.64 21.35
Total, Anual 1004.512
77
La evapotranspiración promedio anual para el área de influencia del distrito de riego es de
1004.512 mm. Los meses con mayores valores de evapotranspiración potencial son los que
presentan temperaturas altas y las precipitaciones disminuyen considerablemente. En este
orden de ideas, enero y julio a septiembre tienen los mayores valores de ETO superando
los 90 mm. El mes con mayor valor de evapotranspiración es septiembre (Tabla 27).
Figura 33. Evapotranspiración de referencia para el área de influencia del distrito de riego. Fuente: Propia.
Considerando los registros bajos de precipitación, se calculó ETo con las ecuaciones
Penman – Monteith. Se encontraron las variables meteorológicas por cada mes, debido a
que la estación Santa María carece de registros de velocidad del viento. No obstante, se
propuso la estimación empírica media de 2 m/seg de dicho parámetro, como resultado del
análisis de información de 2000 estaciones meteorológicas en todo el mundo (FAO, 2006).
La Figura 34 presenta los resultados obtenidos.
0
20
40
60
80
100
120
ETo
(mm
)
Tiempo(Meses)
78
Figura 34. Resultado de ETo de la estación Santa María por el método de Penman – Monteith. Fuente: (FAO, 2006)
Figura 35. Evapotranspiración real para el área de influencia del distrito de riego. Fuente: Propia.
La Figura 35 indica que el mes de septiembre presenta la mayor evapotranspiración real
(con 3.46 mm/día). Se confirma este mes puede presentar déficit de riego de los cultivos.
La ecuación de Cenicafé (Calderón, 2017) permite calcular la evapotranspiración de forma
sencilla, ya que depende de la elevación sobre el nivel de mar. Se utilizó esta ecuación para
calcular la evapotranspiración de referencia de la zona de estudio.
Se realizó el análisis de la elevación con el MED de la zona de estudio y se generó la cota
media de la cuenca para obtener un resultado espacial de la cuenca de estudio (Figura 36).
2.7
2.8
2.9
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
ETo
(mm
)
Tiempo(Meses)
79
Figura 36. Modelo de elevación de terreno de la cuenca Santa María. Fuente: Propia
Luego de determinar el análisis por cotas para la estación Santa María, se presentó el
resultado promedio reflejado para el área de estudio.
𝐸𝑇𝑜 = 4.37 𝐸𝑋𝑃(−0.0002(2408.32𝑚)) Ec. (5.12)
𝑬𝒕𝒐 = 𝟐. 𝟕𝟎 𝒎𝒎/𝒅𝒊𝒂
Se define que la evapotranspiración de referencia es afectada por la altura de la zona de
estudio influenciado con relación a las condiciones climáticas de la zona.
5.1.14 Selección de modelos hidrológicos y climatológicos que mejor se ajusten a la zona de estudio, teniendo en cuenta la disponibilidad del recurso hídrico en periodos de estiaje
5.1.14.1 Balance Hidrológico
Para la realización de un balance hidrológico se deben tener en cuenta en una cuenca, en
especial en el caso estudio, la precipitación, las abstracciones hidrológicas y la escorrentía.
80
Para el modelo, la precipitación, generalmente, es el dato de entrada, las abstracciones
hidrológicas son definidas por las propiedades de la cuenca y, finalmente, la escorrentía es
la salida del modelo.
Este trabajo de maestría se empleó el modelo hidrológico de tanques propuesto por Vélez,
et al. (2013), el cual genera valores de escorrentía superficial directa a una solución de
datos diaria en un lapso de tiempo dado por registros de precipitación disponible.
Este modelo se basa en un balance hídrico de la cuenca (Bache). Se concluyó que el agua
se distribuye en cuatro tanques o niveles de almacenamiento conectados entre sí, como se
observa en la Figura 37.
Figura 37. Esquema general del modelo. Fuente: (Johanna & Jimenez, 2011)
Se presentan los valores evaluados en el modelo hidrológico descrito anteriormente
teniendo en cuenta el área total de la cuenca para la calibración y validación del modelo.
Tabla 28. Parámetros de la cuenca
Cuenca Bache
Área Cuenca (𝐊𝐦𝟐) 221.9
Precipitación promedio 1440.19
Temperatura Media (°C) 20.86
Caudal medio de la Cuenca (𝒎𝟑/𝒔) 6.02
81
La tabla 28, presenta el resumen de los parámetros de la cuenca de estudio, requeridos
para la calibración y validación del modelo de tanques.
5.1.14.2 Calibración del modelo
Con el propósito de tener un rango confiable para la calibración, se tuvieron en cuenta
cuatro estaciones de precipitación (El Volcán, Peña Rica, La Mina, Santa María) y caudales
diarios de la estación Santa María, la cual tiene registro desde 2002 – 2006 (un período de
5 años). Se procedió a calibrar el modelo durante los años 2002 a 2006.
La entrada de los parámetros se realizó manual, según la especificación dada en el modelo:
almacenamiento capilar, conductividad de la capa superior, conductividad de la capa
inferior, pérdidas subterráneas, tiempo medio de residencia del flujo superior, tiempo medio
de residencia del flujo subsuperficial y tiempo medio de residencia del flujo base.
Se realizó tal calibración manualmente, según el comportamiento del caudal simulado frente
al observado, hasta encontrar la combinación de parámetros acorde a la serie de caudales
diarios históricos. Se calibro la curva de duración de caudales para los caudales mínimos.
Tabla 29. Parámetros de calibracion del modelo de tanques
Parámetros de Calibración
Almacenamiento Máximo Capilar 200
Conductividad Capa Sup (mm/día) 8.5
Conductividad Capa Inf (mm/día) 4.5
Perdidas Subterráneas (mm) 0
Tiempo de Residencia Flujo Superficial (días) 1
Tiempo de Residencia Flujo Subsuperficial (días) 7
Tiempo de Residencia Flujo Base (días) 175
Condiciones Iniciales (mm)
Almacenamiento Capilar 200
Almacenamiento Agua Superficial 0
Almacenamiento Gravitacional Z Sup 0
Almacenamiento Gravitacional Z Inf (acuifero) 310
En la tabla 29 se indican los parámetros requeridos para la calibración del modelo como las
condiciones iniciales del mismo.
Para evaluar la calibración se analizaron los siguientes indicadores estadísticos de
desempeño: el error cuadrático medio (RSME) y el índice de eficiencia de Nash.
82
Figura 38. Calibración del modelo de tanques para el periodo diario de Enero/2002 a diciembre 2006. Fuente: Propia
En la figura 38, se presentan los caudales simulados comparados con los observados donde se tuvieron en cuenta los resultados
cuadráticos medio (RSME) y el índice de eficiencia de Nash. Es meritorio destacar que el modelo se ajustó satisfactoriamente porque
se evaluaron caudales medios en el balance de masas. Adicionalmente, los factores de calibración dado su sentido físico y la salida
de cada uno de los tanques, se representa la respuesta rápida, media y lenta, la cual fue analizada gráficamente al igual que los
valores de almacenamiento en cada uno de los tanques.
83
Figura 39. Curva de duración de caudales – Calibración el periodo diario de Enero/2002 a diciembre 2006. Fuente: Propia
La Figura 39 representa los valores medios y mínimos en la curva de duración de caudales.
Sin embargo, a los extremos la simulación no se ajusta adecuadamente. Para este
proyecto, la evaluación que se estima con los caudales medios en la calibración se
considera adecuada.
5.1.14.3 Validación del modelo
Se realizó la validación del modelo para el año enero/2007 a diciembre/ 2011 utilizando
parámetros obtenidos en la calibración, para este proceso se modificó las condiciones
iniciales buscando ajustar la validación para los cinco años de evaluación.
Tabla 30. Parámetros de validacion del modelo de tanques
Condiciones Iniciales (mm)
Almacenamiento Capilar 150
Almacenamiento Agua Superficial 0
Almacenamiento Gravitacional Z Sup 0
Almacenamiento Gravitacional Z Inf (acuífero) 250
84
Figura 40. Validación del modelo de tanques para el periodo diario de Enero/2007 a diciembre 2011. Fuente: Propia.
En la figura 40 se indican los resultados de validación del modelo de tanques, donde el caudal simulado se ajusta satisfactoriamente
al caudal observado.
85
Figura 41. Curva de duración de caudales – Validación el periodo diario de Enero/2007 a diciembre 2011. Fuente: Propia
Según la curva de duración de caudales en la validación, los resultados validan la
información de caudales observados con los simulados y se presenta un ajuste satisfactorio
de los caudales medio y mínimos diarios evaluados en los periodos de enero/2007/ a
diciembre/2012 (Figura 41).
5.1.14.4 Simulación hidrológica de la cuenca del Bache
Con el modelo de tanques calibrado y validado, se realizó la simulación a escala diaria. Se
tuvieron en cuenta los periodos de enero/1982 a diciembre/2012. La Figura 52 indica el
ciclo anual del balance hídrico lluvia- evapotranspiración en la cuenca del río Bache. La
información de las estaciones evaluadas, de acuerdo con el análisis antes empleado,
presenta una información estadística descriptiva de las variables climáticas en todo el
modelo. Se observa que, a medida que se presenta un comportamiento de precipitación,
existe una respuesta de caudal observado en cada período.
86
Figura 42. Caudales observados vs simulados del periodo diario de Enero/1982 a diciembre 2012. Fuente: Propia.
En la figura 42, se indica la simulación del periodo de 30 años, donde se obtuvieron los caudales simulados. Los cuales fueron
comparados con los observados, presentaron algún desbalance en los años de 1999 a 2000, debido a que, en algunos meses, las
precipitaciones o los registros fueron bajos. Sin embargo,se observa que el balance del sistema, en general, es del 12.8% y es
considerado satisfactorio. Cabe agregar que se generaron las curvas de entrada y salida de masas, donde el comportamiento del flujo
base durante estos periodos diarios evaluados fue estable y las curvas de almacenamiento se consideran dentro del rango de salida.
87
Figura 43. Curva de duración de caudales – Simulación el periodo diario de Enero/1982 a diciembre 2012. Fuente: Propia
En la Figura 43 se presenta la curva de duración de caudales, la cual permite calcular los
caudales medios necesarios para el proyecto. Dado que, en los extremos de la curva, la
curva del caudal simulado no se ajusta con el observado, se presenta un desbalance que
se considera normal por pertenecer a los primeros años donde el sistema tiene pérdida de
información o datos incompletos. Como el caso de estudio es para estimar los caudales
medios, el ajuste se considera satisfactorio.
88
Figura 44. Curva de flujo base - entrada de caudales en el periodo diario de Enero/1982 a diciembre 2012. Fuente: Propia
La figura 44 indica el fujo base de entrada del modelo. Se presenta respuesta adecuada entre la escorrentía y la precipitación media,
indicando que los datos evaluados se ajustan al modelo en los periodos evaluados.
89
Figura 45. Curva de almacenamiento de caudales en el periodo diario de Enero/1982 a diciembre 2012
Fuente: Propia.
En el modelo de tanques es importante representar los datos de almacenamiento capilar porque indica la variación de entrada y salida
del modelo (Figura 45).
Existe la posibilidad de encontrar conjuntos de parámetros diferentes que producen salidas de caudal similares, en lo que se conoce
como "equifinalidad", que es típico de los modelos conceptuales tipo tanque, la manera de solucionar esto en algunos modelos es dar
sentido físico a los parámetros sin llegar a convertirlos en modelos físicamente basados, pero al dar sentido a los parámetros y
observar los resultados coherentes desde un punto de vista de flujos y almacenamientos lógicos para la cuenca, este efecto de
equifinalidad se disminuye.
90
5.1.14.5 Oferta hídrica de la cuenca del río Bache
La estimación de la oferta hídrica, además de permitir calcular la cantidad de agua que
ofrece naturalmente una zona determinada en tiempos secos, medios y de alta
torrencialidad, responde a la necesidad de allegar información clave para el cálculo del
índice de escasez, recientemente modificado y denominado Índice de Aridez (IDEAM, 2014)
A partir de los resultados de simulación de la cuenca para los periodos 1982 – 2012, se
ajustó el área de la cuenca con el propósito de definir la oferta hídrica en el punto de
captación del proyecto.
Se registraron los caudales medios anuales entre los periodos 1985-2012. En este proceso
se descartaron los primeros tres años del modelo por calibración en la simulación.
Figura 46. Curva de caudales medios anuales de la cuenca del río Bache entre 1985-2012. Fuente: Propia
Se evidenció que en el año 2011 se presentó el caudal medio de 1.9 m3/s, considerado el
más alto comparado con los años anteriores. Se observa en la Figura 56 que los caudales
medios en dicho periodo no reflejan un cambio drástico, considerando que la cuenca
siempre registrará tendencia a caudales medios durante cada año.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
19
85
19
86
19
87
19
88
19
89
19
90
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
Cau
dal
(m
3 /s)
Tiempo (Año)
91
Tabla 31. Registro de caudales medios mensuales entre 1985-2012.
Meses Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Promedio Anual
Caudal Promedio
(𝐦𝟑/s)
0.94 0.94 1.1 1.36 1.21 1.08 0.94 0.82 0.77 0.99 1.21 1.1 1.03
En la Tabla 31 se presentan los caudales medios mensuales. El caudal 1.36 m3/s es el
mayor reportado para el mes de abril evaluado durante los 27 años en la cuenca. El mes
con el caudal más bajo estimado es septiembre con 0.77 m3/s. La Figura 56 registró datos
a partir del año 1985 a 2012 y se excluyeron los primeros tres años debido a condiciones
extremas del modelo. Finalmente, el caudal medio multianual en el sitio de captación del
distrito de riego es de 1.03 𝐦𝟑/𝐬.
Figura 47. Curva de caudales medios mensuales de la cuenca del río Bache entre 1985-2012. Fuente: Propia, 2019
En la figura 47y 48, se indica la curva de duración de caudales medios relacionada con
los años de 1985-2012 para estimar la oferta hídrica de la cuenca.
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Cau
dal
(m
3 /s)
Tiempo( meses)
92
Figura 48. Curva duración de caudales medios mensuales de la cuenca del río Bache entre 1985-2012.
Fuente: Propia
5.1.15 Balance de la oferta vs demanda del cultivo actual de la cuenca del río Bache, con el fin de conocer la disponibilidad del recurso hídrico para la zona de estudio
Para determinar la viabilidad de una fuente hídrica para el abastecimiento de un distrito de
riego no es suficiente la identificación de los regímenes de caudales de esta en un punto
de estudio. Es necesario establecer si con la derivación del caudal, se afectan o no los
usuarios localizados tanto aguas arriba como aguas abajo del punto de captación que se
proyecta. Adicionalmente, se debe garantizar la continuidad de las actividades bióticas
propias del cauce, es decir, permitir el paso de un caudal suficiente para que la fuente
hídrica no altere su comportamiento.
De acuerdo con lo anterior, para realizar un diagnóstico definitivo sobre la disponibilidad de
agua del río Bache en el punto en el que se proyecta la derivación del caudal, se realizó un
análisis oferta vs demanda en el que también se consideró el caudal ecológico y la
reducción por calidad de agua.
Por otro lado, y según lo establecido por la CAM (2016), en el río Bache se reglamentaron
los usos y aprovechamientos de sus aguas mediante resolución No. 3481 del 16 de
diciembre del 2016. En dicha reglamentación el río fue sectorizado en tres zonas: zona alta,
media y baja. Para cada una de ellas se determinó su oferta hídrica neta (caudal base de
reparto) y caudal ecológico tal y como se muestra en la Tabla 32.
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Cau
dal
(m
3 /s)
Porcentaje de tiempo en el que el caudal es excedido
93
Tabla 32. Caudales estimados en la resolución CAM Nº 3481
ZONA DESCRIPCIÓN
CAUDAL BASE DE REPARTO
(𝐦𝟑/s)
CAUDAL ECOLÓGICO
(𝐦𝟑/s)
CAUDAL REMANENTE
(𝐦𝟑/s)
TOTAL, ASIGNADO POR ZONA
Zona Alta
Área desde el Nacimiento del río Bache hasta la confluencia del río Tune con el río Bache
4.198 0.629 0.628 2.940
Zona Media
Área desde la confluencia del río Tune con el río Bache hasta la confluencia del río Yaya con
el río Bache
2.138 0.320 0.529 1.288
Zona Baja
Área desde la confluencia del río Yaya con el río Bache hasta la confluencia del río Bache
con el río Magdalena
5.250 0.787 3.568 0.893
Fuente:(CAM, 2016)
Para hallar la demanda total del cauce del río Bache, se realizó la operación entre el caudal
de reparto con la resta el caudal ecológico junto con el caudal de remanente, el valor se
suma en cada una de los tramos (zona alta, media y baja) presentando 5.12 m3/s.
𝑄 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑑𝑜 = 2.94 𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄ + 1.29 𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄ + 0.89 𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄ = 5.12 𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄ Ec. (5.13)
Se estableció como caudal ecológico “un valor aproximado del 25% del caudal medio
mensual multianual más bajo de la corriente en estudio”(CAM, 2016). El caudal medio
mensual multianual más bajo estimado en el río Bache en el punto es de 0.787 m3/s, por
lo cual el caudal ecológico es igual a
𝑄𝑒𝑐𝑜𝑙 = 0.787 𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄ × 0.25 Ec. (5.14)
𝑄𝑒𝑐𝑜𝑙 = 0.1967 𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄
La resolución también establece que se debe realizar una reducción de la oferta hídrica por
concepto de calidad de agua. Se aplicó dicha resolución considerando los resultados
obtenidos para el Índice de calidad del agua (ICA) del río Bache, el cual se encuentra dentro
del rango de 70 +a 90 (LABGAA). Hecho que cataloga el agua del río Bache como de buena
calidad y que, además, la reducción a aplicar es del 5% del caudal medio mensual
multianual.
El caudal medio mensual multianual del río Bache, con base en lo establecido en el modelo
hidrológico, es de 1.03 m3/s , por lo que el caudal por calidad de agua es igual a
𝑄𝑐𝑎 = 1.03 𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄ × 0.05 Ec. (5.15)
𝑄𝑐𝑎 = 0.0515 𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄
94
Se concluye que, para determinar la oferta hídrica neta, se debe descontar un caudal de
0.248 m3/s a la oferta hídrica total.
5.1.15.1 Balance oferta vs demanda
5.1.15.2 Demanda hídrica
La demanda de agua corresponde a la sumatoria de las demandas sectoriales, tal y como
se presenta en la EC. (3.20) se indica un valor 5.121 m3/s.
5.1.15.3 Oferta hídrica total
La oferta hídrica total corresponde al caudal medio anual del río Bache en el sitio de estudio
que es de 1.03 m3/s, dicho caudal, según lo establecido en la resolución 0865 del 2004,
hace referencia a la oferta hídrica total.
5.1.15.4 Oferta hídrica neta disponible
La oferta hídrica neta disponible según EC. (3.21) corresponde a 0.782 m3/s, valor que se
encuentra dentro de los parámetros de estudio del proyecto.
5.1.16 Escenarios de cambio climático en la cuenca del río Bache
0
50
100
150
200
250
300
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Pre
cip
itac
ion
(m
m)
Meses
2018 2040 2070 2100
95
Figura 49. Registros de escenarios de precipitación de la zona de estudio 2018-2100. Fuente: IDEAM, 2019
El escenario de precipitación más alto se registró en el mes de noviembre con 278 mm en
el año 2070. Es importante mencionar que durante el periodo 2018 a 2100 se mantuvo el
comportamiento bimodal, con periodo de precipitación al inicio y final de cada año.
Finalmente, se observa que en la zona de estudio la precipitación tendrá un aumento del
17 % según los escenarios estudiados por el IDEAM (Figura 49).
Figura 50. Registros de escenarios de temperatura de la zona de estudio 2014-2018. Fuente: IDEAM, 2019.
La Figura 50 presenta el registro más alto de temperatura (29.4 °C) en los meses de agosto
y septiembre durante los periodos 2018 a 2100. Se correlacionó esta información con los
escenarios de temperatura más altos durante los estudios registrados. Se concluye que la
temperatura presentó un aumento del 2.1% en la zona de estudio.
5.1.17 Identificación de parámetros requeridos para cuantificar requerimientos hídricos.
Para cuantificar y planear los riegos, se requiere conocer los parámetros hidrodinámicos
que gobiernan el comportamiento del agua en el suelo: textura, estructura, capacidad de
almacenamiento de agua en el suelo, clima, tipo de cultivo y el uso consuntivo. Con el
conocimiento de las relaciones que se presentan entre estos parámetros, es posible
determinar cuánto y cuándo regar de manera eficiente el área a beneficiar.
25.5
26
26.5
27
27.5
28
28.5
29
29.5
30
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Tem
per
atu
ra (
°C)
Meses
2018 2040 2070 2100
96
5.1.17.1 Suelo
Se identificaron, con base en estudios suministrados por el laboratorio de la Universidad
Surcolombiana (LABGAA), tres unidades cartográficas de suelos para el área de influencia
del distrito de riego.
Tabla 33. Parámetros físicos unidades cartograficas de suelo en el área de influencia.
PERFIL TEXTURA PROFUNDIDAD (cm)
DENSIDAD APARENTE (gr/cm3)
CC (%) PMP (%)
Unidad Cartográfica BCLF
No1 Arenoso Franco 120 1.55 12.1 6.3
Unidad Cartográfica PNQf
No 2 Arenoso Franco 120 1.46 12.7 6.4
Unidad Cartográfica VGQg2
No 3 Arenoso Franco 120 1.64 12.9 6.9
Fuente: Laboratorio de Recursos Geoagroambientales LABGAA Universidad Surcolombiana, 2018
La textura se refiere a la cantidad de arenas, limos y arcillas que se pueden encontrar en el
perfil del suelo; es la propiedad que mejor representa la permeabilidad e infiltración del
suelo. La humedad que permanece en el suelo esta función de este parámetro físicos de
suelo.
5.1.17.2 Clima
Como ya se ha mencionado anteriormente, la interacción de las variables que definen el
clima afecta los requerimientos hídricos de los cultivos. La precipitación resulta ser el factor
con más peso en la determinación de la cantidad de agua disponible para las plantas y la
cantidad que se debe suplir mediante el riego.
En el cálculo y análisis de las demandas de agua, se consideró la precipitación con una
probabilidad de excedencia del 75% para cada unidad cartográfica de suelo identificada y
los cultivos que abarcan el 75% del área total.
5.1.17.3 Clasificación climática
Thornthwaite (1948) propone una clasificación climática fundamentada en la elaboración de
un balance hídrico climático. Dicho balance permite estimar el almacenamiento, déficit o
exceso de agua en un suelo mediante la comparación entre la evapotranspiración potencial
y la precipitación con probabilidad de excedencia del 50%. Para su elaboración, se requirió
la información relacionada con la capacidad de almacenamiento del suelo, el ingreso de
agua, las pérdidas por evapotranspiración, escurrimiento y drenaje.
El balance hídrico climático se compone de varios parámetros, a saber: CAS, ETP, PREC-
ETP, ALM, ΔALM, ET, DEF y EXC.
97
CAS (Capacidad de almacenamiento del suelo): su cálculo depende de los parámetros de
retención de humedad obtenidos para cada unidad cartográfica estudiada y de la
profundidad del suelo.
ETP (evapotranspiración): pérdida de humedad de una superficie por evaporación directa
junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación. Esta fue calculada en el
capítulo 5. Se estimo para los cultivos de café, frijol y granadilla los mas representativos de
la zona, sin embargo el mayor porcentaje de incidencia lo registro el frijol a partir de este
se realizó el balance hídrico.
PREC-ETP: representa el balance de entradas y salidas de agua en el suelo. Si el valor
obtenido es positivo se considera un mes húmedo, si, por el contrario, el valor obtenido es
negativo hace referencia a un mes seco.
ALM: hace referencia al almacenamiento de agua que se presenta en el suelo. Cuando en
un mes la precipitación sea mayor que la evapotranspiración, el agua no consumida pasa
a formar parte del almacenamiento. Si tal almacenamiento ha llegado a su máxima
capacidad (CAS), el agua sobrante generará excesos en forma de escorrentía o
percolación. Si, por el contrario, las salidas son mayores que las entradas, el agua
almacenada en el suelo se reduce hasta llegar a su valor límite (0mm).
La reserva es calculada como se muestra a continuación:
Ri-1+(Pi-ETi) si 0< Ri-1+(Pi-ETi) <Rmáx
Ri= Rmáx si Ri-1+(Pi-ETi) >Rmáx
0 si 0> Ri-1+(Pi-ETi)
Nota: reserva del mes “i” y del mes anterior “i-1”
ΔALM: es el resultado de la diferencia entre el valor de almacenaje de agua útil del mes
considerado y el del mes anterior. Si tiene signo positivo significa reposición de humedad
en el suelo; si tiene signo negativo, significa utilización de la humedad en el suelo.
ET (evapotranspiración real): es la evapotranspiración que ocurre en condiciones reales,
teniendo en cuenta algunas veces la cobertura vegetal no es completa ni el suelo se
encuentra en estado de saturación. La ET siempre será menor o, en algunos casos, igual
a la ETP. Se determinó la ET teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:
Si la PREC>ETP, entonces la ET=ETP
Si la PREC<ETP, entonces la ET=PREP+|ΔALM|
DEF (déficit): ocurre cuando las demandas de agua por ET superan a las disponibles en el
suelo.
DEF=ETP-ET
EXC (excesos): se presenta cuando la precipitación es mayor que el agua de reposición y
no es eliminada por ET. Se realizó el cálculo teniendo en cuenta las siguientes
consideraciones.
98
⎯ Si es una década seca, no se presentarán excesos.
⎯ Si es una década húmeda, los excesos estarían representados por precipitación
menos la ETP, menos la variación en el almacenamiento.
En la Figura 51 se relaciona el balance hídrico climático con el exceso, consumo y déficit
de agua realizado para las condiciones de suelo en caso extremo, considerando los datos
registrados por la estación climatológica ordinaria Santa María.
Figura 51. Balance hídrico climático del área de estudio. Fuente: propia
De acuerdo con el balance hídrico climático elaborado para la zona de influencia del
proyecto, se concluye lo siguiente:
⎯ En periodo comprendido desde el mes de marzo hasta mediados del mes de junio, la precipitación es mayor que la evapotranspiración potencial y, debido a que el suelo colmó su capacidad máxima de almacenamiento, se registran excesos de agua.
⎯ Durante los meses de junio y julio se presenta consumo del agua almacenada en el suelo.
⎯ Durante los meses de agosto y septiembre se presenta déficit de agua en el suelo. La falta de precipitaciones y el consumo de agua de las décadas inmediatamente anteriores generaron que el suelo tuviera una condición de humedad seca.
⎯ En los meses de octubre, noviembre y diciembre las precipitaciones fueron suficientes para suplir la evapotranspiración potencial y para colmar la capacidad de almacenamiento del suelo, lo que generó excesos de agua.
Para clasificar la zona climáticamente, es importante tener presentes los déficits y excesos
relacionados mediante el índice de humedad total o índice hídrico propuesto por
Thornthwaite (1948) y definido en la siguiente expresión:
0102030405060708090
100
I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGOS SEPT OCT NOV DIC
PREC-50% ETP ET
EXCESO
EXCESO
CONSUMODEFICIT
99
Iht = Ih – 0,6 × Ia Ec. (5.16)
Donde Iht es índice de humedad total (adimensional), Ih es el índice de humedad (adimensional), Ia es el índice de aridez (adimensional).
La Tabla 34 presenta los resultados de índice de humedad, aridez e índice hídrico
evaluados según el balance de riego del proyecto.
Tabla 34. Resultados de índices de requerimiento de riego
Índice de humedad 55.82
Índice Aridez 10.6
Índice hídrico 49.46 Fuente: Propia
5.1.17.4 Cultivos
Considerando los cultivos que se proyectan establecer en el distrito de riego y que abarcan
el 75% del área total, se determinaron sus requerimientos hídricos en las diferentes
unidades de suelo identificadas. Conforme a esto, es necesario la recopilación de la
información propia de cada planta, como el coeficiente de cultivo, profundidad efectiva de
las raíces y umbral de riego.
El coeficiente de cultivo es propio de cada planta y representa la cantidad de agua que esta
extrae del suelo a medida que se desarrollan, es decir, toma valores diferentes según las
condiciones fisiológicas, morfológicas y anatómicas de la planta, sin desconocer su
dependencia a las condiciones del clima, Dicho coeficiente se expresa como la relación
entre la evapotranspiración del cultivo durante una determinada etapa y la
evapotranspiración del cultivo de referencia.
La profundidad en la cual las plantas pueden absorber aproximadamente un 80% del agua
presente en el suelo se conoce como profundidad efectiva de las raíces y varía de un cultivo
a otro. En cualquier programación de riego es un factor de suma importancia que permite
garantizar las condiciones óptimas de humedad.
La Tabla 35 presenta los parámetros para los principales cultivos proyectados. Los datos
proceden de fuentes bibliográficas confiables y se seleccionaron según la zona para las
cuales fueron determinados la profundidad efectiva y el umbral de riego.
100
Tabla 35 Parámetros de los cultivos proyectados
CULTIVO KC PROFUNDIDAD EFECTIVA
RADICULAR (cm)
UMBRAL DE RIEGO (%)
Café 1.05 90 40
Frijol 1.15 60 45
Pasifloras 0.9 60 50 Fuente: FAO (2006).
La información anterior corresponde a los valores para los cultivos en su edad adulta y
productiva.
5.1.17.5 Uso consuntivo o evapotranspiración del cultivo
El uso consuntivo equivale a la cantidad de agua consumida por las plantas para la
producción de biomasa y la que se pierde en la traspiración. Se calcula considerando el
coeficiente del cultivo (Kc), según lo propuesto por la FAO, y en el cual quedan
considerados los efectos climáticos, en el valor de la evapotranspiración potencial y las
características del cultivo.
ETc = (Kc × ET0) Ec. (5.17)
5.1.17.6 Balance hídrico con fines de riego
En el balance hídrico se calculan las entradas y salidas de agua teniendo en cuenta el tipo
de suelo, el régimen de lluvias y las características del cultivo. El resultado del balance
determina los periodos en los que se requiere aplicar riego con el fin de permitir el desarrollo
del cultivo y el mantenimiento de la reserva de agua del suelo y, de este modo, evitar que
se produzca la marchitez de las plantas.
5.1.17.7 Estimación de parámetros de riego (módulo de riego)
En la Tabla 36 se presentan los resultados estimados del módulo de riego en el cultivo de
fríjol como referencia con base en la unidad cartográfica presentada en la zona.
101
Tabla 36 Parámetros de riego
PARÁMETROS DE RIEGO ECUACION RESULTADOS Lámina de agua aprovechable
𝐿𝐴𝐴 =(𝐶𝐶 − 𝑃𝑀𝑃) × 𝜌𝑎 × 𝑃𝑟
𝜌𝑤
5.39 cm
Lamina neta de riego (LN) 𝐿𝑁 =
𝐿𝐴𝐴 × 𝑈𝑅(%)
100
2.427 cm
Lamina bruta (LB) 𝐿𝐵 =
𝐿𝑁
𝐸𝑎
2.69 cm
Frecuencia de riego (Fr) 𝐹𝑟 =
𝐿𝑁
𝐸𝑇𝑐
6.2 días
Módulo de riego (Mr) Mr =
27.78 × 𝐴 × 𝑙𝑏
Fr × Jr
0.76 lps/ha
Fuente: Propia
5.2. Objetivo 2: Realizar un modelamiento hidráulico que evalué el desempeño de tres diferentes alternativas tecnológicas de riego en la zona
5.2.1 Estudio de niveles de la cuenca del río Bache, según resultados del modelo hidrológico.
Se define el estudio hidráulico teniendo en cuenta el punto de captación el proyecto de riego
con localización 1154431.83 E y 815860.98 N, a una altura aproximada de 2145 m.s.n.m.
Figura 52. Punto de Captación del proyecto de Riego.
Fuente: Propia
Para definir los caudales es importante conocer que, cuando se tiene una ocurrencia de
una creciente de gran magnitud, los niveles aumentan, lo que genera inundaciones en sus
cultivos y daños en las infraestructuras localizadas sobre la margen del río. Por el contrario,
cuando los caudales de una fuente hídrica disminuyen, las láminas de agua pueden llegar
a ser tan pequeñas que inhabilitan las obras de captación, afectan la fauna acuática y
aumentan los índices de contaminación.
Punto de Captación
Qda. Bache
102
Dada la importancia del tránsito de caudales, principalmente máximos, por el cauce del río
Bache en la formulación y diseño de obras de captación, desarenador, entre otras
componentes para el distrito de riego, es importante identificar el comportamiento hidráulico
que tendrá el río en los puntos donde se localizan las obras decapitación (Bocatoma) y
desarenador ante la ocurrencia de fenómenos principalmente torrenciales.
Considerando lo expuesto anteriormente, se presenta el modelamiento hidráulico para
caudales empleando el modelo HEC – RAS 5.0.3.
5.2.2 Niveles asociados a caudales máximo.
Se realizó la simulación hidráulica para un tramo del río Bache, el cual corresponde,
aproximadamente, a 300 m aguas arriba y 300 m aguas abajo del sitio de captación del
distrito de riego.
La aplicación del software HEC – RAS 5.0.3 requiere de información correspondiente a
diversos parámetros tanto hidrológicos, topográficos como hidráulicos del tramo del cauce
que se va a modelar. Estos parámetros se describen brevemente a continuación.
5.2.3 Geometría del río Bache
Para Calcular la geometría, se introdujeron las secciones trasversales, las cuales
representan el perfil de encausamiento y las llanuras de inundación del río. Así mismo, se
definió el punto de captación, según la dirección del flujo aguas abajo, de margen izquierda
a derecha. Se realizaron las secciones con un espaciamiento tal que permitiera reflejar los
cambios topográficos del cauce y, teniendo en cuenta que coinciden la topografía del
terreno en la zona de estudio. En la Figura 53 se presentan las secciones introducidas en
el modelo HEC – RAS 5.0.3.
103
Figura 53. Geometría del río Bache modelamiento en HEC RAS 5.0.3.
Fuente: Propia.
En la Figura 54 se presenta la sección transversal para el punto de captación en el distrito
de riego.
Figura 54. Geometría de sección del río Bache modelada en HEC RAS 5.0.3.
Fuente: Propia
Captación
104
5.2.4 Coeficiente de rugosidad
Se estimó el coeficiente de rugosidad, también conocido como n de Manning, a partir de la información recopilada en Chow (1994). Se identificaron las características de la zona, las cuales fueron comparadas con el tipo de canal y el coeficiente de rugosidad de Manning. De esta manera los n de Manning establecidos para el cauce del tramo de estudio del río Bache y para su llanura de inundación se relacionan en la Tabla 37.
Tabla 37 Parámetros de los cultivos proyectados
ZONA N DE MANNING OBSERVACIONES
Cauce
0.04
Corriente natura, menor (ancho <100 ft), Corriente
montañosas, sin vegetación en el canal,
bancas usualmente empinadas. Fondo gravas cantos rodados y algunas
rocas
Llanura de inundación 0.05 Cantos rodados con rocas de gran tamaño
Fuente: (Chow, 1994).
Las condiciones iniciales hacen referencia a las condiciones que determinan el tipo de flujo
del cauce en estudio. De esta forma, se asume, dada las altas velocidades inherentes a los
caudales de avenida, un perfil de flujo supercrítico. Se utilizaron los coeficientes de
reducción y ampliación que trae por defecto el modelo HEC – RAS 5.0.3.
De esta forma, se consideró como condición de contorno la Profundidad Normal (Normal
Depth), la cual parte de una pendiente de energía para calcular, a través de la ecuación de
Manning, la profundidad normal del cauce. Dado que la pendiente de energía es
desconocida, se asume un flujo uniforme en el canal. Así, teniendo en cuenta la información
con la que se dispone para la aplicación del modelo, se ingresó la pendiente del cauce
aguas arriba.
Teniendo en cuenta los parámetros anteriormente relacionados, se realizó la modelación.
Los resultados son los siguientes:
5.2.5 Perfil longitudinal del flujo
En la Figuras 55 y 56 se presenta el perfil longitudinal del flujo máximo asociado a los
caudales máximos estimados para diferentes períodos de retorno en el tramo de estudio
del río Bache.
105
Figura 55. Perfil longitudinal del flujo máximo del río Bache para diferentes periodos de retorno.
Fuente: Propia
Figura 56. Perfil en planta del flujo máximo del río Bache.
Fuente: Propia
Los perfiles representan detalladamente el paso del flujo a través de cada sección y
permitieron identificar los niveles de inundación. Así, se observa el nivel máximo del
agua en el sector de estudio alcanzado en cada periodo de retorno para emplear la
mejor estructura de captación en la zona de estudio.
5.2.6 Niveles asociados a caudales mínimos.
Los caudales mínimos fueron modelados con el fin de obtener los niveles asociados a los
mismos. Se realizó dicha modelación mediante el software HEC – RAS 5.0.3 considerando
los parámetros ya expuestos en el numeral tres. Los resultados de la modelación se
relacionan a continuación.
106
5.2.7 Perfil longitudinal del flujo
En las Figuras 57 y 58 se presentan los análisis de caudales mínimos en el perfil para cada
período de retorno, se tuvieron en cuenta los tramos de sección a lo largo de la cuenca en
estudio. Estos resultados indican el nivel del cauce y las características hidráulicas de la
cuenca para cada periodo trabajado.
Figura 57. Perfil longitudinal del flujo mínimo del río Bache para diferentes periodos de retorno. Fuente: Propia
Figura 58. Perfil en planta del flujo mínimo del río Bache. Fuente: Propia
107
5.2.8 Flujo en las secciones transversales
La Figura 59 expone los resultados del modelo para la sección transversal de la cuenca del
río Bache, ubicada en el punto de captación de caudal del sistema.
Figura 59. Geometría de sección del río Bache modelada en HEC RAS 5.0.3. Fuente: Propia
5.2.9 Condiciones hidráulicas
En la Figura 60 se relacionan los parámetros para definir las condiciones mínimas
asociadas a cada periodo de retorno en el río Bache (velocidad del flujo en las diferentes
secciones, el área de flujo y el número de Froude, entre otros).
Por medio de la herramienta Hec-GeoRAS, se presentaron los caudales máximo y mínimo
en la cuenca del río Bache. Es importante mencionar que para los caudales máximos el
tiempo aumenta considerablemente con inundación en algunas zonas. Por el contrario, los
caudales mínimos, presentan flujo durante los tiempos evaluados. Dado estos resultados,
se indica que la cuenca es óptima para la disposición del sistema de riego en la zona.
108
Figura 60. Inundación del Caudal máximo y mínimo para diferente periodo de retorno. Fuente: Propia
5.2.10 Estudio hidráulico de la obra de captación del proyecto de riego Bache.
Se definió el punto de captación del proyecto teniendo en cuenta el estudio hidrológico e
hidráulico. Se estimó que, por ser caudales del río relativamente altos, se proyecta una
bocatoma tipo lateral para la captación de 155.04 L/s, que beneficiara un área aprox. 204
ha del proyecto.
Qd = 0.76lps
ha∗ 204 ha Ec. (5.18)
Qd = 155.04 𝑙𝑝𝑠
La bocatoma se estimó con dique y muros laterales con aletas para encausar y dar nivel a
las aguas de modo que pudiera ingresar el caudal necesario a la cámara de derivación por
la rejilla de captación.
Tabla 38 Coordenadas de la bocatoma
Nombre COORDENADAS
NORTE ESTE ALTURA
Bocatoma 815858.7250 1154436.4670 2144.846
Fuente. Propia
El ancho del río es de 4.2 m, la pendiente del río es suave (3.0% aproximadamente), el
caudal máximo a 25 años es 26.34 m3/s y el caudal medio es 1.03 𝑚3/𝑠.
Tr 100 año Tr 2.33 año
109
• Caudal a Captar
Se captó un caudal igual a 2 veces el caudal necesario para el distrito, con el fin de dar un
margen de seguridad, previendo que se captará menos caudal por obstrucción en la rejilla
y caudal a captar = 2 * 155.04 L/s = 310 L/s.
• Diseño de la rejilla
Para el diseño de la rejilla se tuvieron en cuenta el tamaño del material que se desea
retener, el tipo de rejilla y la forma de limpieza.
• Especificaciones de la rejilla
En la Tabla 39 y 40 se seleccionó un tipo de reja común de varilla redonda de 1” de diámetro,
separadas libremente entre si 1”; se retiene material de diámetro mayor de 1” (4 y 5).
Tabla 39 Tipos de Rejillas
TIPOS DE REJAS
TIPO ESPACIAMIENTO LIBRE
Rejas Gruesas 4 a 10 cm. (1 1/2" - 4")
Rejas comunes 2 a 4 cm. (3/4" - 1 1/2")
Rejas Finas 1 a 2 cm. (3/8" - 3/4")
Fuente.(Corcho & Serna, 1993).
Tabla 40 Dimensionamiento de las Varillas.
DIMENSIONAMIENTO DE LAS VARILLAS
Tipo Ancho de la reja en dirección normal de flujo
En milímetros En pulgadas
Rejas Gruesas
10 X 50 mm. (3/8" X 2")
10 X 60 mm. (3/8" X 2 1/2")
13 X 40 mm. (1/2" X 1 1/2")
13 X 50 mm. (1/2" X 2")
Reja Comunes
8 X 50 mm. (5/16" X 2")
10 X 40 mm. (3/8" X 1 1/2")
10 X 50 mm. (3/8" X 2")
Rejas Finas 6 X 40 mm. (1/4" X 1 1/2")
8 X 40 mm. (5/16" X 1 1/2")
10 X 40 mm. (3/8" X 1 1/2")
Fuente. (Corcho & Serna, 1993)
110
El ángulo de inclinación respecto a la horizontal será de 60° a fin de obtener una limpieza
mecánica por acción del agua. (Tabla 41).
Tabla 41 Tipo de limpieza de la Rejilla.
Tipo de limpieza Ángulo con la horizontal
Limpieza manual θ = 30° a 45° con la horizontal
Limpieza mecánica θ = 45° a 90° con la horizontal
Fuente. (Corcho & Serna, 1993)
• Entrada de agua por la rejilla
Según Corcho y Serna (1993), se diseñó el vertedero lateral de la captación como vertedero
frontal de cresta delgada y se verificó con una de las expresiones utilizadas para vertedero
lateral.
𝑄 = 1.84 ∗ 𝐿𝑒 ∗ 𝐻3/2 Ec. (5.19)
Donde Q es caudal a captar en m3/s, Le la longitud efectiva del vertedero en m y H la carga
sobre la cresta del vertedero en m.
Se concluye que no hay carga de velocidad pues la bocatoma es lateral y la velocidad del
agua en la fuente en este sentido es nula.
• Pérdidas en la rejilla
Se utilizó la fórmula de Kinhmmer (Corcho & Serna, 1993).
ℎ = 𝐵 ∗ (𝑊
𝑏)4/3 ∗ ℎ𝑣 ∗ 𝑠𝑒𝑛𝜃 Ec. (5.20)
Donde h es pérdidas de carga en m, B es el factor de forma (1.79 para varilla circular; 2.42
para varilla rectangular), W es el espesor de la barra en m, hv la es carga de velocidad en
m, hv es la V2/2g, θ es el ángulo de la varilla con la horizontal y b la profundidad de la varilla.
La velocidad de aproximación se indica en la Tabla 42.
Tabla 42 Especificaciones de limpieza Manual y Mecanico.
Tamaño de las varillas Limpieza
Manual Mecánica
Ancho (cm) 0.5 - 1.5 0.5 - 1.5
Profundidad (cm) 2.5 - 7.5 2.5 - 7.5
Espaciamiento entre rejas (cm) 2.5 - 5.0 1.5 - 7.5
Velocidad de aproximación (m/s) 0.3 - 0.6 0.6 - 1.0
Pérdidas de carga, h1 valor máximo, en cm 15 15
Fuente. (Lopez, 1995)
111
ℎ𝑣 =𝑣2
2∗𝑔 Ec. (5.21)
ℎ𝑣 =(0.6
𝑚𝑠
)2
2 ∗ 9.81𝑚𝑠2
= 0.01835 𝑚
ℎ = 1.79 ∗ (0.0254 𝑚
0.0254 𝑚)4/3 ∗ 0.01835 𝑚 ∗ 𝑠𝑒𝑛 60°
ℎ = 0.0284 𝑚 ≅ 3 𝑐𝑚
Al prever la obstrucción de la rejilla por arrastre y acumulación de material flotante y en
suspensión, las pérdidas se deben afectar por un factor de seguridad de 2 a 3 veces. Al
seleccionar un factor de 3 se obtuvo una pérdida de 9 cm.
• Caudal sobre el dique
𝑄 = 𝑄𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 − 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 Ec. (5.22)
𝑄 = 1.03 𝑚3
𝑠− 0.31
𝑚3
𝑠
𝑄 = 0.72𝑚3
𝑠
• Carga sobre el dique
Por medio de la expresión de Francis presentada por Corcho y Serna (1993) para vertedero
de pared delgada y flujo libre, se calculó la altura del nivel de agua que pasa sobre el dique:
𝑄 = 1.84 ∗ 𝐿𝑒 ∗ 𝐻3/2 Ec. (5.23)
𝐻 = [𝑄
1.84 ∗ 𝐿𝑒]
2 3⁄
𝐻 = [0.72 𝑚3/𝑠
1.84 ∗ 4.2]
2 3⁄
𝐻 = 0.205 𝑚 ≅ 20.5 𝑐𝑚
Si se asume una altura del dique sobre el vertedero de entrada a la cámara de derivación
de 0.55 m, la altura total del agua sobre el vertedero será de 0.84 m.
Con esta altura de carga de H = 0.84 m, el nivel de agua dentro de la caja de derivación es
84 – 9 = 75 cm, por encima de la cresta del vertedero; por lo tanto, el vertedero trabajo
sumergido y se utilizó la fórmula de Villamonte (Corcho & Serna, 1993):
𝑄 = 𝑄1 ∗ (1 − 𝑆𝑛)0.385 Ec. (5.24)
Donde Q es caudal que se requiere captar (sumergido o ahogado), Q1 es el caudal
captado si el vertedero fuera libre (no sumergido), S corresponde a sumergencia, n es el
112
exponente en la fórmula como vertedero libre. Como el caudal a captar es 310 L/s, se
calculó el caudal Q1 que entraría si el flujo fuese libre.
𝑆 =𝐻−𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠
𝐻 Ec. (5.25)
𝑆 =0.84 𝑚 − 0.09 𝑚
0.84 𝑚= 0.89
De la expresión de Villamonte se tiene:
𝑄1 =𝑄
(1−𝑆𝑛)0.385 Ec. (5.26)
0.31𝑚3
𝑠(1 − 0.891.5)0.385
= 0.62𝑚3
𝑠
De la expresión de Francis presentada por Corcho y Serna (1993) para vertedero de pared
delgada y flujo libre se tiene que:
𝑄 = 1.84 ∗ 𝐿𝑒 ∗ 𝐻3/2 Ec. (5.27)
𝐿𝑒 =𝑄
1.84 ∗ 𝐻32
𝐿𝑒 =0.62 𝑚3/𝑠
1.84 ∗ (0.84 𝑚)32
= 0.43 𝑚
𝑁𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 =𝐿𝑒
𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑎
𝑁𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 =0.43 𝑚
0.0254 𝑚= 17.2 ≅ 18 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠
𝑁𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 = 𝑁𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 − 1
𝑁𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 = 18 − 1 = 17 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠
• Verificación de la longitud de varilla mediante la expresión de vertedero lateral.
La expresión 𝑄 = 1.86 ∗ 𝐿𝑒0.9 ∗ 𝐻1.6 (Corcho & Serna, 1993) es recomendable para casos de
flujo subcrítico.
Donde Q es el caudal captado en m3/s, Le la longitud efectiva en m y H la carga sobre la
cresta en m. Si la caída fuera libre, el caudal que pasaría es de 0.607 m3/s, entonces, se
puede estimar la longitud efectiva con la fórmula de Engels:
𝐿𝑒 = (𝑄
1.86∗𝐻1.6)1/0.9 Ec. (5.28)
𝐿𝑒 = (0.62 𝑚3/𝑠
1.86 ∗ (0.84 𝑚)1.6)1/0.9 = 0.402 𝑚
113
Se observa que la diferencia entre Le calculadas es pequeña. De este modo, se adopta el
primer cálculo, además de considerar la velocidad de entrada a la rejilla prácticamente nula.
La longitud total de la rejilla es:
𝐿𝑅𝑒𝑗𝑖𝑙𝑙𝑎 = (18 ∗ 0.0254𝑚) + (17 ∗ 0.0254𝑚) Ec. (5.29)
𝐿𝑅𝑒𝑗𝑖𝑙𝑙𝑎 = 0.89 𝑚
• Dimensiones del dique
Se asume una altura del dique por debajo del vertedero de entrada a la cámara de
derivación de 0.35m que, sumado su altura sobre el vertedero de 0.55m, da una altura total
del dique de 0.90m.
• Diseño de la cámara de derivación
La cámara de derivación tuvo como dimensiones internas en planta 2.09 m X 1.60m, a fin
de permitir la facilidad del mantenimiento.
• Diseño del vertedero interno
La cámara de derivación estuvo dividida en dos compartimentos separados por un
vertedero interno. El compartimento anterior al vertedero se empleó como pre-decantador
y es el lugar donde se ubicó la tubería de limpieza de la cámara. En el compartimento
posterior se ubicó la tubería de aducción.
Se ubicó el vertedero en todo el largo de la cámara, por lo que la longitud de la cresta fue
de 2.09 m. Con base en la expresión de Corcho y Serna (1993) ,se calculó la carga sobre
el vertedero interno:
𝐻 = [𝑄
1.84∗𝐿𝑒]
2 3⁄
Ec. (5.30)
𝐻 = [0.31 𝑚3/𝑠
1.84 ∗ 2.09𝑚]
2 3⁄
𝐻 = 0.186 𝑚 ≅ 19 𝑐𝑚
Luego, la altura del vertedero interno de la cámara de derivación con referencia a la base
de la rejilla o vertedero de entrada, se expresó así: el nivel de agua dentro de la cámara
menos la altura del nivel de agua sobre el vertedero hallado.
ℎ = 0.75 𝑚 − 0.19 𝑚
ℎ = 0.56 𝑚 = 56 𝑐𝑚
• Diseño de la línea de Aducción
De acuerdo con Corcho y Serna (1993), cuando el desarenador queda cerca de la
bocatoma, de tal manera que la longitud de la tubería es L ≤ n.D, donde n debe ser menor
114
de 500 , el diseño se puede considerar como un orificio. En este caso, de acuerdo a la
topografía de terreno el desarenador se ubicó a 221.748m de la bocatoma, luego:
L ≤ n. D Ec. (5.31)
221.748m ≤ 500 ∗ D
D ≥221.748m
500
D ≥ 0.443m
Por lo tanto, para que la condición se cumpla y se pueda emplear la ecuación de orificio
sumergido, el diámetro debe ser igual o mayor a 0.443m o 443 mm.
Tal como se mencionó anteriormente, el caudal de diseño será dos veces el caudal
requerido por el distrito.
Qdis = 2 * Q = 2 * 155.04 L/s = 310 L/s
Se recomienda emplear la ecuación de orificio sumergido con un coeficiente de descarga
de 0.61.
𝑄 = 𝐶 ∗ 𝐴√2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻 Ec. (5.32)
Donde C es coeficiente de descarga de 0.61, A el área de la tubería y Q el caudal diseño
de 310 L/s. Se seleccionó el diámetro para comprobar la altura de carga sobre el centro de
la tubería necesaria para permitir el ingreso del caudal requerido. Dependiendo de las
restricciones geométricas de la obra se adoptó el diámetro para el diseño.
Considerando la condición D ≥ 0.443m, se eligió una tubería comercial de 18” RDE 41 con
diámetro interno de 457.2 mm; se tiene entonces un área de tubería, A = 0.1642 m2 y
despejando de la ecuación de orificio sumergido se tiene lo siguiente:
𝐻 =1
2∗𝑔∗ [
𝑄
𝐶∗𝐴]
2
Ec. (5.33)
𝐻 =1
2 ∗ 9.81𝑚𝑠2
∗ [0.31
𝑚3
𝑠0.61 ∗ 0.164 𝑚2]
2
= 0.490 𝑚
Se estableció este valor como altura de carga mínima sobre el centro de la tubería y se
adoptó el diámetro de 18” para el diseño de la aducción. Este contó con una válvula de
control tipo waffer para regular el caudal de la tubería de aducción y permitir cerrar el paso
del agua en el caso de una reparación aguas abajo en esta tubería.
115
• Altura mínima del agua en la cámara de derivación
La batea de la tubería de aducción quedará a 0.15m sobre el fondo de la cámara de
derivación, la altura mínima del agua en la cámara deberá ser:
𝐻𝑚í𝑛 = 𝐻 +𝐷
2+ 0.15𝑚 = 0.490𝑚 +
0.4572𝑚
2+ 0.15𝑚 = 0.87𝑚 Ec. (5.34)
• Altura normal del agua en la cámara de derivación
La base del dique se localiza a 0.15m sobre el fondo de la cámara, por lo cual altura normal
del agua en la cámara es igual a altura más la atura del dique y la lámina de agua sobre el
dique menos las pérdidas en la rejilla:
𝐻𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 = 0.15𝑚 + 0.9𝑚 + 0.19𝑚 − 0.09𝑚 = 1.15𝑚 Ec. (5.35)
• Altura del vertedero interno
La altura del vertedero interno será igual a la altura del agua en la cámara de derivación
menos la altura de carga sobre el vertedero:
𝐻𝑣𝑖 = 1.15𝑚 − 0.19𝑚 = 0.96𝑚 Ec. (5.36)
• Tubería de lavado de la cámara de captación
Se calculó la tubería de lavado de la cámara de captación considerando que debe evacuar
el caudal entrante, equivalente a 310 L/s. Para ello, se empleó la metodología de Lopez
(1995). Se consideraron los siguientes parámetros:
⎯ Altura de agua disponible: 1.2m (cota de lámina en la cámara de derivación - cota
de entrega del lavado).
⎯ Longitud de tubería 5m (tubería de lavado).
⎯ Diámetro de tubería: 10” (0.254 m).
⎯ Área de la sección de la tubería: 0.0506 m2.
⎯ Coeficiente de rugosidad de Hazen-William para Acero: C=150.
⎯ Velocidad máxima y mínima en tubería PVC: 2.0 - 0.5 m/s.
⎯ Pérdidas en la tubería de lavado (en longitud equivalente).
116
En la tabla 43 se indican los resultados para la tubería requerida en la cámara la captación.
Tabla 43 Dimensionamiento para el calculo de la tuberia.
Entrada normal: 2.5 m
Salida: 5 m
Tubería: 5 m
L.E. Total 12.5 m
Fuente. Propia
𝐽 =𝐻
𝐿.𝐸.=
1.2𝑚
12.5𝑚= 0.096𝑚/𝑚 Ec. (5.37)
𝑄 = 0.2785 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2.63 ∗ 𝐽0.54 = 0.2785 ∗ 150 ∗ 0.2542.63 ∗ 0.0960.54 = 0.320𝑚3/𝑠 Considerando un diámetro menor de 8” (0.2032m), se tiene:
𝑄 = 0.2785 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2.63 ∗ 𝐽0.54 = 0.2785 ∗ 150 ∗ 0.20322.63 ∗ 0.0960.54 = 0.178𝑚3/𝑠
Se seleccionó el diámetro de 10” que permitió evacuar el caudal de 310 L/s. La tubería es
en acero, con un tapón roscado al final que se retira para realizar la limpieza.
• Tubería de lavado del dique
Para realizar lavado del dique se empleó una tubería metálica de acero de 10”, centrada en
la base del dique. Está dispuesta atravesando el dique para descargar aguas abajo de este.
Cuenta con un tapón metálico que se debe retirar para hacer el lavado.
• Dimensiones finales de la cámara
Las dimensiones de la cámara de derivación se ajustan al espacio disponible en la obra de
toma teniendo en cuenta que el área debe ser apropiada para ingresar a la cámara para
realizar la respectiva limpieza. En este orden de ideas, las medidas de la cámara de
derivación de la bocatoma son las siguientes (Tabla 44):
Tabla 44 Dimensiones de la camara de derivacion.
DIMENSIONES DE LA CÁMARA DE DERIVACIÓN
Longitud 2.09 m
Ancho de la base 1.49 m
Ancho superior 1.49 m
Altura 1.90 m
Lado de la Tapa 0.6 m
Fuente. Propia
La cámara de derivación contó internamente con un vertedero que cumple la función de
pre-desarenador, pues el agua que ingresa a la cámara pasa por encima de este y los
117
sedimentos quedan en el primer compartimiento que cuenta con una tubería para su
evacuación. Las dimensiones del vertedero son las siguientes (Tabla 45):
Tabla 45 Dimensiones del vertedero interno.
DIMENSIONES DEL VERTEDERO INTERNO
Longitud 2.09 m
Altura 0.96 m
Espesor 0.15 m
Fuente. Propia
• Dimensiones de los muros laterales y aletas de encausamiento
Se dimensionó la bocatoma con muros para contener el caudal máximo a 25 años. En este
caso se deja dos aletas para protección y seguridad de la bocatoma, las demás se omiten
debido a que la estructura va anclada a la roca. Las aletas de la bocatoma deberán ser
bastante largas y robustas para soportar los caudales de avenidas y proteger la estructura,
puesto que deberá atravesar toda la zona de inundación (Figura 61).
Se verificó la altura de la cresta del dique en crecientes y la velocidad de las crecientes del
río Bache para el caudal máximo en un periodo de retorno de 25 años. La expresión de
Francis (Corcho & Serna,1993) indica lo siguiente:
Figura 61. Zona de captación para un caudal máximo de 25 años para el proyecto de riego Bache. Fuente: Propia
118
Figura 62. Sección de la bocatoma para el caudal máximo a 25 años del proyecto de riego.
Fuente. Propia
En la Figura 62 se presenta la sección del cauce, en el punto de ubicación de la bocatoma.
Indica la inundación en un periodo de 25 años.
𝐻 = [𝑄
1.84∗𝐿𝑒]
2 3⁄
Ec. (5.38)
𝐻 = [26.34 𝑚3/𝑠
1.84 ∗ 4.2𝑚]
2 3⁄
𝐻 = 2.26 𝑚
Velocidad media de las crecientes:
𝑉 =𝑄
𝐻∗𝐿𝑒 Ec. (5.39)
𝑉 =26.34 𝑚3/𝑠
2.26𝑚 ∗ 4.2𝑚
𝑉 = 2.7 𝑚/𝑠
La velocidad debe estar entre 0.6 y 3 m/s. teniendo en cuenta este tirante y la altura del
dique de 0.9 metros, se calcularon lo niveles del agua en dos secciones del río.
Haleta = Hdique + tirante + B. L. Ec. (5.40)
Haleta = 0.90 𝑚 + 2.26m + 0.3m = 3.46 𝑚
Figura 63. Esquema de la vista isométrica de la estructura de captación.
Fuente. Propia
119
La Figura 63 presenta un esquema de la bocatoma lateral implementada para la zona de
estudio.
5.2.11 Estudio hidráulico del desarenador del proyecto de Riego Bache.
El distrito contará con un desarenador y un sistema by pass para permitir el paso directo
del agua y poder realizar algunas reparaciones en el desarenador si es necesario. Para el
cálculo y diseño hidráulico de este, se empleó la metodología planteada por Corcho y Serna
(1993).
De acuerdo con los estudios de sedimentos realizados por el laboratorio de la Universidad
Surcolombiana (LABGAA), se establecieron los siguientes resultados.
• Condiciones de diseño del Desarenador
Tabla 46 Parámetros de diseño del desarenador.
Caudal de Diseño, Q 155.04 Lt/seg
0.155 m³/seg
Diámetro de Partículas a Remover 0.150 mm
Grado de Remoción 87.5 %
Temperatura 13.7 °C
Grado del Desarenador (n) 3
Relación Longitud - Ancho 4
Fuente. Propia
En la tabla 46 se presentan los resultados utilizados para diseñar del desarenador.
• Cálculo de la viscosidad del agua a T °C
Viscosidad del Agua a 10 °C, C10 =0.0131
Ec. (5.41)
Viscosidad del Agua a 13.7 °C, C7.15 =0.0118 cm²/seg.
• Cálculo de la Velocidad de sedimentación de la partícula Vs a T °C Según
Stokes
Ec. (5.42)
En donde d es diámetro de partículas (0.0150 cm), ps es peso específico de las partículas
(2.65 gr/cm³), p es peso específico del fluido (1 gr/ cm³), µ viscosidad cinemática del fluido
(0.0118 cm²/seg) y g es aceleración de la gravedad (981 cm/seg).
3,23
3,3310
+=
CTCCT
2)(d
u
pp
CT
gVs s
−
=
120
𝑉𝑠 =981
18∗
(2.65 − 1)
0.0118∗. 01502
• Cálculo de la Velocidad de Sedimentación Vs a T °C Según Allen Hazen
La Tabla 47 expone el tamaño de partículas según el régimen de flujo que se presente en el cauce.
Tabla 47 Relacion entre diametro de particulas y Velocidad de Sedimentacion.
Material Partículas
límite cms
Número
Reynolds
Velocidad
Sedimentación
Régimen Ley Aplicada
Grava 1 > 10.000 ≈ 100 Turbulento Newton
Arena gruesa
y media
0.10 ≈ 1000 10 Transición Allen
0.08 ≈ 660 8.3 Transición
0.05 ≈ 380 6.3 Transición
0.05 ≈ 27 5.3 Transición
0.04 ≈ 17 4.2 Transición
0.03 ≈ 10 3.2 Transición
0.02 ≈ 4 2.1 Transición
0.015 ≈ 2 1.5 Transición
Arena fina
0.010 ≈ 0.8 0.8 Laminar Stokes
0.008 ≈ 0.5 0.6 Laminar
0.006 ≈ 0.24 0.4 Laminar
0.005 < 1.0 0.3 Laminar
0.004 < 1.0 0.2 Laminar
0.003 < 1.0 0.13 Laminar
0.002 < 1.0 0.06 Laminar
0.001 < 1.0 0.015 Laminar
Fuente. (Corcho & Serna, 1993)
Según la tabla 47, para T =10 º C el diámetro de la partícula es de 0.0150 cm
Velocidad de Sedimentación = 1.5 cm/seg. Se calculó la velocidad de sedimentación
mediante la siguiente ecuación:
𝑉𝑠𝑇°𝐶 = 𝑉𝑠10°𝐶 𝑇°𝐶+23.3
33.3 Ec. (5.43)
𝑉𝑠15.7°𝐶 = 1.5 ∗13.7 + 23.3
33.3
Velocidad de Sedimentación Vs a 13.7 º C = 1.67 cm/seg
segcmVs /72.1=
121
Se seleccionó un valor promedio para la velocidad de sedimentación:
𝑉𝑠15.7°𝐶 = 1.70 𝑐𝑚/𝑠𝑒𝑔
Se asume una profundidad útil para el Desarenador H= 1.5 m
Con un borde libre en todos los de muros = 0.3 m
• Tiempo que demora la partícula en caer al fondo
𝑡 =𝐻
𝑉𝑠=
150𝑐𝑚
1.70𝑐𝑚/𝑠𝑒𝑔= 88.24 𝑠𝑒𝑔 Ec. (5.44)
Cálculo del tiempo de retención “a”
Tabla 48 . Valores de a/t - Tiempo de retención "a"
Condiciones Remoción 50% Remoción 75% Remoción 87,5%
Máximo Teórico 0.500 0.750 0.875
Depósitos con muy buenos deflectores 0.730 1.520 2.370
Depósitos con Buenos deflectores 0.760 1.660 2.750
Depósito con deficientes deflectores o
sin ellos
1.000 3.000 7.000
Fuente. (Corcho & Serna, 1993)
La Tabla 48 expone las condiciones de sedimentos y el grado de remoción de 87.5% a/t =
2.750.
Donde a es el periodo de retención, t es el tiempo de sedimentación. Por lo tanto, a = 2.750
* t = 2.75*88.24= 242.66 s = 4.04 min.
Cálculo de la Capacidad del Desarenador “C”
C = Q (𝒎𝟑/𝒔)* a = 0.155 (𝒎𝟑/𝒔)* 242.66 s = 37.61 m³ Ec. (5.45)
Cálculo de la Superficie del Desarenador perteneciente a la zona de Sedimentación
“As”
As = C/H = 37.61 m³/ 1.5 m = 25.07 m² Ec. (5.46)
Se comparó la superficie disponible con la requerida:
Areq = Q (𝒎𝟑/𝒔 ) / Vs (m/s) = 0.155 (𝒎𝟑/𝒔) / 0.0170 m/s = 9.11 m²
As > Areq
25.07 m² > 9.11 m²
Cálculo de las dimensiones de la zona de sedimentación “L” y “b”
Relación Longitud – Ancho: 4 Ec. (5.47)
122
As = L * b L=4b
Reemplazando L
As = 4b*b
As =4b²
b = (As/4) ^½ = (23.67/4) ^½= 2.43 m ≈ b = 2.5 m
L = 4b
L = 4*2.5 m
L = 10.0 m
Por construcción, se adoptaron las medidas b: 2.5 m y L: 10.0 m, las cuales cumplen con
la condición de área.
As = b*L
As = 2.5 m * 10.0 m
As = 25 m2
Cálculo de la carga Hidráulica Superficial del Tanque “q” (m³/ m²-dia)
q = Qd (m³/seg)/As = 0.155 (m³/s)* 86400 / 25 m2 = 535.68 m³/ m²-dia Ec. (5.48)
Cálculo del volumen de la zona de sedimentación “Vzs”
Vzs = L* b* H Ec. (5.49)
Vzs = 37.5 m³
Zona de lodos
La capacidad de la tolva no debe ser inferior al 20% del volumen de la zona de
sedimentación (Corcho & Serna, 1993):
0.2 * Vzs = 0.2 * 37.5 m³ = 7.5 m³ Ec. (5.50)
Se utilizó una tolva de una sola pendiente en el sentido del flujo y una pendiente transversal
al flujo. Se seleccionó una altura de la tolva de lodos (Htl = 0.6 m) para cumplir la condición
de capacidad de la tolva, de este modo, el volumen de la tolva de lodos es:
Vtl = As * Htl / 2 = 25 m2 * 0.6m / 2 = 7.5 m³ Ec. (5.51)
Con esta altura de la tolva de lodos, la pendiente longitudinal de la tolva es de 6.0% y la
transversal del 4.0 %. Se consideran pendientes adecuadas para facilitar el deslizamiento
de los sedimentos hacia el desagüe y facilitar la limpieza de la tolva.
Diseño de la pantalla deflectora
La pantalla deflectora se ubicó a la entrada de la zona de sedimentación.
Se seleccionó como velocidad máxima = 0.20 m/seg (velocidad de paso del agua).
Cálculo del área efectiva de los orificios
Ae= Qd (m³/seg) / Vmáx (m/seg) = 0.155 m³/s / 0.2 m/s = 0.775 m² Ec. (5.52)
El alto de la pantalla será igual al alto de la zona de entrada. Se sugiere tomar una altura
igual a un tercio de la altura de zona de sedimentación.
Alto de la pantalla deflectora = Hzs/3 = 1.5m / 3 = 0.5 m Ec. (5.53)
123
El largo sugerido es un tercio o la mitad del ancho de la zona de sedimentación, pero dado
que se requiere un área efectiva suficiente para que la velocidad de paso a través de los
orificios sea máximo de 0.2m, se empleó todo el ancho de la zona de sedimentación.
Largo de la pantalla deflectora = Bzs = 2.5 m
Los orificios serán rectangulares de 0.20m de ancho x 0.25m de alto separados entre sí
0.1m. Son un total de 16 orificios distribuidos en todo el ancho de la entrada a la zona de
sedimentación.
Se verificó la cantidad de orificios requeridos:
Área Orificio Ao = 0.2m * 0.25m = 0.05 m² Ec. (5.54)
Número de orificios requeridos = Ae/Ao = 0.775 m²/ 0.05 m² = 15.5 ~ 16 orificios.
Se cumplió con la cantidad de orificios requeridos y, por lo tanto, con el criterio de la
velocidad máxima del agua a través de los orificios de 0.2 m/s.
Vel = Q/A =0.155 m³/s / (0.05 m² * 16) = 0.193 m/s.
Las dimensiones son:
⎯ Espesor de la pantalla = 0.2m.
⎯ Altura de la pantalla = 0.65m + Borde libre = 0.65m + 0.3m = 0.95m.
⎯ Largo de la pantalla = 2.5 m.
Vertedero de Excesos
Dado que la bocatoma se diseñó con el doble del caudal requerido por el distrito para evitar
captar menos de este caudal y que se diseñó la línea de aducción para el doble del caudal
requerido, el vertedero de excesos del desarenador será la estructura donde se separe el
excedente de agua con el objetivo de separar el caudal requerido para el distrito. El
excedente será devuelto al cauce por la tubería de desagüe. Por este motivo, este vertedero
se diseñó para evacuar un caudal igual al requerido por el distrito, es decir, 0.155 m³/s.
Se empleó la fórmula de Francis para vertederos de pared delgada. Se seleccionó la lámina
de agua sobre la cresta del vertedero “H” y se calculó la longitud del vertedero “L”.
Q = C * L * H3/2 Ec. (5.55)
Se asume H=0.2m
C=1.84
L =Q
CxH3 2⁄
L =0.155 m3/seg
1.84x0. 23 2⁄
L= 0.94 m, se adopta L = 1.0m
124
Velocidad del fluido sobre el vertedero de excesos
V = Q / (L* H) Ec. (5.56)
V = 0.155m³/s /(1.0 m * 0.2m) = 0.77 m/seg
Largo de la cámara de excesos
Se calculó el largo de la cámara de salida mediante las ecuaciones de tiro parabólico:
𝑦 =1
2𝑔 ∗ 𝑡2 Ec. (5.57)
Despejando, 𝑡 = √2𝑦
𝑔
Para el caso, y es la profundidad de la cámara de excesos, se adopta 0.6m y se tiene:
𝑡 = √2 ∗ 0.6𝑚
9.81𝑚/𝑠2= 0.35 𝑠
𝑥 = 𝑣0 ∗ 𝑡
𝑥 = 0.98𝑚
𝑠∗ 0.35 𝑠 = 0.28𝑚
Se seleccionó una longitud para la cámara de excesos de 0.5 m y se estableció una
pendiente del 2% en el fondo para permitir el paso del flujo a través de la tubería que se
conecta a la cámara de salida de sedimentos.
Cálculo de cámara de entrada o de aquietamiento
La longitud y la altura de la cámara de entrada serán las mismas de la pantalla deflectora
que se ubica al final de esta cámara. Además, el ancho será igual al largo de la cresta del
vertedero de excesos que se localiza en uno de los lados.
Longitud = L = 1.0 m
Ancho = B = 2.5 m
Profundidad = 0.6 m
Cálculo de Pantallas de Entrada y Salida (Sólidos Suspendidos)
Se diseñaron dos pantallas de sólidos suspendidos
La pantalla de entrada se ubicará a L/4 de inicio de la zona de sedimentación, siendo L la
longitud de la zona de sedimentación:
L/4 = 10.0m / 4 = 2.5 m Ec. (5.58)
Dimensiones de la pantalla de sólidos No.1.
Alto = H/2 + BL = (1.5 m/2) + 0.3m = 1.05 m
125
Largo = B = 2.5 m
Espesor = 0.2 m
La pantalla de salida se ubicará a 15Hv antes del final de la zona de sedimentación, siendo
Hv la altura de lámina de agua sobre el vertedero de salida.
15Hv = (10 m * 15)/100 = 1.5m
Dimensiones dela pantalla de sólidos No.2
Alto = 1.0 m
Largo = 2.5 m
Espesor = 0.2 m
Cálculo del Vertedero de Salida
Se utilizará un vertedero en todo el ancho del desarenador. Se diseñó a partir de la fórmula
de Francis:
Q = C * b * H3/2 Ec. (5.59)
C = coeficiente para vertederos de pared delgada = 1.84
H = (Q/(c*b))2/3 = (0.155 m³/seg / (1.84 * 2.5 m))2/3 = 0.10 m ≈ 10 cm
Velocidad de flujo sobre el Vertedero de Salida
V = Q / (b* H) Ec. (5.60)
V = 0.155 m³/seg / (2.5m * 0.1m)= 0.62 m/seg
Largo de la cámara de salida
Se calculó el largo de la cámara de salida mediante las ecuaciones de tiro parabólico:
𝑡 = √2𝑦
𝑔 Ec. (5.61)
Donde, t es el tiempo de caída, y la altura y g la gravedad. Para el caso, y es la profundidad
de la cámara de salida que se adopta igual a 0.6m y se tiene:
𝑡 = √2 ∗ 0.6𝑚
9.81𝑚/𝑠2= 0.35 𝑠
𝑥 = 𝑣0 ∗ 𝑡
𝑥 = 0.62𝑚
𝑠∗ 0.35 𝑠 = 0.22 𝑚
Se eligió una longitud para la cámara de salida de 0.5 m y se estableció una pendiente del
2% en el fondo para permitir el flujo a través de la tubería de salida.
126
Tubería de lavado del desarenador
Se realizó el cálculo de la tubería de lavado del desarenador considerando un tiempo de
lavado aproximado de media hora. Se calculó mediante la metodología de Lopez (1995).
Se consideraron los siguientes parámetros:
⎯ Altura de agua disponible: 9.5 m (cota de lámina de agua en el desarenador - cota
de entrega del lavado).
⎯ Longitud de tubería de lavado: 50m (según perfil topográfico del lavado).
⎯ Diámetro de tubería: 8” (0.208 m).
⎯ Área de la sección de la tubería: 0.033 m2.
⎯ Coeficiente de rugosidad de Hazen-William para PVC: C=150.
⎯ Velocidad máxima y mínima en tubería PVC: 2.0 - 0.5 m/s.
⎯ Pérdidas en la tubería de lavado (en longitud equivalente).
En la tabla 49 se presentan los resultados dimensionales del desarenador para la zona de
estudio.
Tabla 49 . Dimensionamiento para el calculo de la tuberia Lavado.
Entrada normal: 2.5m
Válvula waffer: 10m
Te cambio de dirección: 10m
Salida: 5m
Tubería: 50m
L.E. Total 77.5m
Fuente. Propia
𝐽 =𝐻
𝐿.𝐸.=
9.5 𝑚
77.5𝑚= 0.12𝑚/𝑚 Ec. (5.62)
𝑄 = 0.2785 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2.63 ∗ 𝐽0.54 = 0.2785 ∗ 150 ∗ 0.2082.63 ∗ 0.120.54 = 0.213𝑚3/𝑠
El coeficiente de descarga de la tubería será:
𝐶𝑑 =𝑄
𝐴𝑜 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻=
0.213𝑚3/𝑠
0.073 𝑚2 ∗ √2 ∗ 9.81𝑚/𝑠2 ∗ 9.5𝑚= 0.213
El tiempo de vaciado será:
𝑡𝑣𝑎𝑐𝑖𝑎𝑑𝑜 =2 ∗ 𝐴𝑠
𝐶𝑑 ∗ 𝐴𝑜 ∗ √2 ∗ 𝑔∗ 𝐻1 2⁄ =
2 ∗ 10.0𝑚 ∗ 2.5𝑚
0.213 ∗ 0.073 𝑚2 ∗ √2 ∗9.81𝑚
𝑠2
∗ 9.51 2⁄ = 2237.5𝑠
𝑡𝑣𝑎𝑐𝑖𝑎𝑑𝑜 = 37.2𝑚𝑖𝑛
127
El tiempo de vaciado del desarenador es adecuado por lo tanto se adopta el diámetro de
tubería seleccionado (8”).
Tubería de excesos del desarenador
La tubería de excesos parte de la cámara de exceso y se conecta con la tubería de lavado.
Se realizó el cálculo de esta tubería considerando que debe evacuar el caudal excedente
captado en la bocatoma, este equivale a 155 L/s. Se empleó la metodología de Lopez
(1995). Se utilizaron los siguientes parámetros:
⎯ Altura de agua disponible: 3m (cota de entrada de agua a la tubería de excesos -
cota de entrega del lavado).
⎯ Longitud de tubería: 60m (tubería de excesos y lavado).
⎯ Diámetro de tubería: 12” (0.3048 m) .
⎯ Área de la sección de la tubería: 0.073 m2
⎯ Coeficiente de rugosidad de Hazen-William para PVC: C=150
⎯ Velocidad máxima y mínima en tubería PVC: 2.0 - 0.5 m/s.
⎯ Pérdidas en la tubería de lavado (en longitud equivalente):
Tabla 50 . Dimensionamiento para el calculo de la tuberia Excesos.
Entrada normal: 2.5m
Te dirección normal: 10m
Codo gran radio (x 2): 10m
Salida: 5m
Tubería: 60m
L.E. Total 87.5m
Fuente. Propia
𝐽 =𝐻
𝐿.𝐸.=
3𝑚
87.5𝑚= 0.034𝑚/𝑚 Ec. (5.63)
𝑄 = 0.2785 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2.63 ∗ 𝐽0.54 = 0.2785 ∗ 150 ∗ 0.30482.63 ∗ 0.0340.54 = 0.295𝑚3/𝑠
Considerando un diámetro menor de 10” (0.254m), se tiene:
𝑄 = 0.2785 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2.63 ∗ 𝐽0.54 = 0.2785 ∗ 150 ∗ 0.2542.63 ∗ 0.0340.54 = 0.183𝑚3/𝑠
Se selecciona el diámetro de 10” que permite evacuar el caudal de 155 L/s.
128
Figura 64. Esquema de la vista isométrica de la estructura del desarenador.
Fuente. Propia
En la Figura 64 se indica un esquema del desarenador seleccionado para la zona de
estudio.
5.2.12 Estudio de modelamiento hidráulico de la red de conducción y distribución del proyecto.
Se diseñó un trazo preliminar de la red de conducción y distribución basándose en imagen
satelital (Google Earth), cartografía existente y la información recolectada en campo.
Es meritorio resaltar que gracias a la de la planimetría, se determinaron con exactitud las
coordenadas a lo largo de dicha conducción, lo que permitió establecer la longitud del
proyecto (Longitud: 19 km).
Figura 65. Localización del proyecto de riego.
Fuente. Propia
129
Figura 66. Trazado de la red de conducción y distribución del proyecto.
Fuente. Propia
Las Figuras 65 y 66 presentan el área de cubrimiento del proyecto de riego en donde se
diseñó la red de conducción y distribución del distrito.
5.2.12.1 Simulación de la línea de Conducción principal y secundaria.
Figura 67. Trazado de la red de conducción y distribución del proyecto.
Fuente. Propia
Para realizar un correcto dimensionamiento de la red de distribución que permita la
selección adecuada de los diámetros, se sometió el diseño al análisis mediante el software
EPANET, considerando la velocidad, pérdidas menores, rugosidad y relación diámetro
espesor (RDE) (Figura 67).
130
EPANET permite calcular
⎯ El caudal que circula por cada una de las conducciones.
⎯ La presión en cada uno de los nudos.
⎯ El nivel de agua en cada tanque.
⎯ Perdida de carga de tubería Pvc.
⎯ La concentración de diferentes componentes químicos a través de la red.
⎯ El tiempo de permanencia del agua en las tuberías. ⎯ La procedencia del agua en cada punto de la red.
Una vez realizado el trazado de la red, se calcularon los diámetros pertinentes a cada tramo
de tubería con su respectivo RDE. Se ejecutó la simulación teniendo en cuenta que, a cada
usuario del distrito, debe llegar una presión mínima necesaria para el funcionamiento de un
sistema de riego.
Una vez definido el módulo de riego de 0.76 lps/Ha, se realizó, por medio del programa antes mencionado, la simulación para 192 usuarios y un área total de 204 Has.
5.2.12.2 Dimensionamiento de las redes de conducción y distribución.
Para garantizar la entrega de agua apta para riego con condiciones de caudal y presión
adecuadas para el buen funcionamiento del riego intrapredial (aspersión, microaspersión y
goteo), se sometió la red de conducción y distribución a una evaluación hidráulica. Se
analizó su comportamiento y se verificó el cumplimiento de las condiciones mínimas para
un funcionamiento óptimo.
Por sus características químicas, físicas y mecánicas, se estableció que el material
seleccionado para la red de conducción y distribución es el polivinilo de cloruro PVC, puesto
que es el material más adecuado y utilizado para el transporte de agua.
Por lo anterior, se presentaron las características de la tubería seleccionada según sus
propiedades físicas, químicas e hidráulicas (Tabla 51).
131
Tabla 51 . Características tubería de PVC
Mat
eria
l Propiedades
Hidráulicas
Mecánicas
Físicas
Químicas
Po
liclo
ruro
de
Vin
ilo
PV
C
Menor pérdida de carga, debido a la
lisura de su superficie interior.
Inexistencia de
depósitos e incrustaciones en la sección interior.
Mayor caudal para el mismo valor de diámetro exterior
Mejor comportamiento frente al golpe de ariete, debido a su
baja celeridad.
Resistencia a altas Presiones internas.
Excelente
comportamiento frente a las cargas de aplastamiento
Elevadas tensiones de diseño,
haciendo posible un espesor menor.
Ligereza que facilita
transporte, manipulación e
instalación.
Uniformidad del sistema (tubos y accesorios) en
un mismo material
Inertes e inocuas, permiten la conservación de las
propiedades del agua
Estabilidad química del material que impide su
descomposición.
Ausencia de oxidación y corrosión.
Alta resistencia al fuego.
Autoextinguibles. No se
funden formando gotas de material en combustión
Fuente. Propia
La tubería PVC garantiza una duración del proyecto de más de 20 años sin mantenimiento,
puesto que no se corroe, ni oxida. Una de las ventajas más relevantes es la disponibilidad
en el mercado y su bajo costo y facilidad de instalación en comparación con otros materiales
como acero y aluminio.
Se planteó captar un caudal de 310.08 l/s, mediante una bocatoma lateral. El agua captada
será conducida por tubería de 20” hasta un desarenador de tipo convencional para extraer
la mayor parte del sedimento grueso que transporte el agua. A partir del desarenador se
conduce en una tubería de 18”, 14”, 8”, 6”, 4”, 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1” y ¾” a la red de
distribución. Los RDE de tubería, usados en el diseño, varían desde RDE 41 hasta RDE
13.5 y RDE 11, de acuerdo a la presión estática a soportar.
En la figura 68 se presenta la red de simulación en el software EPANET seleccionada para
el área de estudio.
132
Figura 68. Diseño de la red de conducción con los diámetros de tubería PVC para el proyecto.
Fuente. Propia
5.3. Objetivo 3: Proponer la mejor alternativa de riego para la región.
5.3.1 Evaluación de alternativas tecnológicas de riego (Aspersión, microaspersión y goteo).
Para evaluar cada una de las tecnologías de riego, se realizó el diseño intrapredial con base
en los cultivos establecidos en la Tabla 52. Se seleccionaron los sistemas de riego
presurizados, ya que estos presentan considerables ventajas respecto a los sistemas de
riego por superficie y garantizan un mejor servicio a los usuarios y una mayor eficiencia en
la distribución y aplicación, además, exige un trabajo más técnico en cuanto a
mantenimiento y operación.
Se determinó el sistema de riego intrapredial basándose en el tipo de cultivo, la pendiente
de la parcela, las condiciones de suelo y la demanda neta de agua que depende del área
de cada predio.
Según los cultivos seleccionados, se estableció la tecnología de riego más adecuada y
eficiente para el proyecto, según Pereira, Arturo, Picornell y Martin, (2010) el riego es un
componente esencial para el desarrollo agrícola en nuestra región, por eso se hace
necesario la incorporación de avances tecnológicos en riego, principalmente en diseños y
proyectos de regadío que permita el funcionamiento correcto y el manejo adecuada del
recurso hídrico. Se realizó un análisis de los predios que conforman el proyecto y se
identificaron las características similares (información del EOT suministrada por el
municipio).
133
Tabla 52 . Clasificación de tecnologías de riego según el tipo de cultivo
Tipo Cultivo Sistema De Riego
1 Pasifloras Microaspersión
2 Frijol Goteo
3 Café Microaspersión y Aspersión
Fuente. Propia
Predio 1
El sistema de riego seleccionado para el predio 1 corresponde a microaspersión, evaluado
en el cultivo pasiflora donde se fundamenta en los criterios suministrados por Pereira et al.,
(2010). Según el ICA (2011) es importante implementar un riego con esta tecnología para
cultivo de pasiflora porque permite que la uniformidad del riego sea adecuada.
A continuación, se exponen las características del emisor seleccionado para el riego en el
predio antes mencionado (Tabla 53).
Tabla 53 . Micro aspersor seleccionado
Unidad de Riego
Microaspersor Referencia importador
MICROASPERSOR PAVCO AUTOCOMPENSADO
DAN JET - PC AUTOCOMPENSADO
NAANDANJAIN
Color Boquilla Diámetro Boquilla Color Bailarina
Negro 3 m Negro
Caudal Diámetro Húmedo Presión de Trabajo
0,005 l/s 3 m 14,77 m
Fuente. Propia
La Figura 69 presenta el emisor seleccionado para el método de riego por microaspersión.
Figura 69. Microaspersor DAN-JET PC seleccionado parcela tipo 1.
Fuente. Irrigation, 2014
134
Una vez seleccionada la unidad de riego, se calculó la cantidad de emisores necesarios
para regar el número de árboles incluidos en el área perteneciente al predio.
Teniendo en cuenta el caudal del microaspersor y el caudal disponible en el predio, se
obtuvo el número de unidades que pueden funcionar al mismo tiempo. Además, se
estableció la distribución de posiciones en el área y el número de turnos o sectores de riego
necesarios para regarla (Tabla 54).
Tabla 54 . Datos del sistema de riego por microaspersion predio 1
Sistema de Riego
Modalidad Operación Distribución
Microaspersión Móvil EP=5m EL =4m
Total de Posiciones Posiciones por Sector de riego
Sectores de riego
476 144,0 4
Fuente. Propia
Figura 70. Detalle posiciones de riego predio 1.
Fuente. Propia
En la Figura 70 se presenta el esquema de distribución de los emisores en el predio según
la distancia de lateral.
Requerimientos del cultivo
Se realizaron los cálculos de requerimientos del cultivo para la serie de suelos en la cual se
encuentra el predio. Se tomaron como base los resultados obtenidos en el informe de
laboratorio de suelos presentado por la Universidad Surcolombiana (LABGAA). Los cuales
se obtienen la frecuencia y tiempo de riego, verificando que se cumpla la condición de riego
requerido.
135
Tabla 55 . Requerimiento de cultivo predio 1
REQUERIMIENTO DEL CULTIVO
Módulo de Riego (l/s ha)
0,76 MICROASPERSOR AUTOCOMPENSADO
TOTAL DE Ha. 1 Caudal
0,0053
l/s
Diámetro Húmedo
1,5 Radio (m)
Caudal
0,76
l/s
3 Diámetro (m)
Presión de Trabajo
21,00 PSI
14.76 m
Área Húmeda del Aspersor
7,07 m2
CULTIVO LULO
Umbral de Riego o Nivel de Agotamiento
50 % LAMINA NETA LN # microaspersores 476
Profundidad Efectiva 600 mm 26,97 mm # microaspersores x turno 144
Capacidad de Campo 12,1 % 269,70 𝑚3 / Ha EP (m) 5,00
Densidad Aparente 1,55 gr/𝑐𝑚3 LAMINA BRUTA LB EL (m) 4,00 Punto de marchitez permanente 6,3 % 31,73 mm Área de Aplicación UR 7,07
Eficiencia de Sistema de Riego 85 % 317,29 𝑚3 / Ha Sectores de Riego 4,0
Fuente. Propia
Cálculo lámina neta
𝐿𝑁 = (𝐶𝐶−𝑃𝑀𝑃
100×𝐷𝑎×𝑃𝑒×𝐹𝑎
𝐷.𝑎𝑔𝑢𝑎 ) Ec. (5.64)
𝐿𝑁 =
12,1% − 6.3%100 × 1.55gr/𝑐𝑚3 × 600𝑚𝑚 × 50% =
1 26,97𝑚𝑚
Calculo lámina bruta
𝐿𝐵 =𝐿𝑁
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎=
26,97𝑚𝑚
85%= 31,73 𝑚𝑚 Ec. (5.65)
136
Tabla 56 . Calculo frecuencia de riego en el predio 1
FRECUENCIA DE RIEGO
LAMINA BRUTA LB 31,73 mm Para 1000 m2
LAMINA BRUTA LB Área Microaspersor
0,22 mm Para 7,07 m2
Caudal UR (LPH) Área de Aplicación UR
Intensidad Aplicación UR (mm/hr) UC (mm/día)
FR (días)
19 7,0686 2,69 3,3 8,17
Fuente. Propia
Considerando el mes más crítico de evapotranspiración presente en la Tabla 56, se calculó
el UC (mm/día) Uso consultivo para evaluar en el cultivo de lulo.
𝑈𝐶 =𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑡𝑟𝑎𝑠𝑛𝑝𝑖𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑚𝑒𝑠 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑜
𝑑𝑖𝑎𝑠 (𝑀𝑒𝑠 𝑠𝑒𝑝𝑡𝑖𝑒𝑚𝑏𝑟𝑒)=
99.08 𝑚𝑚
30 𝑑𝑖𝑎= 3.3 𝑚𝑚/ℎ𝑟 Ec. (5.66)
𝐼𝐴 =𝑄
𝐴𝐴=
19
7,0686= 2.69 𝑚𝑚/ℎ𝑟 Ec. (5.67)
𝐹𝑅 =𝐿𝑁
𝑈𝐶=
26,97
3.3= 8.17 𝑑𝑖𝑎𝑠 Ec. (5.68)
Tabla 57. Chequeo tiempo de riego vs frecuencia en el predio 1
Tiempo de Riego por sector (hr)
Tiempo Total de Riego (hr)
Jornada de Riego (hr)
Tiempo Total de Riego
(Días)
Chequeo (Tiempo total de riego < FR)
11,80 47,22 18 2,6 OK
Fuente. Propia
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜 =𝐿𝐵
𝐼𝐴=
31,73
2.69= 11,80ℎ𝑟 Ec. (5.69)
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 × 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 = 11.80 × 4 = 47,22
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜
𝑗𝑜𝑟𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜=
47,22
18= 2.6
Predio 2
El sistema de riego seleccionado es goteo y el cultivo evaluado es frijol. Es importante un
riego por goteo ya que permiten la aplicación de caudales controlados, asegurando un
mejor acoplamiento de la aplicación del riego con las necesidades hídricas de los cultivos.
Según Pereira et al., (2010) define el riego por goteo con una mayor eficiencia de aplicación,
ya que permite que su cobertura este directamente dirigido a la planta.
137
En la Tabla 58 se presentan las características del gotero seleccionado para el riego en el
predio antes mencionado:
Tabla 58 . Goteo seleccionado
Unidad de Riego
Goteo Referencia importador
Goteo AUTOCOMPENSADO GOTERO EN LINEA PCJ-
AUTOCOMPENSADO
NETAFIM
Color Boquilla Diámetro Boquilla Color Bailarina
Gris 1.2 Negro Caudal Diámetro Húmedo Presión de Trabajo
0.0011 l/s 1.6 21.08 m
Fuente. Propia
Figura 71. Gotero en línea PCJ seleccionado parcela tipo 2.
Fuente. Irrigation, 2014
La Figura 71 indica el emisor seleccionado, según recomendaciones presentadas en el
catálogo de irrigaciones.
Requerimientos del cultivo
Se realizaron los cálculos de requerimientos del cultivo para la serie de suelos. Este cálculo
se basó en los resultados expuestos en el informe de laboratorio de suelos de la Universidad
Surcolombiana (LABGAA). Los cuales se obtienen la frecuencia y tiempo de riego,
verificando que se cumpla la condición de riego requeridos.
A continuación, se presenta el resumen para el cálculo requeridos según el cultivo y método
de riego seleccionado (Tabla 59).
138
Tabla 59 . Requerimiento de cultivo predio 2
REQUERIMIENTO DEL CULTIVO
Módulo de Riego (l/s ha)
0.87 GOTERO AUTOCOMPENSADO
TOTAL DE Ha. 5.7 Caudal
0,0011
l/s
Diámetro Húmedo
0.8 Radio (m)
Caudal
5
l/s
1.6 Diámetro (m)
Presión de Trabajo
30 PSI
21.08 m
Área Húmeda del Gotero
2.0 m2
CULTIVO FRIJOL
Umbral de Riego o Nivel de Agotamiento
50 % LAMINA NETA LN # goteros 8700
Profundidad Efectiva 450 mm 24.26 mm # goteros x turno 2175
Capacidad de Campo 12,8 % 242.6 𝑚3 / Ha EP (m) 3,00
Densidad Aparente 1,54 gr/𝑐𝑚3 LAMINA BRUTA LB EL (m) 4,00 Punto de marchitez permanente 5,8 % 26.9 mm Área de Aplicación UR 12
Eficiencia de Sistema de Riego 90 % 269.0 𝑚3 / Ha Sectores de Riego 4,0
Fuente. Propia
Cálculo lámina neta
𝐿𝑁 = (𝐶𝐶−𝑃𝑀𝑃
100×𝐷𝑎×𝑃𝑒×𝐹𝑎
𝐷.𝑎𝑔𝑢𝑎 ) Ec. (5.70)
𝐿𝑁 =
12,8% − 5.8%100 × 1.54gr/𝑐𝑚3 × 450𝑚𝑚 × 50% =
1 24,26𝑚𝑚
Calculo lámina bruta
𝐿𝐵 =𝐿𝑁
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎=
24.26𝑚𝑚
90%= 26,9 𝑚𝑚 Ec. (5.71)
Tabla 60 . Calculo frecuencia de riego en el predio 2
FRECUENCIA DE RIEGO
LAMINA BRUTA LB 26.9 mm Para 1000 m2
LAMINA BRUTA LB Área Gotero
00743 mm Para 2.0 m2
139
Caudal UR (LPH) Área de Aplicación UR
Intensidad Aplicación UR (mm/hr) UC (mm/día)
FR (días)
4.0 1.02 0.33 3,3 8,17
Fuente. Propia
Considerando el mes más crítico de evapotranspiración, se sacó el UC (mm/día) Uso
consultivo para evaluar en el cultivo de Frijol. (Tabla 60)
𝑈𝐶 =𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑡𝑟𝑎𝑠𝑛𝑝𝑖𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑚𝑒𝑠 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑜
𝑑𝑖𝑎𝑠 (𝑀𝑒𝑠 𝑠𝑒𝑝𝑡𝑖𝑒𝑚𝑏𝑟𝑒)=
99.08 𝑚𝑚
30 𝑑𝑖𝑎= 3.3 𝑚𝑚/ℎ𝑟 Ec. (5.72)
𝐼𝐴 =𝑄
𝐴𝐴=
4,0
1.02= 3,92 𝑚𝑚/ℎ𝑟 Ec. (5.73)
𝐹𝑅 =𝐿𝑁
𝑈𝐶=
24.26
3.3= 7.35 𝑑𝑖𝑎𝑠 Ec. (5.74)
Tabla 61. Chequeo tiempo de riego vs frecuencia en el predio 2
Tiempo de Riego por sector (hr)
Tiempo Total de Riego (hr)
Jornada de Riego (hr)
Tiempo Total de Riego
(Días)
Chequeo (Tiempo total de riego < FR)
6,8 27,5 18 1,5 OK
Fuente. Propia
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜 =𝐿𝐵
𝐼𝐴=
26,9
3,9= 6,89ℎ𝑟 Ec. (5.75)
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 × 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 = 6,89 × 4 = 27,58
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜
𝑗𝑜𝑟𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜=
27,58
18= 1,53 ℎ𝑟
Predio 3
El sistema de riego seleccionado para el predio corresponde a aspersión y el cultivo es café.
Este riego es una tecnología nueva en algunos lugares y es usado en zonas que tienen
problemas asociados a la deficiencia hídrica y a problemas en su distribución de lluvias.
Entre los tipos de riego existentes, los más utilizados son los de aspersión (pívot central y
autopropulsado), para este caso se presenta aspersión de bajo caudal en cultivo de café.
Se presenta el riego por aspersión ya que según Pereira et al., (2010) el manejo se da en
cultivos de frutales, víveres , hostilizas y demás cultivos que permita una acogida y
eficiencia adecuada para los cultivos.
La Tabla 62 presenta las características del aspersor seleccionado para el riego en el predio
antes mencionado:
140
Tabla 62 . Aspersor seleccionado en el predio 3
Unidad de Riego Aspersor LF 1200
Caudal
0,080
l/s
Diámetro Húmedo
20
m
Presión de Trabajo
25,0 PSI
17,58 m
Fuente. Propia, 2019
Figura 72. Aspersor LF1200 seleccionado parcela tipo 3.
Fuente. Rain Bird, 2016
Figura 73. Detalle conexión aspersor parcela tipo 3.
Fuente. Propia
En las Figuras 72 y 73 indica la selección del aspersor y la ubicación de este en campo,
teniendo en cuenta los accesorios para su instalación.
141
Tabla 63 . Distribucion del cultivo en el predio 3
Cultivo Forma de siembra Distribución de siembra Densidad de siembra (Árbol/Ha)
CAFE Rectangular 1.5 m x 1.5 m 4444
Fuente. Propia
Según el caudal del aspersor y el caudal disponible en el predio se obtienen el número de
unidades que pueden funcionar al mismo tiempo, además se establece la distribución de
posiciones en el área y el número de turnos necesarios para regarla, estos resultados se
comprobaran más adelante.
Tabla 64 . Datos del sistema de riego por aspersion en el predio 3
Sistema de Riego
Modalidad Operación Distribución
Aspersión Fijo EP = 9.5 m, EL = 9 m
Total, de Posiciones Posiciones por Turno de riego
Turnos de Riego
117 25 5
Fuente. Propia
En la selección del aspersor se indican los esquemas que permiten observar la forma de
riego dependiendo del número de hectáreas. Tomando estos esquemas, la ubicación de la
toma predial y la cantidad de unidades de riego, se pueden inferir las posiciones necesarias
del aspersor para alcanzar un riego uniforme en el área del predio, teniendo en cuenta el
diámetro húmedo del aspersor y procurando que se presenten los traslapes suficientes.
Tabla 65 . Datos del espaciamiento maximo permisible en el predio 3
DATOS BÁSICOS
Modalidad: Aspersión Huerto: Predio_3 Sector de Riego (SR) Nº:
Unidad de Riego: (UR)
Modelo:
Aspersor LF 1200
PSI: 25 Q (GPM): 1,268 Húmedo (m): 20
Forma Principal sistema de
riego:
Cuadrado
Vel. Viento (km/hr):
7,2 km/hr
Fuente. Propia
Se seleccionó el espaciamiento teniendo en cuenta la topografía del terreno. Se garantizó
la distribución uniforme por parte del aspersor, se realizó el cálculo con diferentes métodos,
y se seleccionó el método del criterio gráfico. El resultado es un espaciamiento de EL=9.5
m y EP= 9 m.
142
Cálculo del grado o velocidad de aplicación
Se realizó el cálculo del grado de aplicación con el espaciamiento seleccionado, dicho grado
debe ser menor a la infiltración básica, en caso contrario, se genera escorrentía y un mal
desarrollo del cultivo.
Requerimientos del cultivo
Se realizaron los cálculos de requerimientos del cultivo para la serie de suelos en la que se
encuentra el predio. Se tomaron como base los resultados de laboratorio, con los que se
obtuvo la frecuencia y el tiempo de riego. Se verificó que la frecuencia sea mayor al tiempo
de riego. (Tabla 66)
Tabla 66 . Datos para el calculo de requerimiento del cultivo en el predio 3
REQUERIMIENTO DEL CULTIVO
Módulo de Riego (l/s ha)
0,76 Aspersor LF 1200
TOTAL DE Ha. 1
Caudal
0,08
l/s
Diámetro Húmedo
10 Radio (m)
Caudal
2
l/s
20 Diámetro (m)
Presión de Trabajo
25,00 PSI
17,58 m
Área Húmeda del Aspersor
314,16 m2
Fuente. Propia
Tabla 67 . Requerimiento del cultivo en el predio 3
REQUERIMIENTO DEL CULTIVO
Umbral de Riego o Nivel de Agotamiento
40 % LAMINA NETA LN # Posiciones 117
Profundidad Efectiva 900 mm 33,11 mm # Aspersores 25
Capacidad de Campo 12,7 % 331,13 𝑚3 / Ha EP (m) 9
Densidad Aparente 1,46 gr/cm3 LAMINA BRUTA LB EL (m) 9,50
Punto de marchitez permanente 6,4 % 41,39 mm Área de Aplicación UR
85,5
Eficiencia de Sistema de Riego 80 % 413,91 𝑚3 / Ha Total de Turnos de Riego
5
LAMINA BRUTA LB 41,39 mm Para 1000 m2
LAMINA BRUTA LB Área Aspersor 7.59 mm Para 314,16 m2
Fuente. Propia
143
Cálculo lámina neta
𝐿𝑁 = (𝐶𝐶−𝑃𝑀𝑃
100×𝐷𝑎×𝑃𝑒×𝐹𝑎
𝐷.𝑎𝑔𝑢𝑎) Ec. (5.76)
𝐿𝑁 =12,7%−6,4%
100×1.46gr/𝑐𝑚3×900𝑚𝑚×40%=
1 33,11𝑚𝑚 Ec. (5.77)
Cálculo lámina bruta
𝐿𝐵 =𝐿𝑁
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎=
33,11𝑚𝑚
80%= 41,39 𝑚𝑚 Ec. (5.78)
Tabla 68 . Chequeo tiempo de riego vs frecuencia de riego en el predio 3
Caudal UR (LPH)
Área de Aplicación UR
Intensidad Aplicación UR
(mm/hr)
UC (mm/día) FR (días)
288 85,5 3,37 3,3 10
Tiempo de Riego por
turno
Tiempo Total de Riego
Jornada de Riego (hr)
Tiempo Total de Riego
(Días)
Chequeo (Tiempo total de riego < FR)
12,288 61.4 18 3.4 OK
Fuente. Propia
𝐼𝐴 =𝑄
𝐴𝐴=
288
85,5= 3,37 𝑚𝑚/ℎ𝑟 Ec. (5.79)
𝐹𝑅 =𝐿𝑁
𝑈𝐶=
33,11
3.3= 10,0 Ec. (5.80)
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜 =𝐿𝐵
𝐼𝐴=
41,39
3,37= 12,288ℎ𝑟 Ec. (5.81)
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜 × 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 = 12,288 × 5 =61.4
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜
𝑗𝑜𝑟𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑔𝑜=
61.4
18= 3.4
144
5.3.2 Evaluación de la mejor alternativa adecuada para la región.
Para seleccionar la tecnología de riego adecuada para la región de Santa María, es
importante conocer la importancia que se tiene para el manejo de las buenas prácticas
agrícola para la región, para esto se debe contar con el recurso hídrico adecuado, donde
su mayor eficiencia sea su metodología en la eficiencia de aplicación, como también el
manejo ambiental que se tenga en la región, por lo anterior, el estudio presenta el caudal
disponible y la variabilidad climática para que los cultivos antes mencionados genere una
mejor productividad para la región.
Adicionalmente, existen tecnologías que, según el estudio de Acosta, Tosquy, Salinas y
Francisco (2011), en suelos la lámina de riego que provocan excesos de humedad, lo que
causa pérdidas en algunos cultivos, generan erosión del suelo y radicación del cultivo.
Partiendo de esta afirmación, se concluye que, basándose en la topografía de la región, las
láminas altas de riego en zonas de ladera implican erosiones de suelo y dificultades para
que la lámina se aplique adecuadamente.
Por todo lo anterior, se concluye que la mejor tecnología de riego es el sistema de riego
localizado modalidad goteo, ya que permite humedecer parte del suelo del cultivo en la
zona de las raíces, donde se aplican dosis pequeñas de riego y de agroquímicos
controlados. Ugalde-Acosta, Tosquy-Valle, López-Salinas y Francisco-Nicolás (2011)
mencionan que el sistema de fertirriego, modalidad de riego por goteo, tiene un manejo más
eficiente del agua y de fertilizantes: una adecuada dosificación de estos insumos, permite
controlar las condiciones de humedad del suelo, protege a las plantas del estrés causado
por la deshidratación o el exceso de agua y los nutrimentos son aplicados en el volumen de
suelo donde el agua y las raíces predominan.
Ventajas del sistema de riego localizado – Goteo
⎯ Ahorro de agua.
⎯ Posibilidad de un control exacto de las dosis.
⎯ Mayores rendimientos y mejor calidad de cosechas.
⎯ Ahorro de trabajo y fuerza de trabajo.
⎯ Menor manifestación de malezas.
⎯ Menor presencia de enfermedades y plagas.
⎯ Posibilidad de utilizar agua que contengan sales.
⎯ Posibilidad de aplicar fertilizantes paralelamente con el agua de riego.
⎯ Posibilidad de automatizar
A continuación, se presenta un esquema de ubicación de laterales de riego utilizando el
método de riego por goteo (Figura 74).
145
Figura 74. Esquema instalación riego por goteo.
Fuente. Liotta, 2015
Se destaca que, gracias a este método de riego por goteo, existe un control en el manejo
de sistema de filtrado y fertirriego para que los goteros no se taponen y así permitir que el
riego sea más eficiente. Los sistemas de filtrado permiten retener los sedimentos
suspendidos en el agua de riego, a saber: hidrociclón, filtro de grava y filtro de disco o malla.
Las figuras 75 y 76 presentan el esquema de ubicación y utilización de sistema de filtrado
para un riego por goteo.
Figura 75. Esquema sistema de filtrado riego por goteo.
Fuente.Propia
Para establecer el sistema de fertirriego es importante contar con una automatización en la
inyección del fertilizante con el propósito de no generar desperdicios de producto, dado que
existe una zona de alta pendiente en el proyecto. Se cuenta con equipos de inyección de
Venturi y tanques con sus respetivas bombas de inyección.
146
Figura 76. Esquema sistema de fertirriego.
Fuente: Propia
5.4 Objetivo 4: Establecer la programación de riego para la mejor alternativa tecnológica.
Con base en la tecnología de riego seleccionada, se efectuó la programación de riego para
el cultivo de frijol. Esta programación permite establecer una metodología no solo para este
cultivo sino para todos los de la región; consistente en establecer la frecuencia (¿cuánto
regar?) y el tiempo de riego (¿cuándo regar?). Una apropiada programación de riego
permite optimizar el uso del agua y maximizar la producción y calidad de los productos
agrícola (Universidad de Talca, 1999).
5.4.1 Turnos de riego en la mejor alternativa tecnológica. La selección de los turnos de riego es un proceso iterativo, donde, a criterio del diseñador, se seleccionan las válvulas que harán parte de un turno teniendo en cuenta que el proceso de cierre y apertura de las mismas utilice el menor tiempo posible (para el caso que se realice manual o si se llegase a dañar el tablero de mando cuando se manejan de forma electrónica) y que el caudal total entre cada turno sea el mismo para garantizar que los diámetros de las tuberías a utilizar sean los adecuados hidráulicamente.
El caudal de cada turno fue determinado teniendo en cuenta el caudal del emisor evaluado,
este a su vez se sumó con la cantidad de emisores que presenta la válvula típica del
proyecto, donde finalmente cada válvula típica integra una cantidad de válvulas que forman
el turno del proyecto, para esto se busca que tanto el caudal como el área de distribución
este lo mas similar posible para que el diseño hidráulico trabaje de forma eficiente.
Tabla 69 . Dsitribución de caudal por turno de riego
TURNO 1 2 3 4
CAUDAL (L/S)
2.35 2.41 2.38 2.39
147
Teniendo en cuenta los resultados de expuestos en la Tabla 69, el caudal por turno es de
2.41 l/s (8700 l/h), el cual es regado en 18 horas para los 4 turnos.
Figura 77. Esquema de distribución espacial de turnos en el predio.
Fuente. Propia
En la figura 77 se muestra un esquema de la red hidráulica utilizando la tecnología de riego
por goteo, los colores señalan los turnos distribuidos que indican las válvulas que se operan
en el mismo turno.
5.4.2 Estimación de parámetros de riego.
Tabla 70 . Parámetros de riego para la mejor alternativa tenológia
PARAMETROS REGIMEN RIEGO - OTROS
1 Evapotranspiración de Diseño Neta (mm) 24.26
2 Eficiencia de aplicación (%) 90
3 Evapotranspiración de Diseño Bruta (mm) 27
4 Frecuencia riego (días) 7.35
5 Tiempo de riego por turno (hr) 6.9
6 Numero de turnos/ciclo 4.0
7 Jornada de operación disponible diaria (hr) 18
8 Caudal de Bombeo (gpm) 40
9 Caudal de Bombeo (Lps) 2.50
10 Caudal Modulo Riego de Diseño simulado (Lps) 0.44
Turno_1
Turno_2
Turno_3
Turno_4
148
En la Tabla 70 se presentan los parámetros de riego requeridos en el proyecto de riego
intrapredial seleccionado en la mejor alternativa de riego para la región. Sin esta
información no se puede desarrollar un buen diseño de riego, ya que permite determinar
las pautas en la programación y el manejo de los diferentes cultivos agrícolas para la región.
5.4.3 Conservación de suelo y proyección de cultivo en la zona.
Uno de los principales motivos de la baja productividad de las tierras son el mal manejo y
preparación de los suelos, lo que conlleva a un acelerado deterioro de las condiciones
físicas, químicas y biológicas de los suelos, lo que genera pérdidas económicas a los
agricultores.
Los recursos naturales, el medio ambiente y, específicamente los suelos, pueden ser
recuperados en un lapso de tiempo determinado a través de la implementación de prácticas
de manejo integral diseñadas de acuerdo con las condiciones propias del medio. Acciones
que contribuyen no solo a crear un ambiente propicio para el desarrollo de los cultivos, sino
también a la eliminación de factores que afectan la productividad de las tierras: baja
fertilidad, compactación de suelos, erosión, baja infiltración, drenaje pobre y exceso
humedad dentro del perfil del suelo.
Con relación a lo anterior, se consolidaron prácticas culturales y agronómicas para la
conservación de los suelos, entre las que se destacan:
⎯ Implementación de labranza.
⎯ Aplicación de materia orgánica.
⎯ Uso e incorporación de residuos de cultivos abonos.
⎯ Aplicación de compost.
⎯ Utilización de cobertura vegetal.
⎯ Siembras de cortinas protectoras.
• Situación agropecuaria actual y proyectada
Se realizó la estimación de los requerimientos hídricos para que aquellos cultivos próximos
a sembrar que resulten ser los más representativos según la producción del distrito de riego.
De acuerdo con lo anterior, se analizó la proyección de cultivos según la implementación
del distrito de riego (Tabla 71).
Tabla 71 . Cultivos establecidos en el distrito de riego
CULTIVOS ÁREA (Ha)
PORCENTAJE (%)
Café 318,8 61,57
Frijol 72,5 14,00
Pasto 49,5 9,56
149
Plátano 27,5 5,31
Granadilla 19 3,67
Gulupa 7 1,35
Maracuyá 6 1,16
Aguacate 5 0,97
Lulo 4,5 0,87
Caña 2,5 0,48
Maíz 2 0,39
Mora 1 0,19
Pitaya 1 0,19
Banano 0,5 0,10
Tomate 0,5 0,10
Habichuela 0,5 0,10
Total 517,8 100
Fuente: Fundispros, (2018)
5.4.4 Manejo y automatización de las válvulas de riego en la mejor alternativa tecnológica.
El sistema de válvulas automatizadas permite el manejo oportuno de apertura y cierre de
válvulas, lo que ocasiona una mayor eficiencia y ahorro del recurso hídrico.
Esta automatización permite controlar el tiempo de regadío por medio de ordenadores
emitidos por controladores instalados en electroválvulas, estas están ubicadas en la entrada
de cada uno de los predios establecidos por el distrito.
Figura 78. Automatización de válvulas hidráulicas.
Fuente. Propia
En la figura 78 se señalan las válvulas automatizadas se riego presentada en el proyecto.
150
Tabla 72 . Esquema de programacion de riego intrapredial por turno para el distrito de riego.
DIA TURNO N° VALVULAS TIEMPO RIEGO (hr)
TOTAL INICIO FINALIZO
1 T1
V1 – V3 – V5 – V7
18 horas
6:00 AM
12:00 AM
JORNADA TOTAL RIEGO DIA 1
4 18 hr Riego
2 T2
V2 – V4 – V8
18 horas
6:00 AM
12:00 AM
JORNADA TOTAL RIEGO DIA 2
3 18 hr Riego
3 T3
V6 – V10 – V12
18 horas
6:00 AM
12:00 AM
JORNADA TOTAL RIEGO DIA 3
3 18 hr Riego
4
T4
V9 – V11 – V13 – V14
18 horas
6:00 AM
12:00 AM
JORNADA TOTAL RIEGO DIA 4
4 18 hr Riego
Para el manejo y operación de apertura y cierre de las válvulas, se indica un esquema de
operación para la jornada del riego teniendo en cuenta las horas indicas para suplir con la
lámina de riego adecuada (Tabla 72).
151
6 conclusiones
De acuerdo al estudio hidrológico básico desarrollado para la cuenca del Bache, se pudo
conocer los resultados de caudales máximo y mínimos, para cada periodo de retorno,
presentando valor de 33.61 m3/s y 0.74 m3/s para 200 y 2.33 años respectivamente. Lo
que permite deducir que la cuenca cuenta con el caudal requerido para el estudio de análisis
de medios a partir de los modelos evaluados.
A partir del modelo de tanques, se identificaron la oferta y demanda hídrica en la zona de
estudio, donde se definieron los caudales medios presentes en el punto de captación del
distrito. Se halló un caudal de 1.03 m3/s, resultado que permite aprovechar dicho caudal
en el distrito, sin dejar a un lado los periodos de estiaje donde es importante realizar un
buen balance hídrico para que la cuenca no presente un déficit hídrico.
Se concluye que al realizar el modelamiento hidráulico mediante el software HEC – RAS
5.0.3 se evaluaron los resultados de caudales máximos y mínimos para cada periodo de
retorno, donde el proyecto puede contar con un distrito de riego que garantice el
abastecimiento del recurso hídrico en la zona (evaluando la construcción de bocatomas,
desarenador y red hidráulica), aprovechando la alta producción de cultivos, gracias a las
tecnologías de riego más adecuada para la zona.
Se definió como la mejor alternativa para la región el riego localizado por goteo, permite al
agricultor un mayor ahorro del agua por su eficiencia de aplicación. Mejora el rendimiento
productivo en el cultivo como café, frijol y granadilla presentes en la zona de estudio. Cabe
agregar que se ajusta a las aplicaciones y control agronómico y disminuye la posibilidad de
enfermedades y plagas propias de la agricultura.
Es importante que se establezca la programación de riego en el distrito, específicamente
en zonas intraprediales debido a la topografía, lo que permite menores desplazamientos y
mejor eficiencia en el riego. Con esto se implementa en los agricultores de la zona la cultura
y el conocimiento de nuevas tecnologías que ayudan al trabajo en campo, con la posibilidad
de ampliar terrenos de cultivos por su facilidad en el manejo de sus equipos de riego.
152
6.1 Recomendaciones
Se recomienda, para futuros estudios, realizar un análisis completo de la cuenca con
diferentes modelos hidrológicos que permita ampliar los escenarios en diferentes zonas de
cultivos. De igual manera, una evaluación técnica precisa con información completa que
permita evaluar dichos escenarios.
Proponer un estudio detallado del Cambio Climático que mejore el diseño presentado, ya
que el cambio climático es "no lineal" y debe estudiarse apropiadamente en el tiempo, y a
medida que se dispongan de nuevos datos y nuevos modelos de Circulación Global para la
lluvia y la temperatura.
Es importante recomendar en la cuenca que se recuperen las rondas hídricas del río, que
por ley son necesarias y que además cumplen funciones de estabilidad del cauce,
conectividad biológica, reduce las velocidades durante inundaciones, reduce la pérdida de
suelo, mejoran la calidad de las aguas al retener nutrientes y sirven de nicho ecológico para
varias especies, entre otras muchas funciones ambientales.
La metodología desarrollada puede ser aplicada en zonas con ambientes cálidos y suelos
áridos, teniendo en cuenta que la tecnología de riego recomendada tiene una eficiencia de
aplicación de riego por encima del 80%.
Se recomienda la incorporación de nuevas tecnologías de riego que permitan el uso
adecuada del recurso hídrico, en especial aquellas que se utilizan con el aprovechamiento
de luz solar, como el riego con paneles solares.
Es importante el mantenimiento de los equipos de riego, en especial los sistemas de filtrado
y goteros, para garantizar que su eficiencia en su aplicación sea la adecuada, y cumpla con
lo expuesto en el manual de operación y mantenimiento del distrito.
Es importante que con este trabajo los entes gubernamentales en especial la Gobernación
del Huila junto con la corporación agrícolas se una y permita la gestión de recursos para
que el proyecto del distrito de riego Santa María pueda ser ejecutado.
153
ANEXO
Tabla 73 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de
retorno 2.33 años
River Sta
Q Total (𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 16.6 2156.34 2157.2 2157.2 2157.49 0.022763 2.94 7.48 12.94 1.13
539.9 16.6 2155.56 2156.57 2156.77 2157.14 0.048207 3.45 5.2 10.27 1.51
530 16.6 2155 2155.82 2156.07 2156.62 0.050929 4.32 4.97 12.27 1.67
519.9 16.6 2154.86 2155.56 2155.67 2155.99 0.052903 3.42 5.85 12.63 1.59
509.9 16.6 2154.5 2155.4 2155.4 2155.69 0.021698 2.72 7.61 13.96 1.07
499.9 16.6 2154.13 2154.88 2154.99 2155.37 0.044851 3.44 5.59 9.91 1.46
490 16.6 2153.27 2153.83 2154.08 2154.64 0.11674 3.85 4.25 9.3 2.16
480 16.6 2152.75 2153.24 2153.37 2153.67 0.066776 2.6 5.78 14.69 1.56
468.6 16.6 2150.65 2151.22 2151.54 2152.37 0.145296 5.37 3.66 9.29 2.57
461.8 16.6 2149.28 2149.87 2150.26 2151.36 0.143117 5.82 3.22 7.29 2.63
450 16.6 2147.74 2148.45 2148.86 2149.7 0.129688 5.31 3.37 6.52 2.46
439.9 16.6 2146.25 2147.05 2147.48 2148.55 0.102084 5.72 3.37 6.92 2.29
430 16.6 2144.95 2145 2145.47 2146.86 0.281772 1.02 2.75 6.06 2.11
420 16.6 2142.5 2143.79 2144.21 2145.1 0.101318 5.63 3.36 4.98 2.04
410 16.6 2142 2142.82 2143.2 2144.1 0.097375 5.49 3.47 6.22 2.21
400 16.6 2140.75 2141.67 2142.09 2143.16 0.085315 5.63 3.26 5.4 2.15
389.9 16.6 2140.25 2141.37 2141.64 2142.29 0.058506 4.72 4.44 8.63 1.69
380 16.6 2141.02 2141.54 2141.53 2141.77 0.02963 1.83 7.85 16.03 1.11
371.6 16.6 2140.43 2140.81 2140.23 2140.92 0.004835 0.35 11.39 10.68 0.35
360 16.6 2141.03 2140.76 2141.03 2140.86 0.005137 0.3 11.75 10.44 0.3
350 16.6 2140.06 2140.76 2140.06 2140.82 0.002232 0.56 15.51 12.38 0.25
340.0 16.6 2140.82 2140.42 2140.42 2140.73 0.034563 0.3 6.65 10.6 0.25
330 16.6 2140.61 2139.42 2139.42 2139.75 0.031941 0.32 6.56 10.24 0.3
320 16.6 2141.31 2138.39 2138.39 2138.75 0.031178 0.31 6.22 8.61 0.2
310 16.6 2138.97 2137.41 2137.65 2138.2 0.103249 0.3 4.22 8.26 0.23
299.9 16.6 2139.17 2137.13 2137.16 2137.56 0.037707 0.25 5.71 7.64 0.27
290.0 16.6 2137.08 2136.79 2136.85 2137.18 0.043734 0.36 6.06 10.53 0.26
280 16.6 2135.92 2136.13 2136.27 2136.63 0.070565 1.32 5.36 11.85 1.29
270 16.6 2136.18 2135.62 2135.71 2136.06 0.046013 0.2 5.65 9.11 0.24
260.0 16.6 2135.68 2134.94 2135.1 2135.52 0.062612 0.36 4.95 8.57 0.26
250 16.6 2134.82 2134.29 2134.45 2134.87 0.072422 0.35 4.92 9.37 0.28
240 16.6 2133.34 2133.54 2133.71 2134.13 0.074936 1.12 4.9 9.79 1.12
229.2 16.6 2132.25 2133.31 2133.36 2133.74 0.019808 3.45 6.6 9.84 1.11
220 16.6 2131.75 2132.57 2132.83 2133.39 0.064746 4.57 4.53 9.41 1.86
210 16.6 2130.92 2131.97 2132.25 2132.87 0.04022 4.46 4.39 6.92 1.54
200 16.6 2130.75 2131.62 2131.89 2132.45 0.040882 4.25 4.57 8.12 1.53
190 16.6 2130.5 2131.39 2131.58 2132 0.034518 3.77 5.12 8.52 1.4
180 16.6 2130.02 2130.7 2130.93 2131.5 0.073617 4.29 4.48 10.65 1.93
170 16.6 2129.51 2130.37 2130.46 2130.9 0.037308 3.17 5.14 7.12 1.35
159.9 16.6 2128.5 2129.61 2129.81 2130.47 0.041342 4.31 4.22 5.38 1.51
150 16.6 2128.75 2129.67 2129.7 2130.03 0.021731 2.91 6.7 11.47 1.09
140 16.6 2128.05 2128.93 2129.15 2129.58 0.073365 3.66 4.65 10.97 1.83
127.9 16.6 2128.25 2128.45 2128.45 2128.76 0.027425 0.87 6.99 13.52 0.89
119.9 16.6 2129.21 2127.46 2127.46 2128 0.037377 0.37 5.1 4.78 0.24
109.9 16.6 2127.72 2126.4 2126.7 2127.38 0.146945 0.35 3.79 7.91 0.27
99.99 16.6 2125.53 2126.06 2126.13 2126.49 0.038115 1.84 5.79 9.42 1.18
89.99 16.6 2124.25 2125.08 2125.36 2125.98 0.055416 4.75 4.41 7.83 1.78
79.99 16.6 2124 2124.92 2125.07 2125.49 0.029723 3.94 5.68 8.9 1.34
70.0 16.6 2123 2123.8 2124.15 2124.96 0.08055 5.51 3.89 8.75 2.1
60.0 16.6 2122.66 2124.03 2124.03 2124.47 0.019262 3.28 6.04 8.04 0.99
49.9 16.6 2122.75 2123.5 2123.7 2124.16 0.045551 4.41 5.39 10.53 1.62
154
40.0 16.6 2122.25 2122.83 2123.06 2123.58 0.076069 4.73 4.6 9.7 2
30 16.6 2121.54 2122.4 2122.55 2122.94 0.044486 3.97 5.63 11.47 1.53
19.9 16.6 2120.46 2121.33 2121.66 2122.4 0.056571 4.95 4.13 7.86 1.8
10.0 16.6 2119.5 2120.73 2121.02 2121.72 0.077523 4.82 4.1 8 1.87
Fuente: Propia, 2019
Tabla 74 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de
retorno 5 años
River Sta
Q Total (𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 20.05 2156.34 2157.28 2157.28 2157.6 0.022239 3.13 8.53 13.01 1.13
539.9 20.05 2155.56 2156.65 2156.86 2157.26 0.048259 3.61 6.09 12.29 1.53
530 20.05 2155 2155.89 2156.2 2156.75 0.049034 4.53 5.86 12.97 1.66
519.9 20.05 2154.86 2155.61 2155.75 2156.12 0.055617 3.67 6.55 13.03 1.65
509.9 20.05 2154.5 2155.48 2155.48 2155.8 0.020785 2.88 8.77 14.47 1.07
499.9 20.05 2154.13 2154.97 2155.07 2155.5 0.040812 3.58 6.51 10.17 1.42
490 20.05 2153.27 2153.89 2154.18 2154.8 0.120107 4.24 4.82 9.7 2.23
480 20.05 2152.75 2153.29 2153.43 2153.78 0.070686 2.81 6.55 16.68 1.63
468.6 20.05 2150.65 2151.29 2151.62 2152.49 0.130036 5.49 4.3 9.57 2.47
461.8 20.05 2149.28 2149.94 2150.38 2151.55 0.135677 6.07 3.74 7.58 2.6
450 20.05 2147.74 2148.52 2148.99 2149.93 0.131138 5.62 3.83 6.78 2.51
439.9 20.05 2146.25 2147.12 2147.6 2148.8 0.09941 6.08 3.89 7.24 2.31
430 20.05 2144.95 2145.06 2145.62 2147.15 0.272139 1.74 3.14 6.31 2.4
420 20.05 2142.5 2143.88 2144.35 2145.36 0.10457 6 3.82 5.27 2.08
410 20.05 2142 2142.89 2143.32 2144.34 0.098666 5.84 3.93 6.35 2.24
400 20.05 2140.75 2141.76 2142.24 2143.42 0.081155 5.96 3.76 5.53 2.14
389.9 20.05 2140.25 2141.42 2141.75 2142.51 0.066762 5.19 4.87 8.8 1.81
380 20.05 2141.02 2141.6 2141.6 2141.87 0.029245 2.09 8.92 16.23 1.14
371.6 20.05 2140.43 2140.93 2140.34 2141.06 0.005069 0.46 12.82 12.03 0.39
360 20.05 2141.03 2140.88 2141.03 2141 0.005769 0.45 13.03 11.08 0.4
350 20.05 2140.06 2140.88 2140.06 2140.95 0.002458 0.63 17.01 12.55 0.27
340.0 20.05 2140.82 2140.5 2140.5 2140.86 0.033686 0.5 7.59 10.84 0.3
330 20.05 2140.61 2139.21 2139.52 2140.2 0.12602 0.63 4.54 8.73 0.24
320 20.05 2141.31 2138.49 2138.49 2138.9 0.030657 0.67 7.08 8.73 0.23
310 20.05 2138.97 2137.49 2137.75 2138.36 0.098036 0.58 4.85 8.41 0.21
299.9 20.05 2139.17 2137.25 2137.27 2137.72 0.034945 0.57 6.62 7.72 0.2
290.0 20.05 2137.08 2136.83 2136.94 2137.32 0.052709 0.62 6.44 10.59 0.3
280 20.05 2135.92 2136.2 2136.34 2136.74 0.06511 1.53 6.17 11.95 1.29
270 20.05 2136.18 2135.71 2135.82 2136.2 0.046213 1.2 6.49 9.72 0.24
260.0 20.05 2135.68 2135.03 2135.21 2135.66 0.060226 1.1 5.7 8.92 0.26
250 20.05 2134.82 2134.35 2134.54 2135.02 0.072808 1.3 5.56 9.6 0.3
240 20.05 2133.34 2133.6 2133.8 2134.28 0.074997 1.35 5.54 10.07 1.17
229.2 20.05 2132.25 2133.43 2133.47 2133.88 0.018714 3.61 7.77 10.49 1.1
220 20.05 2131.75 2132.65 2132.93 2133.55 0.062049 4.83 5.25 9.86 1.86
210 20.05 2130.92 2132.08 2132.38 2133.06 0.038098 4.69 5.14 7.39 1.52
200 20.05 2130.75 2131.69 2131.99 2132.65 0.042107 4.59 5.21 8.64 1.58
190 20.05 2130.5 2131.47 2131.68 2132.18 0.035546 4.09 5.82 9.24 1.44
180 20.05 2130.02 2130.75 2131.02 2131.67 0.073184 4.6 5.1 10.95 1.96
170 20.05 2129.51 2130.49 2130.68 2131.06 0.035999 3.28 6 7.68 1.34
159.9 20.05 2128.5 2129.75 2130.06 2130.65 0.037569 4.42 4.99 5.63 1.46
150 20.05 2128.75 2129.67 2129.8 2130.2 0.031421 3.51 6.72 11.49 1.32
140 20.05 2128.05 2129.03 2129.23 2129.67 0.070174 4.02 5.83 13.36 1.84
127.9 20.05 2128.25 2128.55 2128.58 2128.87 0.025591 1.15 8.37 16.47 0.93
119.9 20.05 2129.21 2127.31 2127.63 2128.38 0.082934 1.3 4.37 4.56 0.3
109.9 20.05 2127.72 2126.5 2126.8 2127.48 0.121893 1.12 4.58 8.23 0.35
155
99.99 20.05 2125.53 2126.13 2126.22 2126.63 0.039952 2.16 6.45 9.51 1.24
89.99 20.05 2124.25 2125.18 2125.48 2126.14 0.050515 4.93 5.2 8.27 1.73
79.99 20.05 2124 2125 2125.17 2125.65 0.031487 4.28 6.35 9.17 1.4
70.0 20.05 2123 2123.88 2124.24 2125.13 0.076002 5.76 4.66 10.22 2.07
60.0 20.05 2122.66 2124.17 2124.17 2124.64 0.017925 3.43 7.22 8.57 0.97
49.9 20.05 2122.75 2123.56 2123.8 2124.33 0.048949 4.8 6.01 10.77 1.71
40.0 20.05 2122.25 2122.89 2123.15 2123.73 0.073887 5.03 5.26 9.96 2.01
30 20.05 2121.54 2122.45 2122.64 2123.09 0.046865 4.3 6.3 11.79 1.59
19.9 20.05 2120.46 2121.42 2121.79 2122.55 0.052296 5.14 4.91 8.45 1.76
10.0 20.05 2119.5 2120.8 2121.13 2121.92 0.078623 5.17 4.66 8.07 1.91
Fuente: Propia, 2019
Tabla 75 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de
retorno 10 años
River Sta
Q Total
(𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 22.88 2156.34 2157.33 2157.33 2157.69 0.022778 3.31 9.22 13.02 1.16
539.9 22.88 2155.56 2156.71 2156.91 2157.34 0.047573 3.82 6.85 13.98 1.55
530 22.88 2155 2155.95 2156.25 2156.84 0.048165 4.69 6.55 13.48 1.67
519.9 22.88 2154.86 2155.65 2155.82 2156.21 0.056795 3.85 7.12 13.32 1.68
509.9 22.88 2154.5 2155.55 2155.55 2155.89 0.020346 3 9.66 14.91 1.08
499.9 22.88 2154.13 2155.05 2155.2 2155.6 0.037998 3.67 7.27 10.38 1.39
490 22.88 2153.27 2153.94 2154.26 2154.92 0.122364 4.52 5.26 10 2.28
480 22.88 2152.75 2153.32 2153.48 2153.86 0.073844 3.06 7.09 17.08 1.69
468.6 22.88 2150.65 2151.34 2151.67 2152.53 0.131769 5.31 4.82 10.41 2.47
461.8 22.88 2149.28 2150 2150.45 2151.63 0.122684 6.11 4.24 7.85 2.51
450 22.88 2147.74 2148.57 2149.06 2150.11 0.132739 5.85 4.18 6.99 2.54
439.9 22.88 2146.25 2147.18 2147.69 2148.98 0.097425 6.33 4.31 7.49 2.31
430 22.88 2144.95 2145.11 2145.69 2147.36 0.264657 2.22 3.46 6.49 2.52
420 22.88 2142.5 2143.95 2144.44 2145.56 0.107088 6.28 4.18 5.5 2.11
410 22.88 2142 2142.95 2143.41 2144.52 0.099082 6.09 4.3 6.46 2.26
400 22.88 2140.75 2141.83 2142.35 2143.62 0.078298 6.19 4.15 5.56 2.13
389.9 22.88 2140.25 2141.46 2141.82 2142.69 0.073316 5.55 5.19 8.92 1.9
380 22.88 2141.02 2141.65 2141.65 2141.94 0.029639 2.29 9.67 16.37 1.17
371.6 22.88 2140.43 2141.03 2140.42 2141.17 0.005203 0.64 13.96 12.17 0.43
360 22.88 2141.03 2140.97 2141.03 2141.1 0.006208 0.53 14.06 11.58 0
350 22.88 2140.06 2140.97 2140.06 2141.05 0.002617 0.68 18.15 12.61 0.28
340.0 22.88 2140.82 2140.57 2140.57 2140.96 0.03294 0.52 8.34 11.02 0.32
330 22.88 2140.61 2139.26 2139.58 2140.31 0.119606 0.63 5.05 8.93 0.25
320 22.88 2141.31 2138.56 2138.56 2139.01 0.030521 0.62 7.73 8.8 0.36
310 22.88 2138.97 2137.55 2137.83 2138.48 0.094199 0.52 5.36 8.54 0.34
299.9 22.88 2139.17 2137.34 2137.36 2137.84 0.03384 0.57 7.3 7.8 0.35
290.0 22.88 2137.08 2136.87 2137 2137.44 0.056036 0.65 6.87 10.65 0.38
280 22.88 2135.92 2136.25 2136.4 2136.84 0.064183 1.68 6.73 12.02 1.32
270 22.88 2136.18 2135.8 2135.88 2136.28 0.046411 1.5 7.4 11.16 0.25
260.0 22.88 2135.68 2135.1 2135.29 2135.76 0.056816 1.58 6.4 9.3 0.26
250 22.88 2134.82 2134.41 2134.62 2135.13 0.072812 1.53 6.06 9.78 0.36
240 22.88 2133.34 2133.65 2133.87 2134.39 0.074882 1.51 6.05 10.28 1.2
229.2 22.88 2132.25 2133.45 2133.47 2134.01 0.022455 4.01 8.01 10.62 1.2
220 22.88 2131.75 2132.71 2133 2133.65 0.058606 4.98 5.88 10.23 1.83
210 22.88 2130.92 2132.16 2132.49 2133.19 0.036225 4.83 5.77 7.75 1.51
200 22.88 2130.75 2131.75 2132.1 2132.79 0.042443 4.82 5.75 9.16 1.61
190 22.88 2130.5 2131.53 2131.75 2132.32 0.036476 4.33 6.37 9.97 1.48
180 22.88 2130.02 2130.79 2131.09 2131.8 0.073563 4.84 5.56 11.05 1.99
170 22.88 2129.51 2130.59 2130.74 2131.15 0.036502 2.67 7.25 12.53 1.29
159.9 22.88 2128.5 2129.92 2130.21 2130.78 0.030306 4.33 6.05 6.89 1.32
150 22.88 2128.75 2129.65 2129.88 2130.38 0.044525 4.12 6.51 11.32 1.56
156
140 22.88 2128.05 2129.08 2129.28 2129.74 0.0652 4.12 6.58 13.96 1.79
127.9 22.88 2128.25 2128.59 2128.65 2128.95 0.027342 1.39 9.04 16.7 1
119.9 22.88 2129.21 2127.47 2127.79 2128.48 0.068929 1.4 5.15 4.79 0.35
109.9 22.88 2127.72 2126.54 2126.88 2127.66 0.130861 146 4.89 8.35 0.32
99.99 22.88 2125.53 2126.18 2126.29 2126.74 0.041929 2.39 6.92 9.56 1.29
89.99 22.88 2124.25 2125.26 2125.57 2126.25 0.047543 5.07 5.83 8.61 1.7
79.99 22.88 2124 2125.06 2125.25 2125.78 0.032215 4.52 6.94 9.55 1.43
70.0 22.88 2123 2124.72 2124.32 2124.88 0.004767 2.33 14.51 13.72 0.59
60.0 22.88 2122.66 2124.27 2124.27 2124.77 0.017703 3.58 8.04 8.89 0.98
49.9 22.88 2122.75 2123.61 2123.87 2124.45 0.050173 5.06 6.54 10.97 1.74
40.0 22.88 2122.25 2122.95 2123.22 2123.85 0.072516 5.24 5.78 10.15 2.02
30 22.88 2121.54 2122.5 2122.7 2123.2 0.048659 4.55 6.81 12.01 1.63
19.9 22.88 2120.46 2121.49 2121.89 2122.66 0.050081 5.3 5.51 8.86 1.75
10.0 22.88 2119.5 2120.86 2121.21 2122.06 0.077115 5.39 5.14 8.13 1.92
Fuente: Propia, 2019
Tabla 76 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de
retorno 25 años
River Sta
Q Total (𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 26.34 2156.34 2157.41 2157.41 2157.79 0.022068 3.45 10.19 13.02 1.16
539.9 26.34 2155.56 2156.78 2157.04 2157.45 0.047312 4.07 7.79 15.37 1.57
530 26.34 2155 2156 2156.31 2156.95 0.047304 4.87 7.37 14.3 1.67
519.9 26.34 2154.86 2155.7 2155.87 2156.32 0.059305 4.07 7.73 13.62 1.73
509.9 26.34 2154.5 2155.61 2155.61 2155.99 0.020887 3.2 10.57 15.46 1.1
499.9 26.34 2154.13 2155.15 2155.26 2155.71 0.033571 3.74 8.44 11.26 1.32
490 26.34 2153.27 2153.99 2154.33 2155.07 0.125514 4.83 5.77 10.34 2.34
480 26.34 2152.75 2153.36 2153.54 2153.96 0.077532 3.35 7.71 17.5 1.76
468.6 26.34 2150.65 2151.4 2151.74 2152.58 0.138735 4.9 5.51 14.08 2.49
461.8 26.34 2149.28 2150.08 2150.54 2151.7 0.108768 6.11 4.88 8.17 2.39
450 26.34 2147.74 2148.63 2149.13 2150.3 0.131303 6.09 4.63 7.23 2.56
439.9 26.34 2146.25 2147.25 2147.8 2149.19 0.095249 6.62 4.81 7.78 2.32
430 26.34 2144.95 2145.17 2145.79 2147.61 0.257479 2.69 3.83 6.7 2.62
420 26.34 2142.5 2144.02 2144.57 2145.78 0.10967 6.58 4.61 5.75 2.15
410 26.34 2142 2143.01 2143.51 2144.73 0.099369 6.36 4.73 6.79 2.29
400 26.34 2140.75 2141.91 2142.48 2143.84 0.075144 6.46 4.62 5.62 2.12
389.9 26.34 2140.25 2141.5 2141.91 2142.91 0.080466 5.94 5.57 9.05 2
380 26.34 2141.02 2141.66 2141.7 2142.04 0.037203 2.61 9.84 16.4 1.32
371.6 26.34 2140.43 2141.13 2140.51 2141.29 0.005356 0.81 15.25 12.28 0.46
360 26.34 2141.03 2141.07 2141.03 2141.22 0.006492 0.15 15.28 12.06 0.33
350 26.34 2140.06 2141.07 2140.06 2141.17 0.002794 0.73 19.47 12.7 0.29
340.0 26.34 2140.82 2140.65 2140.65 2141.07 0.032352 0.78 9.21 11.23 0.36
330 26.34 2140.61 2139.33 2139.66 2140.43 0.116571 0.83 5.67 9.42 0.43
320 26.34 2141.31 2138.65 2138.65 2139.14 0.030042 0.82 8.52 8.85 0.25
310 26.34 2138.97 2137.62 2137.92 2138.62 0.090832 0.83 5.95 8.67 0.36
299.9 26.34 2139.17 2137.44 2137.46 2137.98 0.033211 0.75 8.09 7.95 0.26
290.0 26.34 2137.08 2136.92 2137.09 2137.57 0.059394 0.63 7.38 10.73 0.36
280 26.34 2135.92 2136.3 2136.48 2136.96 0.063963 1.85 7.36 12.09 1.35
270 26.34 2136.18 2135.86 2135.96 2136.4 0.045767 1.35 8.13 11.24 1.23
260.0 26.34 2135.68 2135.18 2135.38 2135.87 0.056614 1.45 7.14 9.89 1.42
250 26.34 2134.82 2134.47 2134.7 2135.26 0.071001 1.46 6.71 9.97 1.36
240 26.34 2133.34 2133.71 2133.95 2134.52 0.075187 1.68 6.63 10.5 1.24
229.2 26.34 2132.25 2133.67 2133.67 2134.13 0.014973 3.69 10.49 11.62 1.01
220 26.34 2131.75 2132.76 2133.06 2133.82 0.061237 5.31 6.39 10.5 1.9
210 26.34 2130.92 2132.24 2132.6 2133.35 0.035838 5.06 6.44 8.11 1.52
200 26.34 2130.75 2131.82 2132.19 2132.96 0.042954 5.08 6.37 9.63 1.63
190 26.34 2130.5 2131.59 2131.84 2132.48 0.038073 4.62 6.95 10.03 1.53
157
180 26.34 2130.02 2130.85 2131.17 2131.94 0.072819 5.08 6.13 11.18 2
170 26.34 2129.51 2130.64 2130.81 2131.27 0.039501 2.96 7.81 12.66 1.37
159.9 26.34 2128.5 2130.05 2130.32 2130.91 0.027468 4.35 6.98 7.22 1.26
150 26.34 2128.75 2129.69 2129.96 2130.55 0.050183 4.49 6.91 11.64 1.67
140 26.34 2128.05 2129.13 2129.35 2129.85 0.06459 4.31 7.28 14.28 1.8
127.9 26.34 2128.25 2128.64 2128.7 2129.04 0.02875 1.66 9.87 17.05 1.07
119.9 26.34 2129.21 2127.68 2127.93 2128.6 0.055908 1.68 6.21 5.2 1.52
109.9 26.34 2127.72 2126.59 2126.97 2127.84 0.135384 1.75 5.31 8.49 1.74
99.9 26.34 2125.53 2126.23 2126.38 2126.88 0.044222 2.65 7.45 9.63 1.34
89.9 26.34 2124.25 2125.34 2125.66 2126.39 0.045286 5.24 6.55 8.9 1.69
79.9 26.34 2124 2125.13 2125.35 2125.93 0.033382 4.79 7.57 9.78 1.47
70.0 26.34 2123 2124.85 2124.4 2125.03 0.00447 2.39 16.45 14.29 0.57
60.0 26.34 2122.66 2124.38 2124.38 2124.91 0.017351 3.73 9.04 9.23 0.98
49.9 26.34 2122.75 2123.67 2123.95 2124.59 0.051284 5.33 7.17 11.21 1.78
40.0 26.34 2122.25 2123.01 2123.3 2123.99 0.07117 5.49 6.39 10.4 2.03
30 26.34 2121.54 2122.54 2122.79 2123.33 0.050645 4.83 7.41 12.25 1.68
19.9 26.34 2120.46 2121.58 2121.93 2122.8 0.047734 5.47 6.27 9.51 1.73
10.0 26.34 2119.5 2120.93 2121.3 2122.21 0.074744 5.61 5.71 8.2 1.91
Fuente: Propia, 2019
Tabla 77 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de
retorno 50 años
River Sta
Q Total
(𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 29.54 2156.34 2157.47 2157.47 2157.88 0.021672 3.58 11.04 13.02 1.16
539.9 29.54 2155.56 2156.82 2157 2157.54 0.048608 4.3 8.48 16.27 1.61
530 29.54 2155 2156.06 2156.37 2157.04 0.04629 5.02 8.16 15.36 1.67
519.9 29.54 2154.86 2155.74 2155.92 2156.42 0.060394 4.23 8.32 13.9 1.76
509.9 29.54 2154.5 2155.67 2155.7 2156.08 0.020226 3.3 11.59 16.02 1.1
499.9 29.54 2154.13 2155.23 2155.28 2155.81 0.031593 3.81 9.34 11.66 1.3
490 29.54 2153.27 2154.04 2154.39 2155.19 0.126977 5.02 6.26 10.73 2.37
480 29.54 2152.75 2153.39 2153.58 2154.05 0.080462 3.59 8.25 17.85 1.81
468.6 29.54 2150.65 2151.45 2151.79 2152.67 0.130796 5.08 6.1 14.53 2.45
461.8 29.54 2149.28 2150.14 2150.63 2151.83 0.105774 6.26 5.35 8.41 2.38
450 29.54 2147.74 2148.69 2149.2 2150.46 0.129553 6.27 5.04 7.44 2.56
439.9 29.54 2146.25 2147.3 2147.89 2149.36 0.093236 6.85 5.27 8.05 2.32
430 29.54 2144.95 2145.22 2145.87 2147.81 0.251216 3.06 4.17 6.88 2.68
420 29.54 2142.5 2144.09 2144.67 2145.98 0.111716 6.83 4.99 5.97 2.17
410 29.54 2142 2143.07 2143.61 2144.92 0.098251 6.62 5.13 7.3 2.3
400 29.54 2140.75 2141.99 2142.6 2144.05 0.073175 6.69 5.03 5.66 2.12
389.9 29.54 2140.25 2141.53 2141.97 2143.1 0.0872 6.29 5.88 9.16 2.09
380 29.54 2141.02 2141.67 2141.75 2142.13 0.044317 2.9 10.01 16.43 1.44
371.6 29.54 2140.43 2141.22 2140.6 2141.4 0.005499 0.94 16.37 12.37 0.48
360 29.54 2141.03 2141.16 2141.03 2141.33 0.006583 0.32 16.37 12.41 0.4
350 29.54 2140.06 2141.16 2140.06 2141.27 0.002949 0.78 20.61 12.76 0.3
340.0 29.54 2140.82 2140.72 2140.72 2141.16 0.031517 0.85 10.03 11.42 0.57
330 29.54 2140.61 2139.39 2139.73 2140.54 0.116089 1.2 6.22 9.96 0.96
320 29.54 2141.31 2138.73 2138.73 2139.26 0.029756 1.36 9.21 8.9 0.53
310 29.54 2138.97 2138 2138 2138.5 0.029444 1.57 9.38 9.42 0.86
299.9 29.54 2139.17 2137.55 2137.55 2138.1 0.030865 1.68 8.97 8.14 1.1
290.0 29.54 2137.08 2136.96 2137.16 2137.69 0.062876 1.85 7.8 10.79 1.5
280 29.54 2135.92 2136.35 2136.54 2137.06 0.063146 1.99 7.94 12.15 1.36
270 29.54 2136.18 2135.91 2136.03 2136.5 0.046309 2.13 8.72 11.3 1.75
260.0 29.54 2135.68 2135.25 2135.45 2135.98 0.056457 2.45 7.81 10.38 1.62
250 29.54 2134.82 2134.53 2134.77 2135.37 0.069333 1.8 7.3 10.14 1.42
240 29.54 2133.34 2133.76 2134.02 2134.64 0.075226 1.83 7.15 10.68 1.26
229.2 29.54 2132.25 2133.73 2133.74 2134.24 0.015663 3.89 11.23 11.91 1.04
158
220 29.54 2131.75 2132.82 2133.11 2133.93 0.058787 5.45 7.01 10.74 1.88
210 29.54 2130.92 2132.33 2132.69 2133.48 0.034397 5.19 7.12 8.45 1.51
200 29.54 2130.75 2131.88 2132.28 2133.09 0.042665 5.27 6.97 10.03 1.65
190 29.54 2130.5 2131.64 2131.93 2132.61 0.038606 4.84 7.51 10.09 1.55
180 29.54 2130.02 2130.89 2131.24 2132.07 0.072103 5.28 6.63 11.3 2.02
170 29.54 2129.51 2130.67 2130.87 2131.37 0.042341 3.22 8.27 12.77 1.43
159.9 29.54 2128.5 2130.16 2130.45 2131.03 0.025957 4.4 7.77 7.42 1.24
150 29.54 2128.75 2129.73 2130.04 2130.67 0.050869 4.68 7.5 12.07 1.69
140 29.54 2128.05 2129.17 2129.4 2129.96 0.066456 4.51 7.79 14.44 1.84
127.9 29.54 2128.25 2128.68 2128.75 2129.11 0.029745 1.88 10.61 17.24 1.12
119.9 29.54 2129.21 2127.89 2128.04 2128.71 0.049338 1.74 7.38 6.21 1.62
109.9 29.54 2127.72 2126.64 2127.04 2127.99 0.134063 1.62 5.75 8.64 1.78
99.9 29.54 2125.53 2126.28 2126.45 2127 0.045898 2.86 7.93 9.69 1.38
89.9 29.54 2124.25 2125.41 2125.75 2126.51 0.043685 5.39 7.18 9.15 1.68
79.9 29.54 2124 2125.19 2125.44 2126.06 0.034046 5.01 8.16 10.02 1.5
70.0 29.54 2123 2124.97 2124.46 2125.15 0.00426 2.43 18.16 14.73 0.57
60.0 29.54 2122.66 2124.48 2124.48 2125.03 0.016957 3.85 9.97 9.54 0.98
49.9 29.54 2122.75 2123.72 2124.01 2124.71 0.051975 5.56 7.73 11.42 1.81
40.0 29.54 2122.25 2123.06 2123.37 2124.11 0.070201 5.7 6.91 10.47 2.04
30 29.54 2121.54 2122.59 2122.85 2123.45 0.052163 5.07 7.93 12.46 1.72
19.9 29.54 2120.46 2121.64 2121.95 2122.92 0.046374 5.63 6.93 9.96 1.72
10.0 29.54 2119.5 2121 2121.36 2122.35 0.072627 5.8 6.24 8.27 1.91
Fuente: Propia, 2019
Tabla 78 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal maximo en el periodo de
retorno 100 años
River Sta
Q Total
(𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 31.26 2156.34 2157.51 2157.51 2157.93 0.02151 3.65 11.47 13.02 1.16
539.9 31.26 2155.56 2156.84 2157.11 2157.59 0.049163 4.41 8.85 16.74 1.62
530 31.26 2155 2156.08 2156.4 2157.09 0.04594 5.09 8.58 16.16 1.67
519.9 31.26 2154.86 2155.77 2155.96 2156.46 0.060361 4.32 8.7 14.01 1.77
509.9 31.26 2154.5 2155.71 2155.74 2156.12 0.019323 3.31 12.2 16.12 1.08
499.9 31.26 2154.13 2155.27 2155.3 2155.86 0.030473 3.84 9.83 12.26 1.28
490 31.26 2153.27 2154.06 2154.42 2155.24 0.127458 5.11 6.52 10.96 2.39
480 31.26 2152.75 2153.41 2153.62 2154.09 0.081847 3.71 8.54 18.01 1.84
468.6 31.26 2150.65 2151.47 2151.82 2152.73 0.127599 5.18 6.4 14.67 2.44
461.8 31.26 2149.28 2150.17 2150.67 2151.9 0.104209 6.33 5.6 8.56 2.37
450 31.26 2147.74 2148.72 2149.23 2150.54 0.128579 6.36 5.25 7.55 2.56
439.9 31.26 2146.25 2147.33 2147.93 2149.45 0.092174 6.96 5.52 8.18 2.32
430 31.26 2144.95 2145.24 2145.91 2147.92 0.248133 3.24 4.35 6.97 2.7
420 31.26 2142.5 2144.12 2144.72 2146.08 0.112601 6.95 5.19 6.08 2.18
410 31.26 2142 2143.1 2143.66 2145.02 0.097662 6.75 5.35 7.43 2.31
400 31.26 2140.75 2142.03 2142.66 2144.16 0.072084 6.81 5.25 5.7 2.12
389.9 31.26 2140.25 2141.55 2142.01 2143.21 0.090604 6.47 6.04 9.22 2.14
380 31.26 2141.02 2141.68 2141.78 2142.18 0.047825 3.05 10.13 16.46 1.51
371.6 31.26 2140.43 2141.27 2140.65 2141.45 0.005569 1 16.95 12.45 0.49
360 31.26 2141.03 2141.21 2141.03 2141.38 0.006625 0.4 16.95 12.6 0.42
350 31.26 2140.06 2141.21 2140.06 2141.32 0.003026 0.81 21.21 12.8 0.3
340.0 31.26 2140.82 2140.76 2140.76 2141.21 0.031428 1.58 10.43 11.51 0.65
330 31.26 2140.61 2139.42 2139.77 2140.59 0.115337 2.1 6.51 10.22 1.2
320 31.26 2141.31 2138.77 2138.77 2139.32 0.029489 1.3 9.59 8.92 1.63
310 31.26 2138.97 2138.04 2138.04 2138.56 0.029068 1.85 9.79 9.49 1.7
299.9 31.26 2139.17 2137.59 2137.59 2138.16 0.030978 2.0 9.32 8.22 1.42
290.0 31.26 2137.08 2136.98 2137.19 2137.75 0.063635 2.1 8.06 10.83 1.57
280 31.26 2135.92 2136.37 2136.58 2137.12 0.063248 2.07 8.22 12.18 1.37
159
270 31.26 2136.18 2135.94 2136.06 2136.55 0.046286 1.75 9.04 11.33 1.1
260.0 31.26 2135.68 2135.28 2135.48 2136.03 0.056552 1.63 8.16 10.64 1.8
250 31.26 2134.82 2134.56 2134.81 2135.42 0.068168 1.54 7.62 10.24 1.23
240 31.26 2133.34 2133.79 2134.06 2134.7 0.074845 1.89 7.42 10.74 1.27
229.2 31.26 2132.25 2133.72 2133.74 2134.3 0.01833 4.18 11.05 11.83 1.13
220 31.26 2131.75 2132.85 2133.27 2133.97 0.056683 5.5 7.38 10.88 1.86
210 31.26 2130.92 2132.37 2132.73 2133.54 0.033444 5.25 7.5 8.64 1.49
200 31.26 2130.75 2131.91 2132.32 2133.16 0.042402 5.36 7.3 10.24 1.65
190 31.26 2130.5 2131.67 2131.96 2132.67 0.0388 4.94 7.81 10.13 1.56
180 31.26 2130.02 2130.91 2131.28 2132.13 0.071924 5.39 6.89 11.35 2.02
170 31.26 2129.51 2130.69 2130.9 2131.43 0.043575 3.35 8.52 12.83 1.46
159.9 31.26 2128.5 2130.21 2130.47 2131.05 0.03116 4.34 8.15 8.53 1.33
150 31.26 2128.75 2129.79 2130.07 2130.68 0.045342 4.58 8.17 12.52 1.61
140 31.26 2128.05 2129.18 2129.43 2130.03 0.06979 4.66 7.97 14.5 1.89
127.9 31.26 2128.25 2128.7 2128.78 2129.15 0.030074 1.99 11.02 17.41 1.14
119.9 31.26 2129.21 2127.99 2128.11 2128.77 0.044076 2.0 8.02 6.41 1.2
109.9 31.26 2127.72 2126.66 2127.08 2128.08 0.136757 2.3 5.94 8.7 1.24
99.99 31.26 2125.53 2126.31 2126.49 2127.06 0.046952 2.97 8.17 9.72 1.4
89.99 31.26 2124.25 2125.45 2125.8 2126.58 0.043035 5.47 7.52 9.28 1.67
79.99 31.26 2124 2125.21 2125.48 2126.13 0.034626 5.14 8.45 10.14 1.52
70.0 31.26 2123 2125.03 2124.5 2125.21 0.004148 2.45 19.08 14.93 0.56
60.0 31.26 2122.66 2124.52 2124.52 2125.1 0.016893 3.92 10.43 9.69 0.99
49.9 31.26 2122.75 2123.74 2124.05 2124.78 0.052242 5.68 8.03 11.52 1.82
40.0 31.26 2122.25 2123.08 2123.41 2124.17 0.069621 5.8 7.19 10.51 2.04
30 31.26 2121.54 2122.61 2122.89 2123.51 0.053188 5.2 8.19 12.56 1.74
19.9 31.26 2120.46 2121.68 2121.97 2122.98 0.045961 5.71 7.26 10.18 1.72
10.0 31.26 2119.5 2121.03 2121.41 2122.41 0.071434 5.88 6.52 8.29 1.9
Fuente: Propia, 2019
Tabla 79 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de
retorno 2.33 años
River Sta
Q Total
(𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 0.74 2156.34 2156.42 2156.42 2156.51 0.041464 0.61 0.59 3.59 0.95
539.9 0.74 2155.56 2155.74 2155.79 2155.91 0.095719 1.56 0.41 2.74 1.63
530 0.74 2155 2155.21 2155.22 2155.32 0.038685 1.45 0.51 3.15 1.14
519.9 0.74 2154.86 2155.04 2155.01 2155.08 0.022631 0.95 0.88 6.33 0.85
509.9 0.74 2154.5 2154.74 2154.74 2154.8 0.037109 1.15 0.71 6.07 1.07
499.9 0.74 2154.13 2154.23 2154.26 2154.33 0.059822 0.82 0.55 4.48 1.18
490 0.74 2153.27 2153.09 2153.18 2153.36 0.162053 1.2 0.32 1.76 1.2
480 0.74 2152.75 2152.65 2152.65 2152.77 0.046629 1.3 0.49 2.18 1.3
468.6 0.74 2150.65 2150.8 2150.86 2151.12 0.587181 2.75 0.31 6.11 3.74
461.8 0.74 2149.28 2149.42 2149.47 2149.59 0.111281 1.86 0.43 4.74 1.83
450 0.74 2147.74 2147.86 2147.92 2148.07 0.162395 2.04 0.36 3.17 2.14
439.9 0.74 2146.25 2146.49 2146.56 2146.73 0.117992 2.2 0.34 2.58 1.9
430 0.74 2144.95 2144.32 2144.46 2144.81 0.318612 2.1 0.24 1.48 1.3
420 0.74 2142.5 2142.8 2142.92 2143.16 0.095981 2.76 0.3 1.44 1.7
410 0.74 2142 2142.22 2142.27 2142.38 0.055647 1.85 0.43 2.99 1.39
400 0.74 2140.75 2140.98 2141.09 2141.39 0.211795 2.8 0.26 2.14 2.55
389.9 0.74 2140.25 2140.93 2140.64 2140.95 0.001485 0.52 1.59 4.81 0.25
380 0.74 2141.02 2140.79 2140.79 2140.89 0.05025 1.6 0.52 2.57 1.4
371.6 0.74 2140.43 2139.75 2139.46 2139.76 0.001151 1.4 2.34 7.27 1.3
360 0.74 2141.03 2139.75 2141.03 2139.75 0.000348 1.1 3.31 6.7 1.7
350 0.74 2140.06 2139.74 2140.06 2139.75 0.000139 2.3 4.58 7.75 1.8
340.0 0.74 2140.82 2139.67 2139.67 2139.73 0.051366 2.1 0.65 5.06 0.8
330 0.74 2140.61 2138.7 2138.7 2138.77 0.049491 2.2 0.67 5.28 0.5
160
320 0.74 2141.31 2137.7 2137.7 2137.75 0.052309 1.3 0.7 6.15 1.6
310 0.74 2138.97 2136.94 2136.94 2137.01 0.049845 1.5 0.66 5.23 1.1
299.9 0.74 2139.17 2136.51 2136.46 2136.53 0.015634 1.2 1.07 7.19 1.0
290.0 0.74 2137.08 2136.24 2136.24 2136.29 0.054358 1.5 0.81 9.07 0.3
280 0.74 2135.92 2135.51 2135.51 2135.59 0.047727 1.4 0.59 3.84 0.45
270 0.74 2136.18 2134.5 2134.59 2134.79 0.155983 2.1 0.31 1.55 0.85
260.0 0.74 2135.68 2134.28 2134.28 2134.36 0.046794 2.03 0.58 3.55 1.3
250 0.74 2134.82 2133.52 2133.57 2133.68 0.112146 2.5 0.42 3.02 1.5
240 0.74 2133.34 2133.02 2133.02 2133.09 0.050311 1.5 0.64 4.65 1.6
229.2 0.74 2132.25 2132.44 2132.47 2132.57 0.052152 1.69 0.49 3.48 1.34
220 0.74 2131.75 2131.99 2132.01 2132.09 0.05222 1.43 0.53 3.67 1.29
210 0.74 2130.92 2131.2 2131.26 2131.39 0.089695 1.97 0.38 2.71 1.69
200 0.74 2130.75 2130.98 2130.97 2131.05 0.024624 1.16 0.64 4.04 0.92
190 0.74 2130.5 2130.67 2130.67 2130.75 0.03529 1.29 0.61 4.02 1.08
180 0.74 2130.02 2130.27 2130.28 2130.34 0.046382 1.03 0.68 7.06 1.13
170 0.74 2129.51 2129.38 2129.45 2129.61 0.11084 1.3 0.35 1.81 1.32
159.9 0.74 2128.5 2129.04 2128.77 2129.05 0.00164 0.53 1.49 4.04 0.27
150 0.74 2128.75 2128.94 2128.94 2129.01 0.030609 1.22 0.66 4.92 1.01
140 0.74 2128.05 2128.21 2128.27 2128.39 0.096461 1.48 0.4 2.66 1.6
127.9 0.74 2128.25 2127.56 2127.56 2127.62 0.05036 1.5 0.66 5.07 1.4
119.9 0.74 2129.21 2126.22 2126.31 2126.54 0.357795 1.3 0.29 2.91 0.6
109.9 0.74 2127.72 2125.77 2125.77 2125.88 0.0474 1.1 0.52 2.67 0.36
99.9 0.74 2125.53 2125.22 2125.22 2125.31 0.047448 1.5 0.56 3.25 1.5
89.9 0.74 2124.25 2124.44 2124.49 2124.59 0.117451 1.67 0.44 4.75 1.81
79.9 0.74 2124 2124.23 2124.23 2124.31 0.024505 1.27 0.63 4.08 0.94
70.0 0.74 2123 2123.18 2123.3 2123.67 0.30928 3.1 0.24 2.21 3.01
60.0 0.74 2122.66 2123.04 2122.94 2123.08 0.006384 0.9 0.96 3.72 0.5
49.9 0.74 2122.75 2122.89 2122.89 2122.95 0.036463 1.25 0.68 5.38 1.09
40.0 0.74 2122.25 2122.37 2122.39 2122.45 0.069881 1.5 0.61 6.86 1.46
30 0.74 2121.54 2121.78 2121.81 2121.9 0.045203 1.6 0.51 3.69 1.25
19.9 0.74 2120.46 2120.62 2120.71 2120.98 0.252991 2.67 0.28 2.79 2.71
10.0 0.74 2119.5 2119.84 2119.87 2120 0.047761 1.8 0.44 2.3 1.26
Fuente: Propia, 2019
Tabla 80 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de
retorno 5 años
River Sta
Q Total
(𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 0.6 2156.34 2156.4 2156.4 2156.47 0.046097 0.49 0.49 3.38 0.93
539.9 0.6 2155.56 2155.72 2155.76 2155.86 0.087607 1.4 0.36 2.63 1.53
530 0.6 2155 2155.22 2155.2 2155.28 0.021074 1.1 0.54 3.22 0.85
519.9 0.6 2154.86 2155.02 2154.86 2155.06 0.021838 0.86 0.77 6.05 0.82
509.9 0.6 2154.5 2154.72 2154.72 2154.78 0.039672 1.12 0.59 5.58 1.09
499.9 0.6 2154.13 2154.2 2154.24 2154.3 0.056185 0.64 0.45 3.8 1.08
490 0.6 2153.27 2153.06 2153.14 2153.32 0.187861 0.5 0.26 1.64 0.5
480 0.6 2152.75 2152.62 2152.62 2152.72 0.046752 2.1 0.42 2.03 0.45
468.6 0.6 2150.65 2150.79 2150.85 2151.07 0.596902 2.56 0.27 6.07 3.69
461.8 0.6 2149.28 2149.41 2149.45 2149.55 0.110105 1.72 0.37 4.61 1.78
450 0.6 2147.74 2147.84 2147.9 2148.03 0.166634 1.89 0.31 3.07 2.12
439.9 0.6 2146.25 2146.47 2146.54 2146.69 0.11604 2.08 0.29 2.28 1.87
430 0.6 2144.95 2144.42 2144.42 2144.53 0.048999 2.3 0.42 2.11 0.75
420 0.6 2142.5 2142.7 2142.87 2143.45 0.315492 3.89 0.16 1.11 2.97
410 0.6 2142 2142.21 2142.24 2142.33 0.043782 1.6 0.4 2.91 1.23
400 0.6 2140.75 2140.95 2141.07 2141.4 0.279793 2.95 0.2 1.88 2.86
389.9 0.6 2140.25 2140.89 2140.6 2140.9 0.001385 0.48 1.39 4.65 0.24
161
380 0.6 2141.02 2140.76 2140.76 2140.85 0.051594 2.1 0.44 2.4 0.5
371.6 0.6 2140.43 2139.72 2139.44 2139.73 0.000974 1.6 2.14 7 0.6
360 0.6 2141.03 2139.72 2141.03 2139.72 0.000274 2.1 3.12 6.68 1.2
350 0.6 2140.06 2139.72 2140.06 2139.72 0.000103 1.7 4.38 7.54 1.5
340.0 0.6 2140.82 2139.65 2139.65 2139.71 0.051361 1.3 0.56 4.78 1.25
330 0.6 2140.61 2138.68 2138.68 2138.74 0.052617 1.5 0.56 4.82 1.36
320 0.6 2141.31 2137.68 2137.68 2137.73 0.054591 2.0 0.58 5.64 1.1
310 0.6 2138.97 2136.92 2136.92 2136.98 0.050687 2.3 0.56 4.84 1.4
299.9 0.6 2139.17 2136.49 2136.45 2136.51 0.014602 1.7 0.96 7.18 0.75
290.0 0.6 2137.08 2136.23 2136.23 2136.27 0.058876 1.1 0.69 9.05 0.68
280 0.6 2135.92 2135.48 2135.48 2135.56 0.049279 1.8 0.51 3.62 1.1
270 0.6 2136.18 2134.47 2134.55 2134.74 0.16113 1.2 0.26 1.42 1.4
260.0 0.6 2135.68 2134.25 2134.25 2134.33 0.049172 1.4 0.49 3.26 1.5
250 0.6 2134.82 2133.51 2133.55 2133.64 0.108317 2.4 0.37 2.89 1.7
240 0.6 2133.34 2132.97 2132.97 2133.05 0.050314 1.2 0.47 3.01 1.3
229.2 0.6 2132.25 2132.42 2132.45 2132.53 0.053091 1.59 0.42 3.27 1.32
220 0.6 2131.75 2131.97 2131.98 2132.05 0.05128 1.34 0.46 3.42 1.26
210 0.6 2130.92 2131.17 2131.23 2131.36 0.094487 1.9 0.32 2.5 1.71
200 0.6 2130.75 2130.96 2130.94 2131.01 0.02406 1.08 0.56 3.82 0.89
190 0.6 2130.5 2130.65 2130.65 2130.72 0.036085 1.21 0.53 3.92 1.07
180 0.6 2130.02 2130.24 2130.27 2130.32 0.042548 1.29 0.49 3.74 1.16
170 0.6 2129.51 2129.34 2129.41 2129.58 0.137174 1.3 0.28 1.65 0
159.9 0.6 2128.5 2129.01 2128.74 2129.02 0.001381 0.47 1.37 3.96 0.25
150 0.6 2128.75 2128.92 2128.92 2128.98 0.030873 1.15 0.57 4.65 1
140 0.6 2128.05 2128.19 2128.24 2128.35 0.100173 1.36 0.34 2.48 1.59
127.9 0.6 2128.25 2127.54 2127.54 2127.6 0.05314 1.4 0.57 5.05 0.74
119.9 0.6 2129.21 2126.21 2126.29 2126.48 0.354075 1.6 0.26 2.9 1.2
109.9 0.6 2127.72 2125.75 2125.75 2125.84 0.04878 1.7 0.45 2.59 0.68
99.9 0.6 2125.53 2125.2 2125.2 2125.28 0.048632 1.5 0.48 3.08 0.52
89.9 0.6 2124.25 2124.43 2124.47 2124.57 0.11128 1.6 0.37 4.11 1.76
79.9 0.6 2124 2124.2 2124.2 2124.28 0.027829 1.23 0.53 3.84 0.98
70.0 0.6 2123 2123.17 2123.28 2123.59 0.29488 2.89 0.21 2.07 2.9
60.0 0.6 2122.66 2123.02 2122.91 2123.04 0.005755 0.81 0.85 3.63 0.47
49.9 0.6 2122.75 2122.87 2122.87 2122.92 0.038191 1.17 0.59 5.3 1.09
40.0 0.6 2122.25 2122.36 2122.37 2122.43 0.065778 1.36 0.54 6.72 1.39
30 0.6 2121.54 2121.76 2121.77 2121.86 0.048732 1.53 0.43 3.37 1.27
19.9 0.6 2120.46 2120.61 2120.69 2120.92 0.24285 2.47 0.24 2.68 2.62
10.0 0.6 2119.5 2119.81 2119.84 2119.95 0.047919 1.67 0.38 2.24 1.24
Fuente: Propia, 2019
Tabla 81 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de
retorno 10 años
River Sta
Q Total
(𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 0.53 2156.34 2156.39 2156.39 2156.46 0.04636 0.42 0.45 3.29 0.9
539.9 0.53 2155.56 2155.71 2155.75 2155.84 0.088297 1.34 0.33 2.55 1.52
530 0.53 2155 2155.21 2155.19 2155.26 0.020176 1.04 0.51 3.14 0.83
519.9 0.53 2154.86 2155.01 2154.86 2155.04 0.022204 0.81 0.71 5.88 0.81
509.9 0.53 2154.5 2154.71 2154.71 2154.77 0.038645 1.08 0.55 5.34 1.07
499.9 0.53 2154.13 2154.18 2154.22 2154.29 0.058738 0.53 0.39 3.14 1.05
490 0.53 2153.27 2153.05 2153.12 2153.29 0.18332 0.63 0.24 1.57 1.02
480 0.53 2152.75 2152.6 2152.6 2152.69 0.047897 2.1 0.38 1.94 1.3
468.6 0.53 2150.65 2150.79 2150.84 2151.04 0.569174 2.41 0.25 6.05 3.58
461.8 0.53 2149.28 2149.4 2149.44 2149.53 0.111087 1.65 0.34 4.53 1.77
450 0.53 2147.74 2147.83 2147.89 2148 0.166772 1.79 0.29 3.02 2.1
162
439.9 0.53 2146.25 2146.45 2146.53 2146.67 0.115405 2.06 0.26 2.05 1.86
430 0.53 2144.95 2144.4 2144.41 2144.5 0.049988 1.7 0.38 2 0
420 0.53 2142.5 2142.68 2142.85 2143.4 0.334712 3.8 0.14 1.07 3.04
410 0.53 2142 2142.2 2142.22 2142.31 0.041951 1.51 0.37 2.81 1.19
400 0.53 2140.75 2140.94 2141.05 2141.38 0.301307 2.94 0.18 1.77 2.94
389.9 0.53 2140.25 2140.87 2140.58 2140.88 0.00133 0.45 1.29 4.57 0.23
380 0.53 2141.02 2140.74 2140.74 2140.83 0.05274 1.6 0.4 2.28 1.4
371.6 0.53 2140.43 2139.71 2139.43 2139.71 0.000877 1.1 2.03 6.84 1.36
360 0.53 2141.03 2139.7 2141.03 2139.7 0.000237 0.7 3.02 6.65 1.78
350 0.53 2140.06 2139.7 2140.06 2139.7 0.000086 0.89 4.26 7.45 2.1
340.0 0.53 2140.82 2139.64 2139.64 2139.69 0.051537 1.3 0.51 4.55 0.5
330 0.53 2140.61 2138.67 2138.67 2138.73 0.051425 1.7 0.51 4.62 0.86
320 0.53 2141.31 2137.67 2137.67 2137.72 0.05388 1.8 0.54 5.4 0.35
310 0.53 2138.97 2136.91 2136.91 2136.97 0.05273 2.1 0.51 4.61 0.75
299.9 0.53 2139.17 2136.48 2136.44 2136.5 0.014167 1.8 0.9 7.18 1.2
290.0 0.53 2137.08 2136.22 2136.22 2136.26 0.060423 1.1 0.64 9.04 1.3
280 0.53 2135.92 2135.47 2135.47 2135.54 0.04894 1.3 0.46 3.5 1.5
270 0.53 2136.18 2134.45 2134.53 2134.71 0.168853 1.4 0.23 1.35 1.2
260.0 0.53 2135.68 2134.24 2134.24 2134.31 0.048979 0.7 0.45 3.11 1.4
250 0.53 2134.82 2133.5 2133.53 2133.62 0.109537 0.85 0.33 2.8 0.25
240 0.53 2133.34 2132.96 2132.96 2133.03 0.050755 0.63 0.43 2.91 0.58
229.2 0.53 2132.25 2132.41 2132.43 2132.51 0.05282 1.53 0.39 3.18 1.31
220 0.53 2131.75 2131.95 2131.97 2132.04 0.051338 1.29 0.42 3.28 1.25
210 0.53 2130.92 2131.16 2131.22 2131.33 0.095711 1.85 0.29 2.39 1.7
200 0.53 2130.75 2130.94 2130.93 2131 0.023734 1.04 0.51 3.7 0.88
190 0.53 2130.5 2130.64 2130.64 2130.7 0.037125 1.17 0.48 3.87 1.08
180 0.53 2130.02 2130.24 2130.24 2130.31 0.041635 1.23 0.45 3.65 1.14
170 0.53 2129.51 2129.32 2129.4 2129.55 0.146114 1.1 0.25 1.58 0
159.9 0.53 2128.5 2129 2128.72 2129 0.001238 0.44 1.3 3.91 0.23
150 0.53 2128.75 2128.91 2128.91 2128.96 0.032556 1.13 0.51 4.49 1.02
140 0.53 2128.05 2128.18 2128.22 2128.32 0.096045 1.27 0.32 2.4 1.54
127.9 0.53 2128.25 2127.53 2127.53 2127.58 0.054804 1.4 0.52 5.03 0.56
119.9 0.53 2129.21 2126.21 2126.27 2126.45 0.351218 1.6 0.24 2.9 1.5
109.9 0.53 2127.72 2125.73 2125.73 2125.82 0.048211 1.7 0.42 2.55 1.3
99.99 0.53 2125.53 2125.18 2125.18 2125.26 0.048329 1.4 0.44 3 0.58
89.99 0.53 2124.25 2124.42 2124.46 2124.55 0.110835 1.57 0.33 3.76 1.75
79.99 0.53 2124 2124.19 2124.19 2124.26 0.027263 1.16 0.49 3.75 0.96
70.0 0.53 2123 2123.15 2123.27 2123.57 0.315464 2.87 0.18 1.95 2.97
60.0 0.53 2122.66 2123 2122.89 2123.03 0.005428 0.77 0.8 3.58 0.45
49.9 0.53 2122.75 2122.86 2122.86 2122.91 0.038893 1.12 0.54 5.26 1.09
40.0 0.53 2122.25 2122.35 2122.37 2122.42 0.0639 1.29 0.5 6.64 1.36
30 0.53 2121.54 2121.74 2121.77 2121.85 0.050389 1.5 0.39 3.21 1.28
19.9 0.53 2120.46 2120.6 2120.67 2120.88 0.240639 2.36 0.22 2.62 2.58
10.0 0.53 2119.5 2119.8 2119.83 2119.93 0.047519 1.6 0.35 2.22 1.22
Fuente: Propia, 2019
Tabla 82 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de
retorno 25 años
River Sta
Q Total
(𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 0.46 2156.34 2156.37 2156.37 2156.44 0.049745 0.33 0.4 3.17 0.87
539.9 0.46 2155.56 2155.7 2155.73 2155.81 0.082336 1.24 0.31 2.49 1.45
530 0.46 2155 2155.19 2155.17 2155.24 0.01954 0.99 0.47 3.05 0.8
519.9 0.46 2154.86 2155 2154.86 2155.03 0.022021 0.76 0.64 5.71 0.8
509.9 0.46 2154.5 2154.7 2154.7 2154.75 0.039112 1.04 0.49 5.04 1.07
499.9 0.46 2154.13 2154.16 2154.2 2154.27 0.059186 0.37 0.33 2.38 0.96
490 0.46 2153.27 2153.03 2153.1 2153.26 0.186123 1.3 0.22 1.49 1.1
163
480 0.46 2152.75 2152.57 2152.57 2152.67 0.049462 1.5 0.34 1.84 1.3
468.6 0.46 2150.65 2150.78 2150.83 2151 0.530618 2.24 0.24 6.04 3.42
461.8 0.46 2149.28 2149.39 2149.43 2149.52 0.113052 1.58 0.31 4.44 1.76
450 0.46 2147.74 2147.83 2147.87 2147.98 0.165906 1.68 0.27 2.97 2.06
439.9 0.46 2146.25 2146.43 2146.51 2146.65 0.114569 2.06 0.22 1.77 1.85
430 0.46 2144.95 2144.38 2144.38 2144.48 0.051163 2.1 0.34 1.86 1.4
420 0.46 2142.5 2142.66 2142.82 2143.35 0.351521 3.68 0.13 1.02 3.09
410 0.46 2142 2142.18 2142.21 2142.28 0.039706 1.42 0.34 2.7 1.15
400 0.46 2140.75 2140.93 2141.03 2141.37 0.332233 2.94 0.16 1.65 3.05
389.9 0.46 2140.25 2140.84 2140.56 2140.85 0.001269 0.43 1.17 4.45 0.23
380 0.46 2141.02 2140.72 2140.72 2140.8 0.054393 2.1 0.36 2.16 1.1
371.6 0.46 2140.43 2139.69 2139.41 2139.69 0.000776 1.6 1.92 6.69 1.4
360 0.46 2141.03 2139.69 2141.03 2139.69 0.000199 1.2 2.91 6.61 1.3
350 0.46 2140.06 2139.69 2140.06 2139.69 0.000071 1.8 4.14 7.4 1.4
340.0 0.46 2140.82 2139.63 2139.63 2139.68 0.051675 2.3 0.45 4.3 1.1
330 0.46 2140.61 2138.66 2138.66 2138.71 0.053875 2.2 0.45 4.35 0.56
320 0.46 2141.31 2137.66 2137.66 2137.71 0.049983 2.0 0.5 5.19 0.78
310 0.46 2138.97 2136.9 2136.9 2136.95 0.055817 1.4 0.45 4.34 2.1
299.9 0.46 2139.17 2136.47 2136.43 2136.49 0.013879 1.1 0.83 7.17 1.4
290.0 0.46 2137.08 2136.22 2136.22 2136.25 0.064757 1.8 0.57 9.03 1.1
280 0.46 2135.92 2135.46 2135.46 2135.52 0.052052 1.7 0.41 3.35 1.3
270 0.46 2136.18 2134.43 2134.51 2134.67 0.163992 2.4 0.21 1.28 1.5
260.0 0.46 2135.68 2134.22 2134.22 2134.29 0.05025 1.5 0.4 2.94 1.0
250 0.46 2134.82 2133.49 2133.52 2133.6 0.10729 1.3 0.3 2.7 0.36
240 0.46 2133.34 2132.94 2132.94 2133.01 0.049821 2.1 0.39 2.81 0.78
229.2 0.46 2132.25 2132.39 2132.42 2132.49 0.053699 1.46 0.35 3.06 1.3
220 0.46 2131.75 2131.94 2131.95 2132.02 0.050472 1.24 0.38 3.15 1.22
210 0.46 2130.92 2131.15 2131.2 2131.31 0.098513 1.8 0.26 2.28 1.71
200 0.46 2130.75 2130.93 2130.92 2130.98 0.022399 0.97 0.47 3.6 0.85
190 0.46 2130.5 2130.63 2130.63 2130.68 0.038684 1.13 0.44 3.81 1.08
180 0.46 2130.02 2130.22 2130.23 2130.29 0.040181 1.15 0.42 3.56 1.11
170 0.46 2129.51 2129.3 2129.37 2129.53 0.159673 1.2 0.22 1.5 0.5
159.9 0.46 2128.5 2128.98 2128.7 2128.98 0.00109 0.4 1.23 3.82 0.22
150 0.46 2128.75 2128.9 2128.9 2128.95 0.031375 1.07 0.47 4.36 0.99
140 0.46 2128.05 2128.16 2128.2 2128.3 0.10342 1.2 0.28 2.26 1.56
127.9 0.46 2128.25 2127.52 2127.52 2127.57 0.050343 1.3 0.49 5.02 1.4
119.9 0.46 2129.21 2126.19 2126.26 2126.47 0.383694 1.5 0.19 2.23 1.78
109.9 0.46 2127.72 2125.72 2125.72 2125.79 0.048675 1.6 0.38 2.51 1.63
99.9 0.46 2125.53 2125.17 2125.17 2125.24 0.04845 1.7 0.4 2.91 1.4
89.9 0.46 2124.25 2124.41 2124.45 2124.53 0.109926 1.49 0.3 3.57 1.72
79.9 0.46 2124 2124.18 2124.18 2124.24 0.027411 1.12 0.44 3.64 0.95
70.0 0.46 2123 2123.14 2123.24 2123.55 0.331167 2.81 0.16 1.84 3.02
60.0 0.46 2122.66 2122.98 2122.87 2123.01 0.004991 0.71 0.74 3.48 0.43
49.9 0.46 2122.75 2122.85 2122.85 2122.9 0.041151 1.08 0.49 5.22 1.1
40.0 0.46 2122.25 2122.34 2122.36 2122.4 0.059633 1.2 0.46 6.56 1.3
30 0.46 2121.54 2121.73 2121.75 2121.83 0.053971 1.48 0.34 3.09 1.31
19.9 0.46 2120.46 2120.59 2120.66 2120.84 0.227129 2.21 0.21 2.57 2.48
10.0 0.46 2119.5 2119.79 2119.81 2119.9 0.048071 1.52 0.32 2.19 1.22
Fuente: Propia, 2019
164
Tabla 83 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de
retorno 50 años
River Sta
Q Total
(𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 0.42 2156.34 2156.36 2156.36 2156.43 0.050446 0.27 0.38 3.11 0.83
539.9 0.42 2155.56 2155.69 2155.72 2155.8 0.081691 1.2 0.29 2.44 1.44
530 0.42 2155 2155.19 2155.16 2155.23 0.019615 0.96 0.44 2.99 0.8
519.9 0.42 2154.86 2155 2154.96 2155.02 0.021091 0.72 0.61 5.6 0.77
509.9 0.42 2154.5 2154.7 2154.7 2154.74 0.040394 1.04 0.45 4.83 1.08
499.9 0.42 2154.13 2154.15 2154.18 2154.25 0.059456 0.24 0.3 1.85 0.87
490 0.42 2153.27 2153.02 2153.09 2153.24 0.187293 0.56 0.2 1.44 0.69
480 0.42 2152.75 2152.56 2152.56 2152.65 0.050222 0.87 0.31 1.79 1.2
468.6 0.42 2150.65 2150.78 2150.83 2150.98 0.513902 2.15 0.22 6.02 3.34
461.8 0.42 2149.28 2149.39 2149.42 2149.5 0.113999 1.53 0.29 4.32 1.76
450 0.42 2147.74 2147.82 2147.86 2147.96 0.164673 1.61 0.25 2.94 2.03
439.9 0.42 2146.25 2146.42 2146.51 2146.64 0.114486 2.08 0.2 1.57 1.86
430 0.42 2144.95 2144.37 2144.37 2144.46 0.051113 2.1 0.32 1.78 1.87
420 0.42 2142.5 2142.65 2142.81 2143.32 0.368092 3.62 0.12 0.99 3.14
410 0.42 2142 2142.18 2142.19 2142.27 0.038393 1.36 0.33 2.64 1.12
400 0.42 2140.75 2140.92 2141.02 2141.36 0.353973 2.95 0.14 1.58 3.13
389.9 0.42 2140.25 2140.83 2140.54 2140.84 0.001232 0.41 1.1 4.37 0.22
380 0.42 2141.02 2140.71 2140.71 2140.79 0.053358 1.3 0.34 2.1 0.68
371.6 0.42 2140.43 2139.68 2139.4 2139.68 0.000715 2.1 1.85 6.59 1.3
360 0.42 2141.03 2139.68 2141.03 2139.68 0.000178 1.6 2.85 6.59 1.24
350 0.42 2140.06 2139.68 2140.06 2139.68 0.000062 1.2 4.07 7.36 1.65
340.0 0.42 2140.82 2139.62 2139.62 2139.67 0.052045 0.7 0.42 4.15 1.47
330 0.42 2140.61 2138.65 2138.65 2138.7 0.055 1.3 0.42 4.18 0.68
320 0.42 2141.31 2137.65 2137.65 2137.7 0.056229 1.8 0.44 4.91 1.1
310 0.42 2138.97 2136.89 2136.89 2136.94 0.055216 2.1 0.42 4.21 1.35
299.9 0.42 2139.17 2136.47 2136.43 2136.48 0.01316 2.3 0.8 7.17 1.42
290.0 0.42 2137.08 2136.17 2136.17 2136.26 0.052798 1.54 0.33 2.13 1.10
280 0.42 2135.92 2135.45 2135.45 2135.51 0.052724 1.23 0.38 3.28 2.0
270 0.42 2136.18 2134.42 2134.49 2134.65 0.165545 1.36 0.2 1.24 1.68
260.0 0.42 2135.68 2134.21 2134.21 2134.28 0.050991 1.56 0.37 2.84 1.35
250 0.42 2134.82 2133.48 2133.51 2133.59 0.106034 1.85 0.29 2.64 1.48
240 0.42 2133.34 2132.94 2132.94 2133 0.050048 1.47 0.37 2.75 1.2
229.2 0.42 2132.25 2132.39 2132.41 2132.48 0.053198 1.42 0.33 3 1.29
220 0.42 2131.75 2131.93 2131.94 2132.01 0.050805 1.21 0.35 3.05 1.22
210 0.42 2130.92 2131.14 2131.19 2131.3 0.098798 1.75 0.24 2.21 1.7
200 0.42 2130.75 2130.93 2130.91 2130.97 0.021854 0.94 0.45 3.54 0.83
190 0.42 2130.5 2130.62 2130.62 2130.67 0.04007 1.11 0.41 3.77 1.09
180 0.42 2130.02 2130.22 2130.22 2130.28 0.038747 1.1 0.4 3.51 1.08
170 0.42 2129.51 2129.29 2129.36 2129.52 0.17247 1.2 0.2 1.44 1.1
159.9 0.42 2128.5 2128.97 2128.69 2128.97 0.000998 0.38 1.19 3.77 0.21
150 0.42 2128.75 2128.89 2128.89 2128.94 0.032621 1.05 0.43 4.25 1
140 0.42 2128.05 2128.16 2128.2 2128.29 0.09982 1.13 0.26 2.2 1.52
127.9 0.42 2128.25 2127.52 2127.52 2127.56 0.051833 1.36 0.46 5.02 1.1
119.9 0.42 2129.21 2126.18 2126.25 2126.45 0.373527 1.52 0.18 2.18 1.63
109.9 0.42 2127.72 2125.71 2125.71 2125.78 0.050561 1.47 0.35 2.49 1.78
99.9 0.42 2125.53 2125.16 2125.16 2125.23 0.049524 1.68 0.37 2.84 1.62
89.9 0.42 2124.25 2124.4 2124.44 2124.52 0.107126 1.43 0.28 3.46 1.68
79.9 0.42 2124 2124.17 2124.17 2124.23 0.028435 1.1 0.41 3.56 0.96
70.0 0.42 2123 2123.14 2123.23 2123.52 0.325638 2.73 0.15 1.79 2.97
60.0 0.42 2122.66 2122.97 2122.87 2123 0.004697 0.68 0.71 3.42 0.42
49.9 0.42 2122.75 2122.84 2122.84 2122.89 0.042814 1.05 0.46 5.19 1.11
40.0 0.42 2122.25 2122.34 2122.35 2122.39 0.056655 1.14 0.44 6.52 1.26
30 0.42 2121.54 2121.72 2121.75 2121.82 0.057198 1.46 0.31 3.01 1.33
19.9 0.42 2120.46 2120.59 2120.65 2120.81 0.214318 2.1 0.2 2.55 2.4
165
10.2 0.42 2119.5 2119.78 2119.8 2119.89 0.04887 1.48 0.3 2.17 1.22
Fuente: Propia, 2019
Tabla 84 Resultados hidraulicos obtenidos de la modelacion en HEC-RAS del tramo en estudio del río Bache para el caudal minimo en el periodo de
retorno 100 años
River Sta
Q Total (𝒎𝟑/𝒔)
Min Ch El
(m)
W.S. Elev (m)
Crit W.S. (m)
E.G. Elev (m)
E.G. Slope (m/m)
Vel Chnl (m/s)
Flow Area (m2)
Top Width
(m)
Froude # Chl
550 0.38 2156.34 2156.35 2156.35 2156.41 0.050386 0.2 0.35 3.05 0.77
539.9 0.38 2155.56 2155.68 2155.71 2155.78 0.08238 1.15 0.27 2.38 1.43
530 0.38 2155 2155.18 2155.15 2155.22 0.018808 0.92 0.41 2.93 0.78
519.9 0.38 2154.86 2154.99 2154.96 2155.01 0.021968 0.71 0.56 5.38 0.78
509.9 0.38 2154.5 2154.69 2154.69 2154.73 0.039375 1 0.42 4.66 1.06
499.9 0.38 2154.13 2154.13 2154.13 2154.23 0.063476 1.36 0.27 1.37 1.1
490 0.38 2153.27 2153.01 2153.07 2153.21 0.173819 1.26 0.19 1.4 1.52
480 0.38 2152.75 2152.55 2152.55 2152.63 0.049904 2.1 0.29 1.73 1.76
468.6 0.38 2150.65 2150.78 2150.82 2150.97 0.526523 2.09 0.21 6.01 3.35
461.8 0.38 2149.28 2149.38 2149.42 2149.49 0.113152 1.47 0.27 4.19 1.73
450 0.38 2147.74 2147.81 2147.86 2147.95 0.167588 1.55 0.23 2.91 2.03
439.9 0.38 2146.25 2146.41 2146.49 2146.62 0.114021 2.02 0.19 1.53 1.84
430 0.38 2144.95 2144.35 2144.35 2144.44 0.052884 2.3 0.29 1.69 1.52
420 0.38 2142.5 2142.65 2142.79 2143.27 0.371515 3.5 0.11 0.97 3.14
410 0.38 2142 2142.17 2142.18 2142.25 0.036897 1.3 0.31 2.57 1.09
400 0.38 2140.75 2140.91 2141.01 2141.36 0.383636 2.96 0.13 1.5 3.23
389.9 0.38 2140.25 2140.81 2140.53 2140.82 0.00119 0.39 1.03 4.29 0.22
380 0.38 2141.02 2140.7 2140.7 2140.77 0.054187 0.58 0.31 2.03 1.46
371.6 0.38 2140.43 2139.67 2139.4 2139.67 0.000651 1.1 1.78 6.5 1.5
360 0.38 2141.03 2139.67 2141.03 2139.67 0.000157 1.36 2.78 6.56 1.62
350 0.38 2140.06 2139.67 2140.06 2139.67 0.000054 1.45 4 7.32 2.1
340.0 0.38 2140.82 2139.61 2139.61 2139.66 0.055258 1.58 0.38 3.94 1.74
330 0.38 2140.61 2138.64 2138.64 2138.69 0.054894 1.69 0.39 4.03 1.64
320 0.38 2141.31 2137.64 2137.64 2137.69 0.05531 2.1 0.41 4.74 1.84
310 0.38 2138.97 2136.88 2136.88 2136.93 0.054648 1.78 0.39 4.08 1.62
299.9 0.38 2139.17 2136.46 2136.42 2136.47 0.014165 1.85 0.74 7.16 1.02
290.0 0.38 2137.08 2136.17 2136.17 2136.24 0.050877 2.1 0.31 2.09 0.57
280 0.38 2135.92 2135.44 2135.44 2135.5 0.050982 1.75 0.36 3.21 0.24
270 0.38 2136.18 2134.4 2134.48 2134.64 0.177806 1.89 0.18 1.18 1.23
260.0 0.38 2135.68 2134.2 2134.2 2134.26 0.051213 1.42 0.34 2.74 1.67
250 0.38 2134.82 2133.47 2133.5 2133.57 0.105734 1.68 0.27 2.57 1.54
240 0.38 2133.34 2132.92 2132.92 2132.99 0.052744 1.74 0.34 2.67 1.46
229.2 0.38 2132.25 2132.38 2132.4 2132.46 0.050898 1.35 0.31 2.95 1.25
220 0.38 2131.75 2131.92 2131.93 2131.99 0.052927 1.19 0.32 2.94 1.23
210 0.38 2130.92 2131.13 2131.18 2131.28 0.095754 1.69 0.23 2.15 1.67
200 0.38 2130.75 2130.92 2130.9 2130.96 0.022079 0.91 0.42 3.45 0.83
190 0.38 2130.5 2130.61 2130.61 2130.66 0.038968 1.06 0.39 3.74 1.07
180 0.38 2130.02 2130.21 2130.21 2130.27 0.040255 1.1 0.36 3.33 1.09
170 0.38 2129.51 2129.28 2129.35 2129.5 0.170602 1.0 0.18 1.41 1.72
159.9 0.38 2128.5 2128.95 2128.68 2128.96 0.000907 0.35 1.15 3.71 0.2
150 0.38 2128.75 2128.88 2128.88 2128.93 0.031609 1.01 0.41 4.17 0.98
140 0.38 2128.05 2128.15 2128.19 2128.28 0.107547 1.08 0.24 2.11 1.55
127.9 0.38 2128.25 2127.51 2127.51 2127.55 0.049968 1.25 0.44 5.01 1.64
119.9 0.38 2129.21 2126.17 2126.24 2126.44 0.408911 1.42 0.17 2.07 1.24
109.9 0.38 2127.72 2125.7 2125.7 2125.77 0.050441 1.85 0.33 2.46 1.1
99.9 0.38 2125.53 2125.15 2125.15 2125.21 0.050271 1.42 0.34 2.78 1.28
89.9 0.38 2124.25 2124.4 2124.44 2124.5 0.105414 1.38 0.27 3.33 1.66
79.9 0.38 2124 2124.16 2124.16 2124.22 0.027432 1.06 0.38 3.5 0.94
70.0 0.38 2123 2123.13 2123.22 2123.52 0.354114 2.76 0.14 1.69 3.08
166
60.0 0.38 2122.66 2122.96 2122.85 2122.98 0.004472 0.65 0.67 3.35 0.41
49.9 0.38 2122.75 2122.84 2122.84 2122.88 0.041207 1 0.43 5.17 1.08
40.0 0.38 2122.25 2122.34 2122.35 2122.39 0.059053 1.11 0.41 6.44 1.27
30 0.38 2121.54 2121.71 2121.74 2121.81 0.056036 1.41 0.3 2.96 1.31
19.9 0.38 2120.46 2120.58 2120.64 2120.8 0.223635 2.06 0.18 2.5 2.43
10.0 0.38 2119.5 2119.77 2119.79 2119.87 0.048024 1.42 0.28 2.15 1.2
Fuente: Propia, 2019
Tabla 85 Balance hidrico climatico para el proyecto de Riego
MESES ENE FEB MAR ABR MAY JUN
DECADA I II III I II III I II III I II III I II III I II III
CAS 110.38 mm
PREC-50% 20.9 35.2 25.8 20.1 27.6 24.1 50.9 66.5 51.1 68 84.6 61.8 59.1 33.1 62.4 29.8 10.4 12
ETP 28.79 24.51 29.97 26.11 25.83 24.52 21.92 25.74 26.32 24.58 25.16 24.01 27.3 28.47 30.69 27.76 29.32 28.51
PREC-ETP -7.89 10.69 -4.17 -6.01 1.77 -0.42 28.98 40.76 24.78 43.42 59.44 37.79 31.8 4.63 31.71 2.04 -18.92 -16.51
ALM 99.24 109.93 105.76 99.75 101.52 101.1 110.38 110.38 110.38 110.38 110.38 110.38 110.38 110.38 110.38 110.38 91.46 74.95
DELTA ALM -7.89 10.69 -4.17 -6.01 1.77 -0.42 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -18.92 -16.51
ET 28.79 24.51 29.97 26.11 25.83 24.52 21.92 25.74 26.32 24.58 25.16 24.01 27.3 28.47 30.69 27.76 29.32 28.51
DEFICIT 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
EXCESO 0 0 0 0 0 0 28.98 40.76 24.78 43.42 59.44 37.79 31.8 4.63 31.71 2.04 0 0
R (ET/ETP) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
MESES JUL AGO SEP OCT NOV DIC
DECADA I II III I II III I II III I II III I II III I II III
CAS 110.38 mm
PREC-50% 10.70 13.50 14.30 3.60 12.50 15.90 13.00 16.20 27.70 46.90 80.50 90.80 77.40 75.90 64.80 40.30 56.00 24.80
ETP 30.61 29.23 33.17 29.26 31.02 36.15 32.75 31.11 35.21 30.86 25.67 29.22 23.83 23.96 25.31 22.16 25.31 30.18
PREC-ETP -19.91 -15.73 -18.87 -25.66 -18.52 -20.25 -19.75 -14.91 -7.51 16.04 54.83 61.58 53.57 51.94 39.49 18.14 30.69 -5.38
ALM 55.04 39.31 20.44 0 0 0 0 0 0 16.04 70.87 110.38 110.38 110.38 110.38 110.38 110.38 105.00
DELTA ALM -19.91 -15.73 -18.87 0 0 0 0 0 0 16.04 54.83 0 0 0 0 0 0 -5.38
ET 30.61 29.23 33.17 25.7 18.5 20.3 19.8 14.9 7.5 30.86 25.67 29.22 23.83 23.96 25.31 22.16 25.31 30.18
DEFICIT 0.00 0.00 0.00 25.66 18.52 20.25 19.75 14.91 7.51 0 0 0 0 0 0 0 0 0
EXCESO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 61.58 53.57 51.94 39.49 18.14 30.69 0.00
R (ET/ETP) 1 1 1 0.88 0.60 0.56 0.60 0.48 0.21 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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