climatologia e hidrologia, estudio de crecidas por el...

IHH-UMSA

ORSTOM!- - --- ---------1; P 1 B

-- -- JSENAMHI

CLiMATOLOGIA E HIDROLOGIA,

ESTUDIO DE CRECIDAS

POR EL MODELO HYMO 10

EN LA CUENCA DEL RIO PIRAIAMAZO lA ANDINA - BOLIVIA

IHH-UM5A

ORS TOM

PHI CAB SEN A MH l

CL l MAT 0 LOG l A E H1 0 R0 LOG lA,

EST U0 l ODE CRE CID AS

P0 REL MODE L0 HYM0 10

EN LAC UENCAO EL RIO P1RAI

AHAZONIA ANDINA - BOLIVIA

JAVIER CARVAJAL FERNANDEZ

Jffi J JORGE POO HBIlEZ

DIRECTCR n~ J ROGER HAnos RUEDASDlRECT SENAHHJ J HARJO CANEOO DAZA

(XH]IRECTOR PHICAB J ttlOiEL-ALAIN ROOiE

MARZO 1988

1

l

)r,

AGRADECIMIENTOS

Deseo expresar mi gratitud y reconocirniento a las siguientes personas

Al Ing. Jorge Peiia Mndez, catedratico y amigo, por su valioso i:Isesonl1iento y

cooperaci6n en el desarrollo del proyecto.

A los Ings. Carlos Fernandez Jiuregui, German Palenque Espada, Angel Aliaga

Rivera y Roger Mattos Rueda por la gran colaboraci6n prestada.

A los Ingenieros y personal deI lnstituto de Hidraulica e Hidrologra de la UrvlSA.

Al Dr. Michel Alain Roche por el decidido apoyo prestado 'en el PHICAB.

A los senores catedraticos de la carrera de lngenierfa Civil, arquitectos de mi

formaci6n profesional.

A los compa1eros que trabajaron conmigo en el IJroyecto y a todos los que hicie

IOn posible la realizaci6n de este trabajo.

Javier Carvajal Ferrulndez

INDICE

CAPITULO 1 INTRODUCCION

1.1. Generalidades

1.2. Antecedentes

1.3. Prop6sitos dei estudio

Pagina

1

1

1

2

CAPITULO 2 METODOLOGIA Y"DESCRIPCION GEI-.JEH.AL DEL AREA 4

DE ES"l'UDl

2.1. Metodologfa de estudio

2.1.1.. Generalidades

2.1.2. Topograffa y cartograffa

2.1.3. Hidrometeorologfa

2.1.4. Complejo hidrol6gico de suelo-cobertura vegetal

2.1.5. Hidrologfa superficial

2.1.6. Adecuaci6n de la metodologfa a la cuenca dei

2.2. Caracterfsticas frsicas

2.2.1. Ubicaci6n

2.2.2. Topograffa

2.2.3. Fisiograffa

2.2.4. Clima

2.2.5. Hidrograffa

2.2.6. Cobertura y uso actual de la tierra

2.3. Aspectos humanos

2.3.1. Poblaci6n

2.3.2. Vfas de acceso

2.4. Caractedsticas morfomtricas de la cuenca

2.4.1. Area de drenaje

2.4.2. Pedmetro

2.4.3. Indice de compacidad

2.4.4. Densidacl de drenaje

4

4

4

6

6

'J

do PiraC 8

8

t>

8

9

10

12

14

14

14

15

16

11

1'l

11

lb

2.4.5.

2.4.6.

2.4.7.

2.4.8.

2.4.9.

2.4.10.

2.4.11.

2.4.12.

CAPITULO 3

.. li

Coeficiente de torrencialidad

Rectngulo equivalente

Factor de forma

Curva hipsomtrica

Curva de istribuci6n de altitudes

Indice de pendiente

Pendiente media deI do

Perfil longitudinal deI cauce principal

ANALISIS DE PARAMETROS HIDROMETEOROLOGICOS

Pgina

18

19

20

20

22

22

24

25

27

3.1. Precipitaciones 27

3.1.1. Inventario de estaciones 27

3.1.2. Anlisis de la informaci6n 29

3.1.3. Estudio estadrstico 32

3.1.4. Perfil pluviomtrico 36

3.1.5. Distribuci6n areal y temporal de la precipitaci6n, 37

precipitaci6n media

3.1.6. Tiempo de concentraci6n 39

3.1.7. Estudio de precipitaciones intensas40

3.2. Escunimiento 52

3.2.1. Invent ario de estaciones 52

3.2.2. Amilisis de la informaci6n 53

3.2.3. Detalle mensual 53

3.2.4. Caudales especfficos 54

3.2.5. Caudal medio horario 55

3.3. Parmetros climatol6gicos, evapotranspiraci6n 55

3.3.1. Temperatura, humedad relativa, vientos y presi6n baromtrica 55

3.3.2. Dficit de escurrimiento 56

3.3.3. Evapotranspiraci6n potencial 56

CAPITULO 4 ESTUDIO y APLICACION DEL MODELO P-Q DEL S.C.S. 58

4.1. Estudio deI modelo

4.1.1. Introducci6n

58

58

iii

Pgina

4.1.2. Conici6n de humeclacl antecedente lA/vIC) 58

4.1.3. Clasificaci6n hidrol6gica de suelos 59

4.1.4. Clases de uso y tratamiento de suelos 61

4.1.5. Complejos hidrol6gicos suelo-cobertura 61

4.1.6. Estimaci6n de escurrimiento directo a partir cle la precipitaci6n 62

4.2. Aplicaci6n 68

4.2.1. Mapas tematicos 68

4.2.2. Metodologia de la cuantificaci6n 68

4.2.3. Compatibilizaci6n de clasificaciones 71

4.2.4. ~valuaci6n deI CN 77

CAPITULO 5 MODEL MATEMATICO DE LLUVIA-SCORRENTIA PARA 79

CALCULOS HIDROLOGICOS DE CREClENTES : HYMO 10

S.l. Introducci6n 79

S.2. Objetivos 80

S.3. Teoda deI modelo 80

5.3.1. Generalidades 80

5.3.2. Ubicaci6n deI H YMO 10 en el campo de los modelos matematicos 83

5.3.3. Mtodos de calculo usados 84

5.4. Calibraci6n deI modelo 96

5.5. Estructura computacional 96

5.5.1. Descripci6n de programas 97

5.6. i\'mnual de uso 99

5.6.1. Norll1as generales 99

5.6.2. Descripci6n de entrada de datos 100

5.6.3. Archivo de entrada cle datos 100

5.6.4. Ejecuci6n deI calc';1lo 101

S.7. Listado clel programa 101

CAPITULO 6 I\PLICACION Db:L MODELO HYMO 10

6.1. Introducci6n

6.2. Disefio dei proceso de calcula

102

102

102

- iv

6.2.1. Identificaci6n dei sistema hidrol6gico "

6.2.2. Sistema secuencial de clculo

6.3. Parametros rnorforntricos constantes de la cuenca

6.3.1. Areas de drenaje y CN (At\.'IC - Il)

6.3.2. Valores caractedsticos de la red hfdrica

6.3.3. Seccianes transv'ersales

6.3.4. Coeficientes de Manning

6.4. Tormentas seleccionadas

6.5. Aplicaci6n de la metodolagfa a la crecida dei 04.01.77

6.5.1. Generalidades

6.5.2. Condici6n de humedad antecedente, CN

6.5.3. Cuevas de rnasa de lIuvia

6.5.4. Hidrograrnas observados

6.5.5. Archivo de datos

6.5.6. Ejecuci6n y salida dei modelo

6.6. Calibraci6n y verificaci6n dei modela

6.6.1. Primera tormenta

6.6.2. Segunda torrnenta

6.6.3. Tercera torrnenta

6.6.4. Parametros calibrados

6.7. Aplicaci6n dei, modelo

6.7.1. Antecedentes

6.7.2. Preparaci6n de la inforrnaci6n

6.7.3. I

CAPITULO 1

INTRODUCCION

1.1. . GENERALIDADES

La historia de la hurnanidad esta fntimamente ligaa al agua, encontra~

dose relatos que describen laS grandes inundaciones y los esfuerzos CIel ho 111 Lre

por dominar a este elemento de la naturaleza.

El horrlbre en sus comienzos era un ser n6made y en sus desplazarnientos

buscaba lugares donde dispusiera agua y evitaba las zonas de excesos. Los habi-

tos sedentarios que los adquiere con el correr deI tiellllJo, fijan al hombre a su

h.'1gar de nacirniemo y se ve obligado a convivir con su medio natural y estuiar

el fen6meno de crecidas yue destruye su media y consecuentemente los recursos

naturales y humanos deI rnismo.

El amllisis cientrfico de crecicias se inicia a tines de la tercera dcada de, \"

este siglo, desarrollandose inicialmente f6rll1ulas ernIJfricas trudicionales, posterio.!.

mente mtodos sintticos y teorras probabilfsticasj concluyndose que los fn61l1~

nos hidro16gicos responden a procesos de caracterrsticas deterrllinfsticas peri611icas

y estocasticas que se pueden comLinar en modelos (Je sifllulaci6n lilateruaticosj

habindose desarrolladoen la actualidad diversidad de modelos con multiples carac

terfsticas.

Si analizamos las 'regiones geogrficas de nuestro pafs, las crecidas respon-

den a las caracierfsticas de las mismas y los oanos causados en lJ:rdidas de sue-

los, obras civiles, etc. son incalculables, inas aun si se incluyen llrciidas hUmanas.

Una zona constanternente azotada par el fen6[1leno es la cuenca deI rIo Pi-

raf, destruyendo importantes areas de cultivo, industriales, urlJarw.s y ol.!ras de ln

fraestruct.ura vial, situaci6n (Jue nos motiva a desarrollar este l'ryecto.

1.2. ANTEClml~NTI~S

En el tlr\o lY75 se inici6 la instulaci6n de la W(j Lidru\l;[ll'ica cn la :lOnacorno resultaoo deI convenio entre COl{lJ~Ci{UZ y la SocieurH! .. \ lellllna ue C001)~

raci6n l'cnica Eschborn para el estudio integral de la cuenca dei do PiraC. Pos

teriormente se ampli6 el convenio de cooperaci6n tcnica entre el lnstituto de

liidraulica e Hidrologfa(IHH) de la UMSA, la Universidad de las Fuerzas Armadas

e tv1unich, Republica Federal de Alemania (Uni BVv) Y el Servicio de Encauza-

miento de las Aguas dei tHo. PiraC (SEARPI), instituciones que a la fecha son res

ponsables de los estudios necesarios para el manejo de la cuenca.

Habiendo trabajado el postulante como ayudante de investigaci6n en la eva-

luaci6n de los mapas tematicos de la cuenca junto al grupo de trabajo dei IHH-

UMSA durante el ario 19H6, surge el inters de realizar un estudio que comple-

l/lente un tema aun no desarrollado dentro dei convenio, como es el de transito

de crecias en la cuenca, trabajo que se desarro1l6 dentro dei convenio entre el

IHH de la UlV\SA y ORSTOM (Instituto Frances de Investigaci6n para el Desarrollo

en Cooperaci6n) que forman parte dei PHICAB (Proyecto Hidrol6gico y Climatol6

gico de Bolivia).

1.3. PROPOSITOS DEL ESTUDIO

La importancia dei estudio se puede resumir en dos objetivos principales

Proporcionar una herramienta, a travs de la cual se pueda dar criterios hidro

16gicos para el diseiio de obras de protecci6n contra crecidas.

Implementar un modela de simUlaci6n que postriormente pueda forrnar parte

de un sistema de alarma.

El analisis e eventos extremos hist6ricos, asociado al modelo irnplementado,

sera el media que nos permita cumplir con estos prop6sitos, generando basicame~

te hidrogramas (parciales por subcuencas y totales en el punto final de control

Puente La Blgica).

A travs dei proyecto, se cumplieron los siguientes objetivos parciales

!~ecopilaci6n y analisis de la informaci6n meteorol6gica y fluviomtrica.

Conversi6n de todos los datos contenidos en rnapas a talJlas y unidades de 10-

3

formaci6n adecuadas para su uso en cornputadora.

Irnplementaci6n de un modela matematico adecuado a las caracterfsticas de

la regi6n y la informaci6n fluviomtrica y rneteorol6gicu

CAPITULO 2

METODOLOGIA y DESCRIPCION GENERAL

DEL AREA DE EsrUDIO

2.1. METODOLOGIA DE ESTUDIO

2.1.1. GENERALlDADES

La metodologfa para el desarrol1o de estudios de crecidas descrita a continua

ci6n, se basa en las tcnicas usadas en el INCYTH - Centro Regional Andino de la

Republica Argentina (ref.9) y ha sido utilizada como gufa en el presente proyecto.

Los estudios regionales precisan contar con elementos que permitan emplear

las metodologras de calcul05 para la estimaci6n de parametros hidro16gicos, estos

estudios se desglosan en bloques temticos que comprenden estudios de hidrometeo-

rologCa, topograHa y cartograffa, estudios de complejos hidro16gicos suelo-cobertura

e hidrologCa superficial que corresponden a los puntos l, 2, 3 Y 4 respectivamente

deI diagrama de flujo que se presenta en la figura 2.1.

En los siguientes parrafos se describen brevemente cada uno de los bloques te

maticos.

2.1.2. TOPOGRAFIA y CARTOGRAFIA

2.1.2.1. Composici6n de mapas base

Se reaJiza con la ayuda deI material disponible: cartas topogfaficas,

planialtimtricas, fotos areas, imagenes satelitarias, mapas temticos.

2.1.2.2. Delimitaci6n de cuencas

Sobre el mapa base que contiene toda la informaci6n topogrfica e hi

drogfafica se realiza la delimitaci6n de la cuenca en estudio. Se tiene en cuenta

que tal delimitaci6n abarque toda el area de aporte deI curso de agua (permanente.

o no) que caracteriza a la wna de estudio.

5

iliaque. lem'licas -

r---------t-----------------l---------l1 3.1. Releva 3.2. Rel..a 1

mlenlo do- mionlo d.- !los "upos vecelaci6nhld,ol6Cle y cobenu,a 1do suelos 1 i

II L..--3-'3-'-orel-e,-m-I--J !:,'naei6n de va-lo,es de -1 CN 1L----_--------------r-------------~--~

1 1 :.--2-.2.---->""-n~'I-is.,...\s.....,1 l! 1 1.1.3. Oollr Il

d. lo'mentas mlnacl6n dohl1l6,Ieu pa,'mouOl

{A.HT.L.>

r-~~;'-~:~~;-l

i ~~:.~:'II~

------- -----'--1 1 mitacl6n d.cuencas

2.1. EsIUdio 1L..--r----I1 Caracle'!tl 1 !

II

I ~~~na'd~nia 1 l' ""1-.1-.2-'."'-o-el-I-..... I'- milaci6n do

subcuencas.1 1: 1

-~:i:.nil~i~~--IId. caracted,lieas dei es:" !cur rimlenro 1supe,lleial ,

4.2. Cali 1b,acl6n dei

modelo 1

4.3. ~~'lfI- 1eaei6n dol

modelo : .J

Fig. 2.1 Bloques tematicos

2.1.2.3. Delirnitaci6n de subcllencas

Se realiza con el criterio de que quedan ciefinidas cuencas

con un cauce colector bien efinido 0 en el casa de inexistencia el rnismo se

agrupa bajo una mislilu cuenca colectores que se presentan como un frente (Je

apone con caracterlsticas bidrograficas seJllejantes~

2.1.2.4. eterrninaci6n de parametros

. . 2~e deteflninan de cada sutcuenca el area lA) en klll , la ui-

ferencia de n1tura U Il) en iii. que existe: entre la sec(;(,11 : (;u1"1([1 y el IJUI1tU

mas alejado (Je la Cll(:IlCa soLre el caucc \Jrinci jiU1 y la !l,ligill;\; l.L) (m :

6

input dei modela matematico de; llu'via:'escorrentfa.

2.1.2.5. tv\edici6n de secciones transversales en los cauces

En tramos caractedsticos dei colector sobre el cual se tras-

ladala onda ae'Crecida es conveniente determinar dos 0 mas secciones transversales

que caractericen dicho tramo cnmo tam bin la pendiente longitudinal deI cauce y

de la planicie inundable, es necesario ademas estimar en cada secci6n transversal

los coeficientes de Manning que corresponden a cada tramo de esa secci6n.

Los valores asf determinados son input en el modelo para este a su vez calc~

le curvas de aforo las que a su vez sirven para realizar traslados de hidrogramas.

2.1.3. HIDi

7

confecciona un mapa tentativo de grupos hidro16gicos de suelos que se perfecciona

con observaciones en el terreno.

2.1.4.2. Relevamiento de Vegetaci6n y Cobertura

Comunmente se basa en el uso de aerofotograffas de la re-

gi6n sobre el cual se determina sitios de control a campo para obtener: tipos de

. comunidades, especies dominantes y fundamentalmente cobertura vegetal, informa-

ci6n que se vuelca en un mapa

. 2.1.4.3. Determinaci6n de Valores de CN

Siguiendo la metodologra original deI servicio de conservaci6n

de suelos de los EE.UU., se obtiene los valores de CN directamente de tablas 0 gr!

ficos en los que se cornbina los grupos hidro16gicos de suelos con las caracterfsticas

de la vegetaci6n de la zona.

2.1.5. HIDROLOGIA SUPERFICIAL

2.1.5.1. Analisis de las caracterfsticas deI escurrimiento superficial

de la zona

Este analisis consiste en describir los parametros que definen

al hidrograma respuesta deI proceso lluvia-escorrentlu, este es tiernpo de pico 0

tiempo concentraci6n, caudal pico, constante de recesi6n, flujo base, etc. Tambin

se incluyen en este analisis el comportarniento deI, complejo suelo-cobertura vegetal

ante distintas alternativas de precipitaci6n que se manifiesta numricamente por dis

tintos valores que toma el coeficiente de escorrenda.

2.1.5.2. Modelo de lluvia-escorrentfa

Hay gran cantidad de modelos tematicos que simulan el pr~

ceso ffsico de lluvia caudal por medio de una conceptualizaci6n que 10 expresa en

trminos maternaticos. Aquf cabe la descripci6n deI modela a utilizar.

2.1.5.3. Calibraci6n deI Modelo

Las elevaciones mas altas alcanzan unos 1.800 msnm, encontrandose el punto

8

Se realiza en cuencas cercanas 0 en la misma zona de estu-

dio seglin donde haya informaci6n referente a lluvias y escala de medici6n de nive-

les de agua.

2.1.5.4. Verificaci6n dei Modelo

Se hace con un in put (lluvia) de buena fuente de informa-

ci6n y se verifica si

9

mas alto a 2.430 msnm, en las serranfas de la parte sud occidental que forman las

cabeceras deI do Manso y la Quebrada Honda.

. Despus de la Angostura el rro fluye en direcci6n noreste y luego en di recci6n

norte. La cuenca propiamente dicha se mantiene relativarnente estrecha, con una

anchura de 20 a 40 km.

La IICunca Media" presenta pendientes suaves, propias de llanura. La altitud

deI rro, en un recorrido de 60 km, disminuye de 615 msnm. en la Angostura hasta

unos' 400 msnm. a la altura de la ciudad de Santa Cruz. Unos 26 km. aguas abajo

de la ciudad, se encuentra el puente carretero sobre el rfo Piraf, cerca de la fab~

ca de azucar La Blgica. En este punto el rio alcanza ya un area de captaci6n de

2.900 km2

a una altura de 350 msnm. siendo ste el punto mas bajo deI area de

estudio.

Despus de abandonar la zona montafiosa, la cuenca es relativamente alargada,

cubierta en pane por bosque y esta intensamente explotada agrfcolamente en su

parte none por debajo de Santa Cruz.

2.2.3. FISIOGRAFIA

El estudio fisiografico se desarrolla en base a los mapas foto-interpr~

tativos elaborados por el Centro de Investigaci6n y Aplicaci6n de Sensores Remotos

(CI ASER).

Una descripci6n general indica que la cuenca del rro Piraf se halla ubicada en

dos regiones fisiograficas diferentes que son :

El Sub Andino: caracterizada principalmente !Jor serranfas con control e~

tructural, muy plegadas y diaclasadas, valles profundos, mesetas, cuestas,

colinas y otras formas menoreSj la litolpgfa constitufda por sedimentos de

areniscas, margas y calizas, pertenecientes al Paleozoico, Mesozoico y Ce-

nozoicoj de clima seco subhumedo y humedo subhumedo y vegetaci6n sub,-

montafia y montafia.

...,'

La Regi6n Chaco-ileniana conformada por una extensa llanura aluvial-

e6lica deI Cuaternarioj de clima humedo sublulmedo y vegetaci6n de bosque

10 '-

fuertemente alterado por la intervenci6n hum ana. , ", .'

Por otra parte, podemos indicar que el trame Angostura-confluencia dei rfo

Espejos, en su margen derecha, representa una transici6n, con frecuentes paisajes

de colinas, cuestas y dep6sitos aluviales en terrazas y piedemonte.

Los parrafos anteriores describen las caracterfsticas generales, mas en el Ca-

pftulo IV se presenta un analisis sustantivo de la fisiograffa de la cuenca y la ap~

caci6n espedfica al modelo utilizado para la simuIaci6n de crecidas.

2.2.4. CUMA

Debemos indicar que la inforrnaci6n climatol6gica en la cuenca es in-

suficiente corno para realizar una clasificaci6n ~efinitiva. Bastarfa indicar que tan

solo son dos las estaciones que poseen datos de temperatura dentro de la cuenca y

ambas en la parte norte, dejando a la parte sur sin informaci6n, obligando a apoya.!,

nos en dos estaciones que estan cerca y fuera de la cuenca. En el Anexo l, Tabla

3.17 se muestra toda la informaci6n climatol6gica existente.

Son varios los autores de sistemas de clasificaci6n climatol6gica, sobre los cua

les existen tambin varios trabajos realizados sobre sta en Bolivia.

Segun la clasificaci6n hecha por Trewartha-Robinson apoyados en la de i

11

BOL l'V' ACLlMAS

(Segun c\oelllcacion dw. Koppen) e

~UOltUOO Km

LEYENOA

~ Tropical elempr. humedo'

DRmJI Tropical humed '~ a con co,lo "~ Tropical d " quia~ e ,obono co~ Ellep' n Invlerno "CO

o con Invle,no~ El IIcofrlo~ 1 epo con InvlernoW!!!J E IICO collenl.

"epo con 1 1~ nverno "COlili!!!lil t.lnolrmlco lllu1 collenl.r.r.r::r;iI con Inv\.rnO l:.b!I!..i!J Mnolhmlco .co coll.nl.

f.',:~:f:J con Invlerno. . Tundra IIcO frlo

n Polar d. alla monlaao

64'_____-~n66'...

..'

18'

zz'

20'

'"

It'

...

Fig. 2.2 Cli~as s'egun' \'w ."n.oppen

12

NQ Estaci6n Tipo Climatico Significado

2 Santa Cruz C A'r al Clima seco sub-humedo, megatrmico,1poca 0 ninguna deficiencia de agua

y la evapotranspiraci6n en veranD

menor de 48%

3 lVlairana C BI W al Clima seco sub-humedo, mesotrmico1 3(templado), deficit moderado de agua

en invierno y la evapotranspiraci6n

en verano menor de 48%

Debemos indicar que la estaci6n 1 se encuentra hacia el norte, cerca de la

parte baja de la cuenca, la estaci6n 2 dentro de la cuenca (parte baja) y la esta-

ci6n 3, hacia el sud, cerca de la parte alta de la cuenca. Oe donde se podrCa in-

ferir que las estaciones 1 y 2 nos dan el tipo climatico para la cuenca baja y la

estaci6n 3, para la cuenta alta.

Finalmente, debemos agregar que la precipitaci6n media anual en la parte alta

de la cuenca fluctua entre 700 y 800 mm. y en la parte baja entre 1.300 Y 1.400

mm.

Por otra parte, se puede distinguir que el perCodo lluvioso en la cuenca alta,

abarca de Octubre hasta Marzo y el perCodo seco entre los meses de Abri! a Sep-

tiembre, siendo los meses de mayor precipitaci6n, Enero y Febrero. En la cuenca

rnedia el perfodo lluvioso se extiende de Octubre hasta Mayo y el- perrodo seco de

Junio a Septiembre, siendo los meses de mayor precipitaci6n, Diciembre y Enero.

En cuanto a las temperaturas, podernos indicar que en la parte none de la

cuenca (parte baja), la temperatura media am biente anual fluctua entre 24 y 2SoC

siendo los meses de mayor temperatura, Diciem bre y Enero y el mes nuis frro Ju-

nio. En la parte sud (parte alta de la cuenca) la temperatura media ambiente

anual fluctua entre 17 y 210

C, siendo los meses de mayor temperatura, Enero y

Febrero y el mas frfo Julio.

2.2.5. HIDROGRAFIA

13

El rra Piraf es un rio de rgimen torrencial de los Anes Orientales y

pertenece a la cuenca deI Amazonas. La for man los dos rfos andinos mas pequefios

Bermejo y Piojeras, arnbos de rumba Oeste-Este.

El primera nace no lejas deI poblado de Samaipata con ese nombre, cambian-

do luego al de Achira y posteriormente Laja, recibiendo el nombre de do lJermejo

desde la confluenda con el Vicoqufn hasta su uni6n con el Piojeras. Tiene entre

sus afluentes mas importantes a los rios Paredones, Vicoqufn y Colorado.

El rfo Piojeras que recoge las aguas de la parte sudoriental de la cuenca, lIa

mado 1\'1isca desde su naciente hasta la confluencia con el Lagunillas, se une al Ber

mejo en Petacas. Tiene entre sus afluentes .mas importantes a los rros Yaruma,

Lagunillas, Chuchal, Los Ajos y Buey.

La longitud deI do Bermejo es aproxirnadarnente de 50 km. mientras que deI

Piojeras 75 km. Poco mas alla de la confluencia de estas dos rios, el Piraf sale

de la cuenca alta por la garganta de la Angostura, recibe luego las aguas de los

dos El Salado, Elvira, Espejos par su margen izquierda y de muchas quebradas por

la derecha. Ya en la Cuenca Baja, pasa cerca de la ciudad de Santa Cruz, recibien

do ms alla a los dos La Madre y Chaco, cruzando poco despus el puente La Hl

gica, que es donde termina el area de estudio, Mas, abajo el Piraf se une al GeE

da y desagua en el do Grande. El trama Petacas - Puente La Blgica tiene una

longitud aproximada de 100 km.

Morfol6gicamente. la cuenca dei rro Piraf, se halla ubicada en dos unidades

importantes: .la parte Sub Andina y la Llanura, respectivamente con caracterrsti-

cas hidrogrficas diferentes.

El Sub Andino con formas tect6nicas Gomplejas, las que en delto modo con-

trolan el tipo de densidad de drenajej por su topograffa, la regi6n participa de ca-

denas montan0sas y serranfas estrechas, mas 0 menos paralelas y valles profundosj

la configuraci6n deI drenaje es dendrftico-rectangular a enrejado, de densidad alta.

La Llanura esta ~ormada por estructuras positivas irnpermeables, acumulando-

se acufferos confinados y semiconfinados. La configuraci6n deI drenaje correspon-

diente a la margen derecha, presenta un avenamiento paralelo a subparalelo poco

denso, mientras que en la rnargen izquierda es subendrftico.

14

El gradiente hidraulico es bastante elevado en la parte alta de la cuenca, dis

minuyendo en la parte baja.

El rfo tiende a la formaci6n de meandros, ramificaciones, roturas de margenes

y desplazamientos deI lecho. Arrastra grandes cantidades de materiales en suspen-

si6n, que en parte proceden deI mismo lecho y que vuelven a depositarse en el mis

mo.

Se ha subdividido el sistema en 42 cuencas menores, que se detallan en la La

mina NQ 1.

2.2.6. COBERTURA y usa ACTUAL DE LA TIERRA

Como se indic6 anteriormente, el presente estudio fue ejecutado en

base a los mapas foto-interpretativos elaborados por el CIASER. Un detalle c~mpl~

to de la cobertura y usa actual de la tierra en la cuenca se presenta en el Capftu

10 IV, most rando ademas la aplicaci6n especffica en el modelo utilizado.

Sin em bargo, podrfamos anotar 10 siguiente, es evidente que la cobertura veg~

tal esta siendo explotada muy por encima de las condiciones en las cuales puede

mantener una protecci6n efectiva a los suelos de los que depende. Esta causa de-

termina que algunas reas crrticas deben ser totalmente eliminadas para usos agro-

pecuarios con objeto de procurar la regeneraci6n de la cubierta vegetal. Las plan-

taciones forestales constituyen un modo de tratamiento para tales areas, siendo ne

cesario tambin que se mantengan los residuos orgnicos, la hierba y cobertura de

pastos para que la protecci6n sea real y la escorrenda disminuya.

Oeben elaborarse programas concernientes al uso de la tierra de acuerdo con

su vocaci6n, es decir una zonificaci6n sistematica de las explotaciones integrando

los cul tivos con las practicas de conservaci6n.

2.3. ASPECTOS HUMANOS

2.3.1. POBLACION

La cuenca deI rro Piraf es la zona de mayor densidad y poblaci6n dei

15

departamento de Santa Cruz. Gran parte de la proucci6n agrrcola deI departarnen

to proviene de am, especialmente de la Cuenca Baja deI rTo mas alla de la ciudad

de Santa Cruz, que es precisamente la wna expuesta a los veligros mayores de inu~

daci6n y deposici6n de los sedimentos arrastrados dese la Cuenca Alta. La pobl~

ci6n estimada para 1985 en la zona que es objeto de este estudio es de 520.00 ha

bitantes, de los cuales 450.000 viven en la ciudad de Santa Cruz. Uas poblaciones

son Samaipata, El Carmen, La Guardia, El Torno, La 13lgica y otras menores. Los

centros poblados mas grandes de la cuenca deI do Piraf se encuenuan mas alla deIpuente La Blgica (Montero, Mineros, etc.), fuera deI area de inters deI proyecto.

El desarrollo que ha experirnentado el departamento de Santa Cruz desde ha-

ce 30 anos tambin se traduce en el alto fndice de crecilIliento demogrfico deI o.!.

den deI 7.3 % anual para la capital y deI 4.85 % para el reste de la provincia An-drs Ibanes, segun el Censo Nacional de Poblaci6n y Vivienda deI ano 1976. Esta

genera grandes presiones sobre el equilibrio ecol6gico de la cuenca y acelera su de

terioro, mostrando ademas la imponancia deI factor humano en las medidas a to-

mar.

Hay que hace notar, que tanto la poblaci6n como el crecimiento econ6mico

se han distribufdo muy irregularmente en la zona. Existen aceas deprimidas con a,!!

mentos poblacionales menores al 2 % anual que se encuentrail aisladas y con densi-

dades demogrficas bajas e rndkes de salud y educaci6n alarmantes.

2.3.2. VIAS DE ACCESO

La principal via de comunicaci6n es la carretera Cochabamba-Santa

Cruz que ingresa a la zona cerca de Samaipata, pasando luego por Achira, Cuevas

y Bermejo, cruzando el do Piraf en la Angostura y siguiendo luego por la rnargen

derecha hasta la ciudad de Santa Cruz.

Existen ademas

La carretera al Norte (Warnes, Momero, Portachuelo, Buena Vista, San Ca.!

los, Yapacanf, Saavedra, lVlineros) que en su trame iniciai esta dentro deI

area de estudio.

Un carnino de tierra en no muy buenas cendiciones de transitabilidad, quepartiendo de Samaipata llega hasta San Juan deI Rosario.

Aigunos tramas en el area de influencia de la ciudad de Santa Cruz.

Caminos de penetraci6n abiertos por empresas madereras privadas, que en

la actualidad son por 10 general intransitables 0 se encuentran abandonados.

Existen ademas sendas para acemilas, especialmente en la Cuenca Alta, que

se han abierto buscando nuevos terrenos de cultivo.

Por otra parte, debemos agregar que la red oriental de ferrocarriles cuenta

en la actualidad con los tramos Santa Cruz-Yacuiba y Santa Cruz-Corumba (Brasil).

Tambin indicar, que la ciudad de Santa Cruz cuenta con el moderno Aeropue!

ta lnternacional de Viru-Viru que le permite vincularse con todo el mundo.

2.4. CARACTERISTICAS MORFOMETRICAS DE LA CUENCA

Dentro deI analisis hidrol6gico se hace referencia a la influencia de las carac

terfsticas ffsicas de una cuenca hidrografica sobre la r~spuesta hidro16gica de la

misma. Recfprocamente, el caracter hidro16gico de una cuenca contribuye conside-

rablemente a formar sus caracterfsticas ffsicas. Se podrra suponer que esta inter-

relaci6n debeda suministrar la base para mecanismos cuantitativos con el fin de pr~

decir la respuesta hidrol6gica a partir de aquellos parametros Hsicos que son fciles

de medir. Aunque se han podido desarrollar algunas relaciones utUes, hasta el mo

mento los resultados son mas cualitativos que cuantitativos.

La dificultad en relacionar las caractedsticas trsicas a las hidro16gicas de una

cuenca se debe a un gran numero de factores. La determinaci6n precisa de las c~

racterfsticas ffsicas de una cuenca esta limitada por la disponibilidad de mapas que,

en general, son de diferentes escalas y estan hechos con estndars cartograficos ~

ferentes, de manera que un mismo parametro puede tener diferentes valores de

acuerdo con el mapa deI cual se ha obtenido. Para otros parametros, las definici~

nes son arbitrarias, de modo que existe la posibilidad de que atin no se hayan logr~

do las definiciones mas apropiadas. Finalmente, es claro que la relaci6n entre las

caracteristicas Hsicas, prcticamente esta(icas, de la cuenca y las caracterfsticas

hidrol6gicas, altamente estocasticas, de la misma, debe ser de gran complejidad.

Como se sabe, se han propuesto muchas formaS numricas para describir las

17

diferentes caracter[stifas de una cuenca hidrografica. En los siguientes parrafos se

resume algunos de los conceptos morfo16gicos que parecen ser de utilidad en hidro-

logra y algunas de las relaciones mas firmemente establecidas que se han desarrolla

. do hasta el momento

. 2.4.1. AREA DE DRENAJE

El sistema de la cuenca ha sido dividida en 42 cuencas menores, co-

ma se muestra en la Lamina 1, sobre un mapa en escala 1:50000 y cuyo detalle se

la da en el CapCtulo IV. Sin embargo, a continuaci6n presentamos un cuadro con1

las areas de drenaje respectivas, desde aguas arriba hacia aguas abajo.

Descripci6n Area de drenaje (km2

)

Cuenca dei Bermejo 519.02

Cuenca dei Piojeras 864.16

Hasta la confluencia de ambos 1383.18

Hasta la Angostura 1421.00

Hasta el puente l'aruma " 1619.78

Hasta la confluencia con el Espejos 2218.84

Hsta el puente La Blgica (exutorio) 2878.74

2.4.2. PERIMETRO

Es la longitud que abarca la divisoria de aguas de la cuenca, en este

caso tiene un valor de, P = 368 km.

2.4.3. INDICE DE COMPACIDAD

El Indice de Compacidad 0 Indice de Gravelius (lc), se define como la

relaci6n entre el' perfrnetro de la cuenca y el de un drculo de la misrna superficie.

Este coeficiente es un numero adimensional que varra con la forma de la cuenca.

El valr mrnimo sera 1 para una cuenca circular siendo tanto mayor cuanto lIlaS

irregular es la cuenca.

Ic = 0.28 PI {"A'

donde

lB

P = Perfmetro (km.)A = Area (km 2)

Para la cuenca deI rro Piraf tenemos

le = 0.28 x368

2878.74

= 1.92

El valor obtenido define a la cuenca en estudio con caracterfsticas ure

gulares y forma alargada.

2.4.4. DENSIDAD DE DRENAJE

La longitud total de los cauces dentro de una cuenca, dividida por el

area de drenaje, define la densidad de drenaje 0 longitud de canales por unidad de

areas. Una densidad alta refleja una cuenca muy bien drenada que deberIa respo,!!

der relativamente rapido al influjo de la precipitaci6n; una cuenca con baja densidad

refleja un area pobremente drenada con respuesta hidro16gica muy lenta. Los valo

Ires altos de la densidad reflejan generalmente areas con suelos facilmente erosion~

Ibles 0 relativamente impermeables, con pendientes fuertes y escasa cobertura vege-

tal.

La relaci6n es la siguiente

D = L / At

donde Lt

= Longitud total de los cursos de agua (km.)

A = Area de la cuenca (km2)

En nuest ro caso (carta 1:50 000)

D = 3820.5 / 2800 = 1.33 2(km./km )

El valor obtenido define a la cuenca como bien drenada.

2.4.5. COEFICIENTE DE TORRENCIALIDAD

19

Se define como la relaci6n deI nrnero de cursos de agua de orden 1

entre la superficie de la cu~nca.

T = NQ de cursos de agua de 1er. ordenSuperficie de la cuenca

T 3812=2800

= 1.32 2(Rfos/km )

Segn la clasificaci6n de Horton, el cfo Piraf es de 5to. orden (escala de la

carta utilizada 1:50000).

2.4.6. RECTANGULO EQUIVALENTE

La construcci6n deI rectngulo equivaleme tiene dos condiciones, la

primera indica que el rea de este debe ser igual al rea de la cuenca y la segu,!!

da, que el perfmetro deI rectngulo debe ser igual al de la cuenca, de tal forma,

que el lado menor sea lia" y el mayor "LU.

Emonces

L x a = A (1)2 (a+L) = P (2)

ademas Ic = 0.28 P/ {A" (3)

Combinando las 3 ecuaciones adecuadameme obtenernos

2a - axK + A: = 0 donde K =

Ic x fi2 x 0.28

Para nuestro casa tenemos que K = 183.96 con 10 que al = 166.69 Ya

2= 17.27, de donde :

a = 17.27 Km.L = 166.69 Km.

III 20 Il

2.4.7. FACTOR DE FORMA

La forma de la cuenca hidrografica afecta los hidrogramas de escorre~

da y las tasas de flujo maximo. Se han hecho numerosos esfuerzos para tratar de

descubrir el efecto de la forma por medio de un solo valor numrico. La mayorfa

de las cuencas tienden a tener la forma de una peraj sin embargo, los controles

geo16gicos conducen a numerosas desviaciones a partir de esta forma. Horton su~

ri6 un factor adimensional de forma, Rf' como Indice de la forma de una cuenca

segun la ecuaci6n ;

donde A

L

Si Rf 0.50

=

=

Area de la cuenca (km 2)

Lado mayor deI recd.ngulo equivalente (Km.)

Cuenca alargada

Cuenca achatada

Para el rro Piraf tenemos = 287S.V066.69)2 = 0.10

El valor obtenido de 0.10 define a la cuenca como alargada que tiende a au-

mentar el tiempo de concentraci6n, respecto de una cuenca te6rica circular.

2.4.8. CURVA HIPSOMETRICA

Cuando uno 0 mas factores de inters en la cuenca (tE~rpperatura, pr~

cipitaci6n) dependen de la elevaci6n, es 6tH saber c6mo esta distribufda la hoya en

funci6n de la elevaci6n.

La curva hipsomtrica ha sido determinada por planimetrIa

grafica a escala 1;50000 con curvas de nivel cada 200 metros.

muestran en la figura 2.3.

en una carta geo-

Los resultados se

La elevaci6n media de una cuenca es un parametro representativo y se define

como la ordenada media de la curva hipsom6uica, correspondiente al 50 % deI areade drenaje, en nuestro caso

CURVA HIPSOMETRICA ~CURVA HIPSOIdETRICA 2

,\'-

....,~ ,.

"'"~.......~

l'e............~

\.

""'"-

"\..

" """-

1'0", -1

o,

,.0001

3.0001

ZDOO

AREAtKm.2 )

.mrA: LAS CURVAS FUERON OBTEN/OAS EH BASE A LACARTA NAC'OHAL EN ESCALA 1:50.000 L I.G M.

Z.ZOO

2.000

ISOOALTURA M'DIA

1/80 m. 1600

1.

=

Altitud media = 1180 msnm.

..~ i i...

2.4.9. CURVA DE DISTRlBUCION DE ALTITUDES

Muestra la proporci6n, en

ca cornprendida entre curvas de nivel.

de donde podemos extraer 10 siguiente

porcentaje de la superficie total de la cue~

Los resultaos se muestran en la figura 2.4

a) Altitud mas frecuente

en este caso,

es el maximo de la curva de frecuencia altimtrica,

Altitud mas frecuente = 600 a 800 msnm.

b) Altitud de frecuencia media: es la altitud correspondiente al punto de abscisa

media de la curva de frecuencia altimtrica, en este caso,

Altitud de frecuencia media = 1180 msnm.

2.4.10. INDICE DE PENDIENTE

Es el valor medio de la pendiente, se deduce dei rectangulo equivalen-

te y viene dado por :

Ip = ~ Ai (H - H 1) / Ln n-

donde Hl H = Cotas de las n curvas de nivelnAi = Fracci6n de la superficie total, comprridida entre las

cotas H - Hn-1n

L = Longitud dei lado mayor deI rectangulo equivalente

23

CURVA DE FAECUENCIA ALTIMETAICA

Curv~ de nlvel Parclal Acumulado XParclal XAcumul~do

Kma. Kma

..........................................................2.200-2.000 67.97 67.97 2.423 2.433

2.000-1.800 160.42 228.39 6.730 8.163

1.800-1.600 266.36 493.76 9.477 17.630

1.600-1 .400

1.400-1.200

331.61

332.61

a26.26

1166.07

11.840

11 :667 .

29.470

41.357

1.200-1 .000 340.37 1498.44 12.166 63.613

1.000- 800 191~93 1690.37 6.665 60.366

800- 600 454.43 2144.8 16.230 76.696

600- 400 409.110 2653.91 14.613 91.211

400- 357 246.09 2600.00 8.769 100.000

a ~DZ

II. max.

2.400 CURVA DE FRECUENCIA ALTIMETRICA

ALTITLO DE FREC~NCIA MEDIA

600

1.400

1.200

1.180 1-----------oA.,)1.000

80

1.600

1.800

400357 L...--..,...---.r-_......-__......-_+-_-,.__-.-_--,,:--_.,:==-.._

2.000

10 .0 70 " .0 '0 . .\00 0/0SUI\IlN(%1

Fig. 2.4 Frecuencia altimuica

24 -

H H H - Hn-1Ai

n n-1 n

(m.) (M.) (km.) (%) ~ (0 x (Z)(1) (2)

2200 2000 0.20 2.423 0.07

2000 1800 0.20 5.730 0.11

1800 1600 0.20 9.477 0.14

1600 1400 0.20 11.840 0.15

1400 1200 0.20 11.887 0.15

1200 1000 0.20 12.156 0.16

1000 800 0.20 6.855 0.12

800 600 0.20 16.230 0.18

600 400 0.20 14.613 0.17

400 400 0.20 8.798 0.13

Sumatoria = 1.38

Ip = 1.38 / ~ 166.69 = 0.1069 = 11 %

2.4.11. PENDIENTE MEDIA DEL RIO

La pendiente de un canal influye sobre la velocidad de flujo, y debe

jugar un papel importante en la forma dei hidrograma.

La pendiente media dei do esta definida como :

Ir = (Hmax - Hmin) / 1000 x Lr

onde Hmax = Altura 0 cota maxima (m.)Hmin = altura 0 cota mrnima (m.)

Lr = Longitud dei do (km.)

Para nuestro caso, se obtuvieron los datos sobre una carta 1:50000, tomando

al Piojeras como el afluente de mayor longitude

Ir = (2300 ~ 357) / (1000 x 176.5) = 0.011Ir = 1.1 %

- 25

2.4.12. PERFIL LONGITUDINAL DEL CAUCE PRINCIPAL

Se ha tornado al do Piojeras, por ser el mas extenso de los dos tribu-

tarios que existen en la naciente deI Piraf. Los valores que se rnuestran a continua

ci6n se hallan graficados en la figura 2.5

PERFIL LONGITUDINAL DEL RIO PIRAI

Altura (nsnrn.) . Longitud (km) Observaciones

2300 0.0

2200 2.0

2000 4.0

1800 12.5

1600 18.5

1400 29.0

1200 37.5

1000 49.5

800 69.5

705 82.0 * (Bermejo)620 91.0 (Angostura)

560 101.5 ('L'aruma-)

530 109.0 * lElvira)490 120.0 * (Espejos)400 154.0

350 183.0

Tributarios

Debernos indicar que parte de los valores para los calculos de este inciso, se

tornaron de la ref. 13.

r-'------- ' ;._,. --,--~---~-__;r_.;-,-'-,-,-c-rr--,.,-.-..:--...,----,---,.-,-,.....,,....,1-,...-!

..,,

ZJOO

-1OClo

11'-;'i :! :1'"

RIO PIRAI

Perm Longitudinal

i1'-"

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Fig. 2.S Perfil Longitudinal

27

CAPITULO 3

..ANALISIS DE PARAMEITROS HIDROMETEOROLOGICOS

3.1. PRECIPITACIONES

Siendo las precipitaciones el principal parameuo de enuada deI Modelo de si

mulaci6n de crecidas estudiado y considerando que de la e>.actitud de su medici6n

y de su valuaci6n depende un resultado satisfactorio, es necesario realizar una eva-. .

luaci6n pormenorizada de stas, empleando para ello los datos disponibles.

3.1.1. INVENTARIO DE ESTACIONES

La recopilaci6n de informaci6n pluviomtrica para la zona corresponde

a 28 estaciones, de las cuales se seleccionaron 19, debido a iferentes factores, t~

les como, existencia de oua estaci6n en el mismo punto con mayor y rnejor info.!.

maci6n, ubicaci6n fuera y lejos deI area de estudio, informuci6n deficiente, perfodo

de regisuo muy COIto. De las estaciones seleccionadas, la informaci6n correspon-

cliente a 15 de ellas es proporcionada por el Instituto de Hidraulica e Hidrologia

(IHH) y de las 4 ~estantes pOl el SENAMHI.

Por oua parte, debemos indicar que la densidad de la red pluviomuica en la

paIte baja de la cuenca es por demas suficiente pero mal disuibufoa, mientras que

en la paIte alta es deficiente, sobre todo en la regi6n sudoriental de la cuenca.

Del total de las 19 estaciones, en la subcuenca deI cfo Bermejo (519.02 km2),

se localizan 2 pluviograticas siguiendo el curso principal deI rio, una en la naciente

y la otra cerca a la confluencia con el rfo Piojeras, un pluvi6grufo en la subcuenca

deI rio Piojeras (864,16 km2

), que se encuentra en su naciente; un pluvi6metro en

la subcuenca del rio Elvira (l00.88 km2

), un pluvi6grafo en la subcuenca deI rro Es

pejos (227.44 km2). El lesta de las estaciones se hallan situadas siguiendo el cur=

50 aguas abajo deI rio Pi rai. Cabe seiialar, que deI total de las estaciones seleccio

nadas, las de Terevinto, Salsipuedes, Wames, Gral. Saavedra, I\-Iairana, Vallegrande

y Quirusillas se hallan fuera de la cenca coma estaciones de alJoyo.

En la Tabla 3.1., la figura 3.1. y la Lamina l se muesrra el uetalle completo

de las estaciones consideradas.

. TABLA 3.1 INVENTARIO DE ESTAClNES

INV~1TARIC DE LAS ESTACIONES PLUVIOMETRICAS

EST AC ION CUENCA SUB CUENCA UBICACION GEOGRAFICA ELEVAC. TIPO DE Ai'os DER!o R!o Lat. Sud. Long.pes. (msnm) ESTACION REGISTRO

Bermejo Pira! Bermejo 18'06' 63 38' 1000 PVG. 12.75 - 02.85

Angostura Pira! Pird 18' 10' 63 34' 700 PYM. 06.47 - 02.85

San Juan deJ. Roeario Pira! Mieea 18'18' 63 48' 1700 PVG. 05.76 - 08.84

Espejos Pira! Espejoe 17' 58' 63' 29' 600 PVG. 12.75 - 12.84

Elvira Pira! Elvira 18'03' 63' 28' 580 PYM. 94.79 - 03.83

Tarnma Pira! Pira! 1805' 63 26' 400 PYM. 01.73 - 01.85

La Guardia Pirai Pird. 1752' 6319' 470 PVG. 11.75 - 12.84

Santa Cruz. Oftc. Pirai PirB! 17 47' 6310' 416 PVG. 11.75 - 03.84

Colonia San Juan Pire! Pire! 17 50' 6316' 600 PVG. 09.76 - 12.84

Varnes- Pira! Pira! 1730' 63'08' 330 PVG. 03.76 - 12.84

CoJ.onia San Carlos Pira! Pirai - 17 58' 63 17' 550 PYM. 11.75 - 12.83

Salsipuedes Guenda Amaibal 17 34' 6316' 370 PYM. 10.63 - 12.84

La Belgica Fab" Pira!. Pira!. . 17 33' 6313' 348 TP 02.54 - 06.84

TereviJ:Ito Guenda Beea 17 43' 63 23' 425 PYM. 09.77 - 06.84

Samaipata Pira! Aehira 18'10' 63" 57' 1650 PVG. 11.63 - 08.84

. Sta" Cruz. El Trompillo Pira! Pirs! 17" 47' 6310' 437 s.o" 03. 47 - 03.84

Gral. Saavedra Ohane El Toro 17'14' 63"10' 320 C.O. 10.50 - 12.84.12.84Mairana Quiruailla Quirueilla 18'06' 63' 57' 1350 c.o. 08.47 -

Val.legrande La Cienaga La Cienaga 18'28' 6407' .....1980 c.o. 01.43 - 12.83

Quirusillss La Tejeria La Tejeria 18'20' 63" 57' 1500 PYM. 12.65 - 12.84

Il

29

3.1.2. ANALlSIS DE LA INFORMACION

La evaluaci6n de la precipitaci6n esta afectada por dos tipos de erra-

res

Errar en la medida puntual y

Errar en la evaluaci6n espacial

Para detectar el primer tipa de error, se realiza un estudia de consistencia

de la informaci6n, mient ras que la magnitud de los errores que pueden cometerse

en la evaluaci6n espacial de la precipitaci6n es casi imposible definir, debido a que

los errores involucraos son diffciles de cuantificar.

3.1.2.1. Anlisis de Consistencia

La inconsistencia de un regist ra pluvi?mtrico puede deberse

a varias causas, dentro de las cuales se puede mencionar :

Cambio de ubicaci6n deI instrumento (distinta expasici6n deI instru

mento).

Cambio deI instrumento mismo.

Cambio deI observador.

Para la verificaci6n de la estadfstica pluviomtrica que se va a utilizar, se rea

li~a un test basado en el rntodo de las curcas doble acurnuludas (ClJA), con la fi-

nalidad de detectar errores de tipo sistematico, errores accidentales y deducir los

valores medios de series incompletas.

El procedimiento, ya conocido y aplicado frecuentemente, consiste en calcular

el promedio de las precipitaciones anuales (PPA) de un conjunto de estadfsticas pl~

viomtricas consistentes correspondientes a estaciones, de determinado grupo, que

pasean en 10 posible sus registros completos y que abarquen una regi6n con precipl

taci6n considerada homognea, generndose de esta forma el registro deI PPA dei

grupo.

Posteriormente, los valores anuales de PPA y de las estaciones se acumulancrono16gicamente, a partir deI ana mas nuevo. En. un grafico, S~ Heva en el ejede abcisas los valores de PPA y en el de ordenadas los de Pi de la est8,ci6n X. Si

30

CIl a. 0 t: ~ ~ ft ~ ~ r:: CIl a. 2 - N 13 .. NIli) li) "" "" .... CD CD CIlN2 ESTACION ~ ~ ~ ~ Allos1 Gral. Saavedra 172 Warne. 9

3 La Sllgloo Fob. 17

4 Saislpuede. 17

~ Terevlnto 7

6 Santa Cruz Aerop. \7

7 La Guardia 9

8 ElpeJol ~.,REFERENCIAS

Valor

Valores

'8'-+10

18.

8

observadoagen.rados

2

lS

Ste. Cruz

o 10 20 Km

CIl CIl 0 - ~ ~ .. 1ft Ul ... Cl ~ 2 - N ~ 1 M-N!! ESTACION ~ li) ... "" .... ... ... ... ... CD \li~ ~ ~ AAos9 Colorlia Sal Carlos 810 Colonla San Juon 7Il Elvira 312 Taruma 913 Angostura 1614 Bermejo 9115 Malrana 1716 Sotna lpa ta

116

17 Son '"uan dei Rosario

31

los puntos presentan una sola tendencia, 0 sea se puede trazar por eHos una recta

sin quiebres, quiere decir que la estadrstica de la estaci6n X es consistente.

Los grupos de estaciones se formaron bajo los siguientes criterios

Proximidad de estaciones

Altitud (similar) entre estaciones

Semejanza de precipitaciones medias

En los casos en que no fue posible establecer el registro deI PPA descrito an

teriormente, se us6 como tal, en cada grupo, aquella estaci6n que present6 mayor

nmero de datos, considerandola confiable y representativa dentro de su grupo.

Finalmente debemos afiadir, que en zonas montafiosas este mtodo puede usar

se con cautela, por la gran influencia que ejerce el efecto orogrfico

. 3.1.2.2. Ajuste y Relleno de la Estadrstica

Para el ajuste y el reHeno de datos de la estadrstica pluvio-

mtrica, nos remitimos a todas las recomendaciones hechas por la Gura Metodo16-

gica (ref. 27).

3.1.2.3. Presentaci6n de Resultados

Todo el detaHe procesado sobre al analisis de la informaci6n,

se 10 presenta en el Anexo l, TABLAS 3.2 a 3.6.

La Tabla 3.2 muestra las ecuaciones de correlaci6n utilizadas para reHenal'

la informaci6n faltante 0 deficiente de algunas estaciones. En algunos casos se

tuvo que reHenar a nivel mensual y en la mayorra a nivel anual, ~btenindose en

todos los casos coeficientes de correlaci6n mayores 0 iguales a 0.91. Las estacio

nes de La Blgica, Salsipuedes y Angostura no necesitaron de ecuaci6n alguna,

mientras que Taruma es la estaci6n que mas ajustes tiene.

La Tabla 3.3 muestra los valores acumulados de la precipitaci6n anual de las

estaciones y deI PPA de cada une de los 4 grupos formados. Estos valores se ha-

Han graficados en la Figura 3.2, con el objeto de mostrar las curvas doble acumu-

ladas (CDA) de cada una de las estaciones. Debemos decir, que la totalidad delas estaciones aprueban satisfctoriamente el test de las CDA, excepto la de Elvira,que presenta dos quiebres en su curva y que ha sido debidamcnte ajustada. El de

32

talle de la correcci6n hecha en la estaci6n Elvira se muestra en la Tabla 3.4.

Luego de haber verificado y ajustado la estadrstica pluviomtrica, se procedi6

a obtener los valores medios de las series mensuales y el porcentaje de la precipi-

taci6n media anual (PMA) que representa cada uno de stos. Los valores se hailan

tabulados en la Tabla 3.5 para el perIodo de 8 aiios mas reciente 0976/77 - 1983/

84) Y para el perIodo total de 16 aiios (1968/69 - 1983/84).

La Tabla 3.6 muestra la precipitaci6n anual para los 16 aiios, ademas presen-

ta los valores medios (X ) y la desviaci6n estandar (

33

CURVAS DOBL.E ACUMUL.ADAS (1968/69 - 198)/84)@

68169

15105O-t

CURVAS DOBLE ACUMULADAS

(1968/69 - 1983/81j)

3 ORUPO ... ORUrO

15

Bau Juaa d.l Roaario

H.trana

Quirualllaa

Vallsraad.

105

pp" : Samalpata

o -F'........~_----+------if-----+--o

20

15

5

~

68/69

(j)68/69

15

1 B.r".jo

2 Taru

105O~-------+-----+----t--

o

5

10

zo

15

Fig. 3.2 (Continuaci6n)

3.1. 3.2. Desviaci6n TCpica

Nos muest ra la fluctuaci6n de las observaciones en torno al

valor medio. Viene dada por :

(x. x)21

n - 1

. (-3.8)

3.1.3.3. Coeficiente de Variaci6n

La dispersi6n de las observaciones puede ser traducida par

este coeficiente, que es la relaci6n :

Cv = (j1 X (3.9)

35

3.1.3.4. Precipitaci6n Maxima y Mrnima

Son los valores maximo y rnrnimo de las observaciones para

el perJodo considerado, denominados MAX Y MIN respectivall1ente. En algunos ca-

sos stos corresponden a valores hallados mediante las ecuaciones de correlaci6n.

3.1.3.5. Numero de Dras con Lluvia

Desde el punto de vista de la climatologra, 0 sea climato16-

glCO y agrfcola, el numero medio de dras de lluvias en el curso deI ano y su dist~

buci6ri por estaci6ny por mes tiene una gran imponancia. Los valores presentados

en este inciso. son un resumen de la informaci6n procesada y presentada en la Tabla

3.7 deI Anexo 1. Debemos agregar que los valores obtenidos, representan a nume-

ro de dras de lluvia mayores a 1 mm, en virtud de que stos presentan una menor

dispersi6n respecto de la media.

3.1.3.6. Intensidad Media Diaria

,La intensidad dia ria media obtenida en este inciso es una de

ducci6n de los incisos 3.1.3.1. y 3.1.3.5., es decir, es un valor medio de precipita-

ci6n en los dras con lluvia.

3.1.3.7. Porcentaje de la PMA

Este valor representa el porcentaje de la precipitaci6n media

anual (PMA), que signifiea la precipitaci6n media de cada mes.

. En la Tabla 3.8 se presenta los valores tabulados de los incisos 3.1.3.1. a

3.1.3.7.

3.1.3.8. Variaci6n Interanual

Numerosos investigadores se han esfo rzado por demostrar, con. .el estudio de las variaciones respecto al tiempo deI m6dulo pluviorntrico anual, la

existencia de ciclos regulares de perCodos secos y humedos, at r i burdos en general a.

las fluctuaciones de la actividad solaro El mas conocido es el cielo Brckner, cuyo

perJodo es de 35 anos, pero Napier Shaw ha clado la lista de 130 ciclos propuestos

..

por diversos autores euyo pedodo se escalona entre 14 meses y 260 aoos.

Si ello fuera derto, debiera resultar una simultaneidad de los citados perfodos

en una gran parte de la Tierra; ahora bien, ello no es as[ y regiones relativamente

poco alejadas entre s[ muestran variaciones de pluviosidad total mente desprovistas

de sincronismo.

Por otra parte, un estudio estad[stico riguroso de la amplitud y el perfodo de

los diversos ciclos propuestos muestra que stos indican coincidencias fortuitas mas

bien que de una causa actuando peri6dicamente. El mtodo utilizado para la inve~

tigaci6n de los ciclos puede en s[ mismo introducir ciclos ficticios (efecto Slutski).

Hasta obtener informes mas amplios es necesario, pues, mostrar mucha reserva

hacia los rntodos de previsi6n de las lluvias basadas en los pretendidos ciclos.

La irregularidad interanual de los m6dulos pluviorntricos puede ser concreta-

da simplemente por las relaciones deI m6dulo deI ano mas humedo Ph ( Y el ano

mas seco Ps) con el m6dulo medio P.

En el Anexo 1, Tabla 3.9 se presenta los valores de esas relaciones para el

pedodo de 16 anos comprendido entre 1968/69 y 1983/84.

3.1.4. PERFIL PLUVIOMETRICO

En todo rigor, es ciertamente incorrecto tratar de relacionar en cier-

to modo matematicamente las alturas de precipitaciones medias en una cuenca, con

diversos factores, tales coma su elevaci6n, su orientaci6n 0 su alejaadento deI mar,

etc., esas. rnedidas engloban fen6menos muy diferentes desde el punto de vista meteo

rol6gico, que no obedecen a las mismas leyes flsicas.

Sin embargo, la experiencia ha demostrado que es a menudo c6modo y acepta

ble, para atenuar la escasez de las observaciones, utilizar algunas 1I1eyes empCricas lt

que resumen las tendencias generales sacadas deI analisis de numerosas observacio-

nes pluviomtricas.

Las observaciones muestran que, por regla general, pues las anomalCas son n~rnerosas, la pluviosidad aurnenta con la altura de la cuenca hasta derta elevaci6n,

37

a partir de la cual decrece. Esta altitud es pcquena en los lIIacizos perif~ricos; se

eleva cuando penetra hacia el interior de la masa 1II0ntafiosa.

Los perfiles pluviom~tricos se establecen a menudo, a partir de las ouservacio

nes de estaciones existentes, para el clculo de la altura de la lmina de agua me

dia en una cuenca y tambin, como en nuestro caso, para el mejor trazado de los

campos de isohietas en zonas donde existe informaci6n. El perfil pluviomtrico rea

lizado para la cuenca, con los valores medios anualcs, se muestran en la Figura 3.3

.... ~._. ~ -_.

1000

o...

o

l:nACIC/f

L'lKha rab.Sa.at. Crue Aer.La GuardiaEu.jooCalaal. 5.Cu.Colant. S. J\lUJ:1YlnTarualblo.tur.B.r joSlpat.... Ju.. d.l R.

o

(....>3~81037~?O600550c.oo,eolfOO700

100016501700

.. j..

1332.912110.91100'.11~23.21397.51311.2119'.'1011.91028.~

1088.0751.8818.~ i ..

1

, :" .

:Fig. 3.3 Perfil Pluvi.omtrico

3.1.5. DlSTRIUUCION AREAL y TEMPORAL DE LA PRECIPITACION, PH.ECl-

PITACION MEDIA

En general, la precipitaci6n es mayor cerca al Ecuador y disminuye al

aumentar la latitud. Sin embargo, la irregularidad y orientaci6n de las isoyetas en

105 mapas de precipitaci6n media anual deI rnundo, indican que la distriLuci6n geo-

grafica de la precpitaci6n depende de factores nuis reJcvantcs que la distancia desde el Ecu::..r!or.

38

Puesto que el ascenso de las masas de aire es el factor mas importante para

casi todos los tipos de precipitaci6n, las cantidades y las frecuencias son por 10 g~

neral mayores en el lado de barlovento de las barreras montanosas. Por el contra-

rio, y puesto que el movimiento hacia abajo deI aire produce una disminuci6n de la

humedad relativa, el lado de sotavent0 por 10 general experimenta una precipitaci6n

relativamente baja. Sin embargo, el ascenso continuado deI aire y la caida oblicua

de la precipitaci6n producen fuertes cantidades en las laderas de sotavento que es-

tan pr6ximas a la cresta. Las distorsiones en las isoyetas reflejan los factores oro

graficos.

Para el presente estudio, con la finalidad de tener una visi6n mas amplia de

la distribuci6n espacial de la precipitaci6n en la zona, se realizaron las isoyetas deI

periodo,l1uvioso y las anuales, utilizando la informaci6n procesada y ajustada de t~

das las estaciones que se encuentran dentro y pr6ximas a la cuenca. Para los sec-

tores que no cuentan con informaci6n, se procedi6 tomando en cuenta todas las re

com.endaciones para tal situaci6n, apoyandonos en el perfil pluviomtrico.

3.1.5.1. Isoyetas deI perfodo Lluvioso

Los meses mas 11 uviosos , en algunas estaciones de la parte

baja, son los de Noviembre, Diciembre y Enero 0 en algunas de la parte alta, los

de Enero, Febrero y MaIZo, sin embargo la mayoria de las estaciones de la cuenca

coinciden en los meses de Diciembre y Enero como los de mayor precipitaci6n.

Son stos los escogidos para la realizaci6n de las isoyetas respectivas. Los resulta

dos se muestran en las Laminas 2 y 3, para un periodo de 16 afios comprendido en

tre 1968/69 y 1983/84. Por otra parte, la Lamina 4 presenta las isoyetas deI mes

de menor precipitaci6n, Julio, para el mismo periodo.

3.1.5.2. Isoyetas Anuales

La Lamina 5 muestra las isoUneas de precipitaci6n anual p~

ra el periodo entre 1968/69 y 1983/84 Y la distribuci6n mensual para cada estaci6n.

Podemos observar que la zona central de la cuenca, es la de mayor preclplta-

ci6n, disminuyendo hacia el sud (parte alta) y aumentando hacia el norte (parte ba

ja). Nuevamente tenemos que insistir, en que la zona sudoriental de la cuenca nocuenta con informaci6n necesaria, 10 que hace que el trazado de las isolCneas por

39

ese sector sea aparente.

3.1.5.3. Precipitaci6n tvledia

El procedimiento mas racional y mas precisa para el calculo

de la precipitaci6n media sobre un area, como ya se sabe, es el de evaluar el vol~

men deI " relieve ph,lviomtrico" que representan las isoyetas trazaoas para el lapso

de tiempo deseado. En nuestro caso, haciendo uso de las isoyetas anuales para el

perrodo 1968/69 - 1983/84 presentadas en el anterior inciso, se evalu6 la precipita-

ci6n media anual para el perrodo de 16 anos. En la Tabla 3.10 se muestra todo el

detalle dei calculo.

El val~r obtenido mediante este procedimiento es de

Pm = 1083.8 mm.

3.1.6. TIEMPO DE CONCENTRACION

Existen muchas f6rmulas propuestas par otros tantos autores, que nos

conducen a diferentes valores, sin embargo, una de las f6rmulas mas utilizadas y

que da una referencia aceptable dei tiempo de concentraci6n 0 tiempo de, escurri-

miento, es la dei U.S. Sail Conservation Service, cuya relaci6n es la siguiente

t = (0.868 ... L3/ AI-I)385 (3.10)c

donde t = Tiempo de escurrimiento (Hrs.)cL = Longitud de escurrimiento (Km.)

AH = JJiferencia de altura (m.)

. Para nuestro caso, tomando al rro Piojeras como el afluente mas largo, obte-

nemos :

L = 183 Km.AH = 2300 - 350 = 1950 m.

t = (O.~68 JI< 1833/1950).385 = 21.03 Hrs.c ..

40

3.1.7. ESTUDIO DE PRECIPITACIONES INTENSAS

Para un analisis objetivo de las precipitaciones intensas, que incluya la

migraci6n y la altura de lamina de agua producida por laS mismasj se realiza un

estudio cualitativo general y otro cuantitativo particular con el fin de poder descri

bir al fen6meno en su integridad.

El definir en el tiempo una tormenta, resulta deI analisis de las crecidas pr~, ' ,

ducidas en los diferentes puntos de control y principal mente en La Blgica. Es con

veniente indicar la adecuaci6n deI analisis cuantitativo particular al modelo mate-

matico de lluvia-escorrenda, presentado en los capftulos posteriores.

3.1.7.1. Estudio Cualitativo General

La selecci6n de tormentas se asocia a crecidas importantes

en la cuenca, tomandose tambin en cuenta para el analisis, la precipitaci6n ocur~

da un dfa antes (que. se relacionarfa con el tiempo de concentraci6n deI area de

captaci6n); de la misma manera se estudio la precipitaci6n de un dra despus para

evaluar cualitativamente el comportamiento final de la escorrenda.

Este estudio se basa en las isoyetas correspondientes a los dfas elegidos, aco!!!

pafiando a este analisis la influencia de temperaturas y cambios de direcci6n de

vientos registrados en las estaciones de: El Trompillo, Mairana, Vallegrande y Sa!

vedra, 10 que permitira un analisis mas completo' de la fenomenologfa descrita a co,!!

tinuaci6n. Las isolfneas se muestran en las figuras 3.4 a 3.8' y las tablas correspo,!!

dientes en el Anexo 1, Tablas 3.11 a 3.13.

a) DESCRIPCION DE LAS PRECIPITACIONES

En los siguientes incisos, se hara referencia con frecuencia al "dfa mas lluvio

SOli, que no es mas que el dra en el cual la altura de la lamina de agua es la ma

yor, En la Tabla 3.11 se muestra los valores de la precipitaci6n diaria y la preci-

pitaci6n media 0 altura de lamina para las 10 tormentas seleccionadas. De igual

manera, el "dfa de la crecida Il se refiere al dfa en el cual se registra la maxima

,tasa de caudal.

Por otra parte cabe sefialar, que el valor consignado como precipitaci6n diaria,

41

corresponde a la precipitaci6n caIda entre las 8 a.m. dei dIa y las 8 a.m. deI dIa

siguiente..

a.1) CR&:CIDA DEL 28.12.76

El dIa anterior a la crecida, los centros de precipitaci6n maxima se localizan,

uno, en la parte central (Espejos) y el otro a la salida de la cuenca (Salsipuedes).

El dIa de la crecida y al mismo tiempo dIa mas lluvioso, los 2 centros de pr~

cipitaci6n se trasladan un poco mas al norte y sta vez se localizan en La Guardia

y Fabrica La Blgica 06gicamente con mayor altura de precipitaci6n).

El dIa posterior, la precipitaci6n se reduce al extremo que en toda la cuenca,

excepto la estaci6n La Guardia 22 mm., se hace nula.

Se nota que entre dos estaciones tan cercanas (menos de 5 km.) Salsipuedes

y La Blgica F. las precipitaciones varfan mucho. Se debe tener en cuenta que en

tre estas 2 estaciones se halla el Hmit~ de cuenca.

La precipitaci6n aumenta desde la parte alta (sud) hacia la parte baja (norte).

a.2) CRECIDA DEL 04.01.77

B:l dIa anterior al de la crecida es el mas lluvioso, este dIa, el centro de pre

cipitaci6n maxima esta en Santa Cruz con 342 mm., que se encuentra casi a la sa-

lida. La precipitaci6n amenta de sud a none.

El dIa de la crecida, la precipitaci6n es baja en la mitad sud de la cuenca y

va aumentado progresivamente desde el centro hacia el none (salida), donde alcan-

za el maximo valor de 98 mm. en La Blgica.

El dIa posterior, la precipitaci6n se localiza en la parte central (Colonia San.

Carlos 80 mm.) y en el resta es casi nula.

Tambin en esta oportunidad, notamos que existe mucha diferencia en los va-

lores registrados entre dos estaciones muy cercanas (menas de 5 km.) Colonia San

.~, "

',';

42 ""

Carlos y Colonia San Juan, que se encuenua~ dentro de los lfmites de la cuenca.

a.3) CREClDA DEL 14.01.78

El dra anterior al mas lluvioso, la precipitaci6n en el norte y en el este de

la cuenca es nula. La maxima se localiza en Bermejo con 47 mm. (sud).

El dra mas l1uvioso es el anterior al de la crecida, este dra, tiene a la parte

central como a la zona de maxima precipitaci6n (Espejos 102, La Guardia 118, Co-

lonia San Juan 134 mm.) disminuyendo al norte y sud.

El dra de la crecida, el centro de mayor precipitaci6n esta en el norte a la

salida, Santa Cruz y Salsipuedes con 90 mm. y toda la parte sud no tiene precipit~

ci6n.

Nuevamente apuntamos que entre estaciones cercanas, Col. San Carlos y Col.

San. Juan existe muchrsima diferencia entre los valores regisuados.


El mas lluvioso es el dra anterior al de la crecida, la precipitaci6n maximase 10caii7a en la parte central (Espejos 85 mm. La Guardia 78 mm.) y tanto en la

parte sud como en la norte (salida) la precipitaci6n es de 56 mm.

El dra de la crecida existen dos centros de maxima al sud, Bermejo 82 mm.

y a la salida, Salsipuedes con 11 7 mm.

El dra posterior, en casi toda la cuenca la precipitaci6n se acerca a nula, ex

cepto en Col. San Carlos 20 mm. y Salsipuedes (salida) 40 mm.

Nuevamente, en los dos pares de estaciones cercanas existe gran diferencia'

en las alturas de precipitaci6n.


El mas lluvioso es el dra anterior al de la crecida, casi toda la cuenca tiene

una precipitaci6n de 50 mm. excepto a la salida, La Blgica F. con 73 mm. y War

43

nes 97 mm.

El dra de la crecida, la zona de rnayor precipitaci6n es la central, Espejos nmm. y Salsipuedes con 90 mm. a la salida (norte).

El dfa posterior, la precipitaci6n en toda la cuenca cesa, excepto en Colonia

San Carlos 38 IlIm. (c~ntro). Nuevamente, existe gran diferencia en los valores re

gistrados en el par de estaciones a la salida de la cuenca.


El dra anterior al mas lluvioso, la precipitaci6n en toda la cuenca es casi nu-

la excepto en Angcstura con 80 mm.

El mas lluvioso es tambin el dra de la crecida. En ste, la totalidad de las

estaciones registran alturas de precipitaci6n, excepto Angostura y Tarurna, siendo

la de mayor valor Elvira con 69 mm., ubicada en la parte central de la cuenca.

El dra posterior, la (mica estaci6n que registra precipitaci6n es la de Colonia

San Carlos con 68 mm. Una vez mas, la diferencia de valores entre las estaciones

cercanas de la parte central, es notoria.


La precipitaci6n es nula el dra anterior al mas lluvioso.

El dra mas lluvioso, se caracteriza por tener la parte central sin precipitaci6n,

aumentando hacia el sud (San Juan deI Rosario con 52 mm.) y hacia el norte, sa!!

da de la cuenca (La Blgica F. 65 mm., Warnes 77 mm.). Ei mas lluvioso es elanterior al de la crecida.

El dfa de la crecida, la parte central es la de rnayor precipitaci6n, 37 mm.,

disminuyendo hacia el sud y norte, excepto en Salsipuedes con 51 mm. (estaci6n fu~

ra de la cuenca). Se vuelve a repetir la gran diferencia de valores registrados en

las dos estaciones cercanas deI norte (salida).

a.8) CH.ECIDA DEL 07.10.61

44

El dfa 4 tiene un centro de precipitaci6n maxima en la estaci6n ~spejos con

125 rom. y en general la parte central, disminuyendo hacia el norte y sud (casi nu

la).

El dfa 5, el centro de precipitaci6n maxima continua en la parte central, pe-

ro se traslada a la estaci6n San Carlos con 112 mm. Hacia el sud disroinuye has-

ta cero y al none hasta 78 mm. en La Blgica F.

El dfa 6, es el mas lluvioso y el anterior al de la crecida, se presentan 3 ce~

tros de maxima precipitaci6n, 2 casi al centro de la cuenca, AngCStura 78 y Espe-

jos 88 mm. y el otro al norte, La Blgica F. con 106 mm. Nuevamente, los dos

pares de estaciones cercanas ya mencionadas tienen diferencia.

a.9) CREClOA DEL 09.03.82

El dfa anterior al de la crecida presenta un nucleo de maxima precipitaci6n,

Elvira con 94 mm. al centro de la cuenca. El resto no tiene precipitaci6n.

El dfa de la crecida, la estaci6n de maxima precipitaci6n es Angostura con

37 mm (parte central inferior) disminuyendo hacia el norte y sud hasta casi cero.

Curiosamente el dfa mas lluvioso, es posterior al dfa de la crecida, es posible

que exista un errer en el procesado de la informaci6n y es muy factible que el dfa

mas lluvioso sea tambin el dfa de la crecida. En ste, se observa al centro de pre

cipitaci6n ubicado en la estaci6n Elvira con 79 mm. en la parte media, disminuye~

do hacia el sud hasta 18 mm. en Samaipata. Todo el norte tiene precipitaci6n nu-

la.


El dfa 16, anterior al mas llvioso, la precipitaci6n es casi nula, siendo el va-

lor mas alto de 2.9 mm; en Salsipuedes a la salida de la Cuenca.

El 17 es el dfa mas lluvioso, registra dos centros de precipitaci6n ambes en

la parte central de la cuenca. El gran nucleo se produce hacia el oeste, en la es-

taci6n Elvira con 223 mm. siendo ste un valor jamas registrado. El otro epicentro,

de menor tasa que el anterior, se presenta al este en las estaciones de Colonia San

45

Juan y colonia San Carlos, con 147 y 158 mm. respectivamente. La precipitaci6n

disminuye' hacia el norte y sud.

El 18" dia en que se registra la crecida, los centros de ~recipitaci6n se man-

tienen, pero con valores muchisimo rnenores, Elvira anota 20.3 mm. y Colonia San

Carlos 25.9 mm. El dia 19 la precipitaci6n se hace nula.

b) GENERALIZACION DE LAS PRECIPITACIONES INTENSAS EN C1CIJ..>AS

Despus de estudiar las variaciones deI fen6meno, se describe el componamieE

to generalizado deI mismo en los siguientes parrafos.

Para tal efecto se desarrolla la siguiente metodologfa

FENOMENO OBSERVADO

- La Migraci6n de la lluvia es de sud a none,

- No exisfe migraci6n notoria de los centros de precipitaci6n,

es decir, permanecen en el mismo lugar 0 van levemente

hacia el sud.

- El dia mas lluvioso, es _el anterior al de la crecida.

- El dia de la crecida es al mismo tiempo el mas lluvioso.

- El dia anterior al de la crecida, une de los centros de

precipitaci6n maxima se ubica en la parte norte, es decir

- a la salida de la cuenca.

- El el dfa de la crecid~, une de los centros de precipita-

ci6n maxima se ubica en la parte norte, es decir a la sa-

lida de la cuenca.

- El dia mas lluvioso, el centro de precipitaci6n maxima,

se -localiza en la parte central de la cuenca.

- En el dfa de la crecida, el centro de precipitaci6n ma-

xima, se localiza en la parte central de la cuenca.

- El dia mas lluvioso y en -el de lacrecida, se presentan

2 cent ros de precipitaci6n maxima, une en la parte cen, -

tral y el otro en el norte a la salida.

- En el dfa posterfor al de la crecida, existe piecipitaci6n

B'RECUENCIA

8/10

2/10

7/10

3/10

7/10

7/10

9/10

5/10

4/10

.L.- .L _

Fig. 3.4CRECIDA DEL 4 de Enero de 1977

Ref.

Di.a mas lluvioso~ Dia de la crecida

46

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48

Fig. 3.6CRECIDA DEL 5 de Die. de 1978

Ref.

Dia mas lluviosoDia de la crecida

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Fig. 3.8

CRECIDA DEL 18 de Harzo de 1983

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51

FENOMENO OBSIb:RVADO I:"RECUENCIA

solo en Colonia San Carlos. 9/10

- En el dra posterior al de la crecida, existe precipitaci6n

solo en La Guardia. 1/10

- Existe gran diferencia en la altura de precipitaci6n regis-

trada para el misrno dra, entre' las estaciones de Salsipue-

des y La Blgica F. (ambas en la parte norte). 13/30

- Existe gran diferencia en ia altura de precipitaci6n regis-

trada para el mismo dra, entre las estaciones de Colonia

San Carlos y San Juan (ambas en la parte central). 16/30

c) GENERALIZACION DE LAS TEMPEKATURAS EN CRECIDAS

Como ya hemos indicado, la cuenca no posee suficiente informaci6n ter mom-

trica como para hacer un anlisis definitivo. Sin embargo con ta inforrnaci6n reco-

lectada, mostrada en la Tabla 3.12, podernos dar aigunas pautas.

El dra anterior al' de la crecida, las temperaturas son mayores que en el mismo

dra de la crecida, en toda la cuenca.

El dra posterior al de la crecida, la temperatura aUlllenta un poco con relaci6n

al dra anterior.

- La temperatura aumenta de sud (parte alta de la cuenca, Vallegrande 2030

msnm.) a norte (parte baja, General Saavedra 320 rnsnm.)

d) GENERALIZACION DE LOS VIENTOS EN CREClDAS

Al igual que las temperaturas, la informaci6n de vientos en la cuenca es ins~

ficiente. En la Tabla 3.13 mostramos la informaci6n recopiiada, de la cual pode-

mos extraer 10 siguiente :

El dra anterior al de la crecida, los vientos son hacia el norte.

El dra de la creCida, los vientos disminuyen su velocidad y estn dirigidos hacia

el sud.

Para el dra posterior al de la crecida, los vientos no tienen ninguna relaci6n en

S2

velocidad ni en direcci6n.

3.2. ESCURRIlv1IENTO

Dentro dei Modelo de simulaci6n de crecidas estudiado , al igual que en un

proceso natural, el escurrimiento constituye la respuesta hidrol6gica al influjo de

la precipitaci6n. Por esta raz6n, se hace necesario un examen de la informaci6n

hidromtrica con el objeto de caracterizar las muestras y ademas, contrastar con

los valores generados mediante el Modelo.

3.2.1. INVENTARIO DE ESTACIONES

La recopilaci6n de inforrnaci6n hidromtrica para la zona corresponde

a 11 estaciones, de las cuales son eliminadas 5 debido a su ubicaci6n fuera deI area

de estudio 0 perrodo de registro muy corto. El detalle dei inventario se presenta

a continuaci6n, mostrando las estaciones seleccionadas con un asterisco.

ESTACION CUENCA SUBCUENCA TIPO DE ANOS DERfo Rfo ESTACION REGISl'RO

Bermejo (*) Piraf Bermejo Hid.2do.Ord. 02.76 - 09.81Angostura (*) Piraf Piraf Il 01.76 - 09.81Tarurna (*) Piraf Piraf Il 01.76 - 09.81Club Social Piraf Piraf Il 04.79 - 09.79

Jardfn Botanico Piraf Piraf Il 04.79 - 09.79

La Blgica Pte. (.) Piraf Piraf Il 04.76 - 09.81Eisenhower Piraf La Madre \1 03.77 -- e9.81

Rfo de la Madre Piraf La Madre Il 05.77 - 09.81

Puente Ferrocarril Piraf La Madre Il 05.76 - 09.77

Espejos (*) Piraf Espejos \1 12.76 - 09.81Elvira (*) Piraf Elvira Il 11.76 - 09.81

En la Lamina 1 se muestra la ubicaci6n de las estaciones en la cuenca. De-

bemos indicar que la estaci6n hidromtrica de La Blgica Puente, que esta ubicada

a la salida dei area de estudio, nos sirve como punto de control principal para elcont raste respectivo con el Modelo estudiado.

53

Toda la inforrnaci6n hidromtrica fue proporcionada IJOrel lnstituto de i-lidrau

lica e Hidrologfa (UIl-I).

3.2.2. ANALlSlS DE LA lNFORMAClON

Al igual que en el caso de las precipitaciones, se realiz6 un reHeno

de la informaci6n faltante, un analisis de consistencia y un ajuste de la estadfstica,

siguiendo todas ,las recomendaciones hechas por la Gufa Metodol6gica (ref. 27)

.Debemos indicar que la informaci6n hidromtrica en la cuenca abarca solamente 6

anos, desde 1975/76 a 1980/81.

Los resultados se presentan en la Figura 3.9 y en las Tablas 3.14 y. 3.15 deI

Anexo 1.

CURVAS DOBL.E. ACUMULADAS-CAUDAL.ES

(197'/76 - 1980/81)

QI

l'QI

20 ("100)l'

ql ("'100)

20 ql 1 AlII0.tur. 20 ql 1 ta 861do.

ID

l' l'1 111'.';10 1 !op.;I2 Tuu.. 2 ElYlr.

10 10

Fig. 3.9 Curvas Doble Acumuladas-Caudales

3.2.3. lJETALLE MENSUAL

Con el objeto de caracterizar las muestrasln se han anlizado a nivel

54

mensual, para el periodo 1975/76 -1980/81, los parametrps descritos a continuaci6n

y cuyos resultados estan en la Tabla 3.16.

3.2.3.1. Valor Medio (Q)

periodo analizado.

Simplemente es la media aritmtica de los caudales para el3

Los valores se presentan en m /seg.

3.2.3.2. Coeficiente Mensual

Para sacar a la luz la variaci6n de los caudales de mes en

mes en el curso dei ano (yen cierto modo el rgimen hidro16gico) independiente-

mente dei valor absoluto de estos ultimos, se calculan los coeficientes mensuales

de caudal 0 llcaudales relativos mensuales" Xl' X2

,.:.X12

que se pueden definir co

mo la medida de los caudales Q1' Q2,..Q12 de cada uno de los meses deI ano to-

manda como unidad dei m6dulo anual M deI curso de agua :

=Q2= -, etc.M

3.2.3.3. Lamina de Agua Escurrida (R)

Se designa asi a la altura (en mm.) deI cilindro cuyo volu-

men seria igual al deI agua que haya flufdo por la estaci6n durante todo el perfo-

do considerado y que tenga por base el area de la cuenca que alimenta dicha esta

ci6n.

3.2.3.4. Caudal por Unidad de Area (q)

Es a menudo ventajoso calcular los caudales especfficos en

lis. por km2

de cuenca vertiente en cada una de las estaciones consideradas, para

comparar regimenes hidro16gicos correspondientes a estaciones 0 cursos de agua di-

ferentes.

3.2.4. CAUDALES ESPECIFICOS

A continuaci6n mostramos un resumen de los caudales especfficos a ni

55

vel anual para el perIodo 1975/76 - 1980/81, de las 6 estaciones seleccionadas, te-

niendo como punto de control principal a la estaci6n de La Blgica, ubicada a la

salida de la cuenca.

SUBCUENCA CAUDAL MEDIO AREA CUENCA CAUDALRfo ANUAL VERTIENTE ESPECIFICO

3 2 2(m /s) (km) (l/s/km )

Bermejo 3.301 479.56 6.88

Piral (Angostura) 6.815 1421.02 4.80

Piral (Taruma) 7.572 1619.80 4.67

Elvira 0.511 76.42 6.69

Espejos 2.573 202.08 12.73

Piral (La Blgica) 12.321 2878.76 4.28

En la Lamina 6 se muestra las areas respectivas de los caudales especfficos y

ademas, la distribuci6n mensual de la escorrenda (en mm.) para cada estaci6n.

3.2.5. CAUDAL MEDIO HORARIO

Un analisis particular, tante de la precipitaci6n horaria como deI cau-

dal medio horario para determinadas crecidas elegidas, se 10 presenta en el Capf-

tulo 6 de aplicaci6n deI Modelo de simulaci6n.

El caudal medio horario observado, es utilizado para el contraste con los valo

res generados por el Modelo para la misma tormenta. Este procedimiento, es esen

cial en la calibraci6n deI prototipo.

3.3. PARAMETROS CLIMATOLOGICOS, EVAPOTRANSPIRACION

3.3.1. TEMPERATURA, HUMEDAD RELATIVA, VIENTOS y PRESION BARO-

METRICA

Camo ya se ha indicado, la informaci6n climato16g.ica en la cuenca es

insuficiente y no permite un analisis definitivo, sin embargo, este no impide mostrar

toda la informaci6n recopilada y procesada.

, "S6

i. ,li:n la Tabla 3.17 se presenta la distribuci6n mensual de la temperatura media

ambiente, maxima media, mrnima media, maxima extrema, mfnima extrema en oC,

humedad relativa en %, vientos en nudos y presi6n baromtrica en mb. (milibares).

La variaci6n de la temperatura media ambiente anual respecto de la altitud,

gradiente vertical (preliminar), es mostrada a continuaci6n.

ESTACION H .1'(msnm.) (oC)

Grai. Saavedra 320 23.9

La Blgica Fab. 348 25.0

Santa Cruz Aeropuerto 437 24.4

~lairana 1350 20.8

Vallegrande 1980 16.8

Reg resi6n lineal T = 26.1745 - 0.0045 H r = -0.98

3.3.2. DEFICIT DE ESCURRIMIENTO

En la Tabla 3.18 se muestra todo el calculo realizado para dos relacio

nes conocias, Turc y Coutagne, de donde podemos extraer 10 siguiente

Para la parte baja de la cuenca podemos asumir un valor medio entre las es-

taciones de La Blgica y Santa Cruz Aeropuerto.

o = 984.4 mm.

Para la parte alta, asurnimos a la estaci6n de Mairana como representativa.

D = 601.2 mlil.

3.3.3. EVAPO'fRANSPIRACION POTENCIAL

La evapot ranspiraci6n potencial a nivel mensual ha sido calculada me-cliante el mtodo de Thornthwaite, para el perfodo particular de cada estaci6n.

57

ET = 1.6 (10 t )a j 1 = L iP 1

a. -7 2 -2

771 x 10 1 + 1.79 x 10 1 + 0.492

Los resultados se los muestra en la Tabla 3.19. Por oua parte debemos agr.!::

gar que el calculo de la evapouanspiraci6n real fl,lediante este rntodo, no fue po~

ble realizar debido a la carencia de datos reales deI valor de saturaci6n superficial.

58

CAPITULO 4

ESfUDIO y APUCACION DEL MODELO

P - Q DEL s.c.s.

4.1. ESTUDIO DEL l\10DELO

4.1.1. INTRODUCCION

En este apartado se describe la metodologra, desarrollada por el Servi

cio de Conservaci6n de Suelos (S.C.S.) de los Estados Unidos de Nortearnrica (ref.

25), para estimar volumenes de escorrentfa resultantes de precipitaciones ocurrias

sobre un area determinada. Las variables involucradas son tipos de suelos, pen-

diente, tipo y porcentaje de cobertura, contenido de humedad deI suelo, etc.

Este procedimiento ha sido utilizado en numerosas cuencas de Estados Unidos

y otros pafses, entre ellos la Argentina.

Basicamente, consiste. en resumir en un numero, Hamado Numero de Curva

(eN), las caracterfsticas mas importantes deI terreno en estudio, con relaci6n al

efecto que producen sobre el escurrimiento deI agua precipitada.

El modelo dei S.C.S. es una aproximaci6n de base emprrica para desarrollar

el volurnen de escurrimiento para la srntesis de hidrogramas y es atractivo porque

los rnayores parametros de entrada son uso de la tierra y tipo de suelo. La venta-

ja de un modelo que tiene como parametros uso 0 cobertura deI suelo es que el

usuario puede experimentar con diversas formas de desarrotlo deI suelo y evaluar el

efeeto que los carnbios pueden producir.

Desafortunadamente, la cuantificaci6n de las distribuciones de cobertura deI

suelo es una tarea diffcil cuando el area de aplicaci6n es superior a unes pocos ki-

16metros cuadrados. 'A menudo se reduce la utilidad deI modelo porque la defini-

ci6n de la distribuci6n de la cobertura es imposible por el tiempo disponible y los

constrei'ii mientos econ6micos.

4.1.2. CONDICION DE HUt\.DAD ANTECEDENTE (AlvIC)

59

Es el fndice empleado de humedad deI suelo de la cuenca. Hay tres

niveles considerados

AMC-I

AMC-II :

AMC-III :

el mas bajo potencial de escurrimiento, los suelos estan suficiente

mente secos como para labrarlos.

condici6n media.

el mas alto potencial de escurrirniemo. La cuenca esta practica-

mente saturada por las lluvias antecedentes.

La Condici6n de Humedad ,Antecedente (AMC) ,puede ser estimada por la pre-

cipitaci6n de los cinco dras antecedentes. l'al es el casa de la Tabla 4.1., en la

que figuran los Umites de precipitaci6n por categorfas estacionales. Los lfmites p~

ra la estaci6n de dormici6n (reposo vegetativo) se aplican cuando los suelos no es-

tan congelados ni cubiertos de nieve.

Tabla 4.1. LImites Estacionales de Precipitaci6n paIa AMe

PRECIPITACION TOTAL DE LOS CINCO DIAS ANTECEDENTESGRUPO DE

AMC ES!'ACION DE DORMICION ESTACION DE CRECIMIENTO

.7

1 Menos de 12.7 (mm.) Menos d 35.6 (mm.)

II 12.7 a 27.9 35.6 a 53.3

III Mas de 27.9 Mas de 53.3

4.1.3. CLAsIFICACION HIDROLOGICA DE SUELOS

Las propiedades deI ~;uelo influyen en los procesos de generaci6n de

escurrimiento a partir de la precipitaci6n y deben ser consideradas, aunque mas no

sea indirectamente, en los mtodos de estimaci6n de escurrimiemo. Cuando el es-

currimiento producido' por lluvias individuales es de mayor irnponancia, corna en los

uabajos de 'prevenci6n de aluviones, las propiedades pueden ser representadas por

un parameuo: la velocidad mrnima de infiluaci6n obtenida en un suelo desnudo

luego de humedecimiento prolongado. La influencia de la superficie y de los hori-

zontes esta implfcita. La influencia de la coberturu veg~tal se trata independient~

mente. Este parametro, que indica el potencial de escurrilllicnto de un suelo, es

60

la base de la c1asificaci6n cualitativa de todos los suelos en cuatro grupos. La c1a

sificaci6n es amplia, pero puede dividirse en subgrupos cuando se justifique tal refi

narniento.

Los grupos hidro16gicos de suelos, definidos por los ciendficos deI Servicio de

Conservaci6n de Suelos, son :

A- (Bajo Potencial de Escurrimiento). Suelos que tienen alta velocidad de infiltra

ci6n, aun cuando estn muy humedos. Consisten principalmente en arenas 0

gravas profundas, bien a excesivamente drenadas. Estos suelos tienen alta velocidad

de transmisi6n. Inc1uyen: Psamments, excepto por aquellas en los subgrupos lfti-

cos, Aquicos 0 Aquodicosj suelos que no estn en los grupos CoD Y que pertene.!

can a las familias: fragmentarias, esqueleto arenosas 0 arenosasj suelos grosarnJ.

cos de Udults y Udalfsj y suelos en subgrupos Arnicos de Udults y Udalfs, excep-

to por aquellas en familias arcillosas 0 finas.

B- Suelos que tienen moderadas velocidades de in

climatologia e hidrologia, estudio de crecidas por el...

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