ESTUDIO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO EN LA ZONA BAJA DE LA CUENCA DEL RIO FRÍO EN EL MUNICIPIO DE CHÍA

ASSIEL TOBIAS PÉREZ ROMO LIZETH JOHANNA VANEGAS SANDOVAL

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD: TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

BOGOTÁ 2016

ESTUDIO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO EN LA ZONA BAJA DE LA

CUENCA DEL RIO FRÍO EN EL MUNICIPIO DE CHÍA

ASSIEL TOBIAS PÉREZ ROMO LIZETH JOHANNA VANEGAS SANDOVAL

Trabajo de grado para optar al título de ingeniero civil

Director JESÚS ERNESTO TORRES QUINTERO

Ingeniero civil. M. Sc. Recursos hidráulicos

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD: TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

BOGOTÁ 2016

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PAGINA DE ACEPTACIÓN

Nota de aceptación

______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

______________________________________ Firma del presidente del jurado

______________________________________ Firma del jurado

______________________________________ Firma del jurado

31 de mayo de 2016

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 16

1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN 17

2. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 20 2.1 ÁRBOL DE PROBLEMAS 22 2.2 ÁRBOL DE SOLUCIONES 23

3. MARCO DE REFERENCIA 24 3.1 MARCO TEÓRICO 24

3.2 MARCO CONCEPTUAL 26

4. OBJETIVOS 28

4.1 OBJETIVO GENERAL 28 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 28

5. ALCANCES Y LIMITACIONES 29 5.1 ALCANCES 29 5.2 LIMITACIONES 29

6. METODOLOGÍA 30 6.1 FASE 1: APRESTAMIENTO Y TRABAJOS INICIALES 30

6.2 FASE 2: RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN DE CAMPO 30

6.3 FASE 3: ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN 30

6.4 FASE 4: ELABORACIÓN DEL DOCUMENTO DE RESULTADOS 30

7. RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 31 7.1 INFORMACIÓN DISPONIBLE 31

7.2 SALIDA TECNICA N° 1. - RECONOCIMIENTO Y AFOROS 32 7.3 SALIDA TÉCNICA N°2 - LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE SECCIONES TRANSVERSALES SOBRE ESTRUCTURAS DE CONTROL 36

8. ESTUDIO HIDROLÓGICO 38 8.1 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS DE LA CUENCA 38

8.1.1 Localización 38 8.1.2 Características generales 38 8.1.3 Factor de forma 39

8.1.4 Factor de compacidad 39

8.1.5 Curva hipsométrica 40 8.1.5.1 Elevación media de la cuenca 42 8.1.5.2 Elevación mediana de la cuenca 42

8.1.6 Perfil del rio 42 8.1.7 Pendiente de la cuenca (método de Horton) 45

8.1.8 Sistema de drenaje 46 8.1.8.1 Orden de los cauces 46

6

8.1.8.2 Densidad del drenaje 48 8.1.8.3 Tiempo de concentración 48

8.2 PRECIPITACIÓN MEDIA DE LA CUENCA 50 8.2.1 Obtención de la precipitación media de la cuenca 50

8.2.1.1 Polígonos De Thiessen 50 8.2.1.2 Método de las isoyetas 53

8.3 ANÁLISIS DE CAUDAL 54 8.3.1 Métodos de medición de caudales 55 8.3.2 Calculo de los aforos de caudal realizados en la visita de campo 58

8.3.3 Caudales medios 59 8.3.4 Hidrograma anual de caudal 59 8.3.5 Curva de duración de caudales 65

8.3.6 Caudales máximos 69

9. ANÁLISIS HIDRÁULICO 71 9.1 CARACTERIZACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS 72

9.1.1 Sector alto-Darién 72 9.1.2 Sector medio- Bolsacretos 74 9.1.3 Sector bajo- Puente Cacique 75

9.2 MODELACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS EN HEC-RAS 76 9.2.1 Información base para introducir en el HEC-RAS 76

10. RESULTADOS DE LA MODELACIÓN 82 10.1 MODELACIÓN EL DARIÉN 82 10.2 MODELACIÓN BOLSACRETOS 87

10.3 MODELACIÓN PUENTE CACIQUE 92

11. RESUMEN DE RESULTADOS 97

12. CONCLUSIONES 101

13. RECOMENDACIONES 103

BIBLIOGRAFÍA 104

ANEXOS 107

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Potencial de inundación - Población 19 Figura 2. Ronda hidráulica del rio Frío 20

Figura 3. Ronda del rio invadida 21 Figura 4. Árbol de problemas 22 Figura 5. Árbol de soluciones 23 Figura 6. Viviendas destruidas 1970 - 2011 24 Figura 7. Histograma de pérdidas en fenómenos de El Niño y La Niña 25

Figura 8. Estación Puente Cacique - Chía 33 Figura 9. Jarillón zona Emserchía 33

Figura 10. Bolsacretos - Puente Peralta 34

Figura 11. Estación Puente Calamar 34 Figura 12. Aforo realizado estación Puente Calamar 34 Figura 13. Datos registrados de aforo estación Puente Calamar 35

Figura 14. Estación Paramo de Guerrero 35 Figura 15. Datos registrados aforo estación Paramo de Guerrero 35 Figura 16. Levantamiento topográfico Bolsacretos - Puente Peralta 36

Figura 17. Levantamiento topográfico Gavión - El Darién 36 Figura 18. Levantamiento topográfico Jarillón- Puente Cacique 37

Figura 19. Localización Cuenca del rio Frío 38 Figura 20. Curva hipsométrica 40 Figura 21. Curva hipsométrica de la cuenca del rio Frio 42

Figura 22. Perfil del cauce principal del rio Frio 43

Figura 23. Método de Horton para calcular la pendiente media de la cuenca. 45 Figura 24.Orden de los cauces según Horton 46 Figura 25. Orden de los tributarios del rio Frio 47

Figura 26. Distribución de las áreas aferentes por el método de polígonos de Thiessen 51

Figura 27. Polígonos Thiessen cuenca rio Frío 52 Figura 28. Isoyetas cuenca rio Frío 53 Figura 29. Molinete de taza cónica 56 Figura 30. Molinete de hélice 56 Figura 31. Medición con molinete 57

Figura 32. Cálculo de caudal a partir de lecturas con molinete 57

Figura 33. Hidrograma anual La Virginia 2009 59

Figura 34. Hidrograma anual La Virginia 2010 60 Figura 35. Hidrograma anual La Virginia 2011 60 Figura 36. Hidrograma anual La Virginia 2012 61 Figura 37. Hidrograma anual La Virginia 2013 61 Figura 38. Hidrograma anual Pozo Hondo 2009 62

Figura 39. Hidrograma anual Pozo Hondo 2010 62 Figura 40. Hidrograma anual Pozo Hondo 2011 63 Figura 41. Hidrograma anual Pozo Hondo 2012 63

8

Figura 42. Hidrograma anual Pozo Hondo 2013 64 Figura 43. Hidrograma anual Pozo Hondo 2014 64 Figura 44. Curva de duración de caudales en un río de alta pendiente 65 Figura 45. Curva de duración de caudales en un río de llanura 66

Figura 46. Curva de duración de caudales estación La Virginia 67 Figura 47. Curva de duración de caudales estación Pozo Hondo 68 Figura 48. Periodos de retorno-Estación La Virginia 69 Figura 49. Dispersión de probabilidad Weibull-Estación La Virginia 69 Figura 50. Periodos de retorno-Estación Pozo Hondo 70

Figura 51. Dispersión de probabilidad Weibull-Estación Pozo Hondo 70 Figura 52. Inundaciones 71 Figura 53. Localización El Darién 72

Figura 54. Gaviones en El Darién año 2016 73 Figura 55. Gaviones en el año 2012 73 Figura 56. Localización Bolsacretos 74

Figura 57. Bolsacretos 74 Figura 58. Localización puente Cacique 75 Figura 59. Jarillón 76

Figura 60. Coeficiente n por Ven Te Chow 81 Figura 61. Datos ingresados de la sección transversal El Darién 82

Figura 62. Secciones con lámina de agua El Darién 82 Figura 63. Lámina de agua El Darién PR=10 años 83 Figura 64. Resultados El Darién PR= 10 años 83

Figura 65. Lámina de agua El Darién PR= 25 años 84

Figura 66. Resultados El Darién PR= 25 años 84 Figura 67. Lámina de agua El Darién PR= 50 años 85 Figura 68. Resultados El Darién PR= 50 años 85

Figura 69. Lámina de agua El Darién PR= 100 años 86 Figura 70. Resultados El Darién PR= 100 años 86 Figura 71. Datos ingresados de la sección transversal Bolsacretos 87

Figura 72. Secciones con lámina de agua Bolsacretos 87 Figura 73. Lámina de agua Bolsacretos PR= 10 años 88 Figura 74. Resultados Bolsacretos PR= 10 años 88 Figura 75. Lámina de agua Bolsacretos PR= 25 años 89

Figura 76. Resultados Bolsacretos PR= 25 años 89 Figura 77. Lámina de agua Bolsacretos PR= 50 años 90

Figura 78. Resultados Bolsacretos PR= 50 años 90 Figura 79. Lámina de agua Bolsacretos PR= 100 años 91 Figura 80. Resultados Bolsacretos PR= 100 años 91 Figura 81. Datos ingresados de la sección transversal Puente Cacique 92 Figura 82. Secciones con lámina de agua Puente Cacique 92

Figura 83. Lámina de agua Puente Cacique PR= 10 años 93 Figura 84. Resultados Puente Cacique PR= 10 años 93 Figura 85. Lámina de agua Puente Cacique PR= 25 años 94 Figura 86. Resultados Puente Cacique PR= 25 años 94

9

Figura 87. Lámina de agua Puente Cacique PR= 50 años 95 Figura 88. Resultados Puente Cacique PR= 50 años 95 Figura 89. Lámina de agua Puente Cacique PR= 100 años 96 Figura 90. Resultados Puente Cacique PR= 100 años 96

Figura 91. Altura de láminas de agua en sección El Darién 99 Figura 92. Altura de láminas de agua en sección Bolsacretos 99 Figura 93. Altura de láminas de agua en sección Puente Cacique 100

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Estaciones hidrológicas en la cuenca del río Frío 31

Tabla 2. Estaciones estudio de la precipitación y caudales en la cuenca 32 Tabla 3. Factor de forma de la cuenca 39 Tabla 4. Cálculo de la curva hipsométrica de la cuenca del rio Frio 40 Tabla 5. Datos para graficar el perfil del rio Frio 43 Tabla 6. Cálculo por el método Horton_cuenca rio Frio 45

Tabla 7. Datos de entrada para aplicación del método de los polígonos de Thiessen para la cuenca del rio Frío 52 Tabla 8. Precipitación media por isoyetas 54

Tabla 9. Estaciones de medición de caudales CAR 55 Tabla 10. Calculo de aforo Estación Puente Calamar 58 Tabla 11. Calculo de aforo Estación Paramo Guerrero 58

Tabla 12. Variables para completar tabla de frecuencias-Estación La Virginia 66 Tabla 13. Tabla de frecuencia de caudales-Estación La Virginia 67 Tabla 14. Variables para completar tabla de frecuencias-Estación Pozo Hondo 68

Tabla 15. Tabla de frecuencia de caudales-Estación Pozo Hondo 68 Tabla 16. Datos topográficos-El Darién 77

Tabla 17. Datos topográficos-Bolsacretos 78 Tabla 18. Datos topográficos-Puente Cacique 79 Tabla 19. Resultados de estudio hidrológico 97

Tabla 20. Predicción de caudales estación la Virginia 98

Tabla 21. Predicción de caudales estación Pozo Hondo 98 Tabla 22. Láminas de agua según el periodo de retorno 98

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LISTA DE ANEXOS ANEXO A. Resumen de aforos rio Frio 107 ANEXO B. Clasificación de los tributarios del rio Frio 109

ANEXO C. Isoyetas cuenca rio Frío 110 ANEXO D. Caudales medios por estación 111 ANEXO E. Caudales máximos por SMADA-estación la Virginia 113 ANEXO F. Caudales máximos por SMADA-estación la Virginia 115

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GLOSARIO AFORO DE CAUDAL: Operación en la que se miden la velocidad, profundidad y anchura de una corriente para determinar el caudal.1 CAUDAL: Es el volumen de fluido que atraviesa una superficie dada en la unidad de tiempo. Se usa para expresar el caudal de un rio, de un fluido por una conducción etc.2 COEFICIENTE DE COMPACIDAD: Fue definido por H. Gravelius, como el cociente adimensional ente el perímetro de la cuenca y la circunferencia de un círculo con área igual al tamaño de la cuenca en kilómetros cuadrados. El coeficiente de compacidad tendrá como límite inferior la unidad indicando entonces que la cuenca es circular y conforme su valor crece indicará una mayor distorsión en su forma, es decir, se vuelve alargada o asimétrica. 3 CUENCA HIDROGRÁFICA: Zona delimitada topográficamente que drena mediante una red hidrográfica, es decir, la superficie total de tierras que drenan en un cierto punto de un rio o curso de agua.4 CURVA DE DURACIÓN DE CAUDALES: Curva que muestra el porcentaje de tiempo durante el cual el caudal en un curso de agua e superior a determinados valores, con independencia de su continuidad en el tiempo.5 CURVA HIPSOMÉTRICA: Gráfico usado para indicar la porción de la superficie de una isla, continente o cuenca, situada a diferentes alturas o profundidades respecto a un punto determinado (generalmente el nivel del mar). El eje vertical indica las alturas, y el horizontal las superficies de tierra.6 HEC-RAS: (Hydrologic Engineering Center – River Analysis System). Software utilizado para la modelación hidráulica unidimensional compuesto por 4 tipos de análisis, a saber: Modelación de flujo de régimen permanente, Modelación en flujo

1 AGUIRRE, Ramon Ortíz. 1996. Glosario Geohidrológico. San Luis Potosí : Universidad Potosiana,

1996. p. 15 2 LLEÓ, Atanasio y LLEÓ, Lourdes. 2011. Gran manual de magnitudes físicas y sus unidades.

Albasanz : Ed. Dias de santos, SA, 2011. p.175 3 AGUIRRE, op. cit, p. 41

4 DE LA LANZA ESPINO, Guadalupe, y otros. 1999. Diccionario de hidrología y ciencias afines.

[ed.] Plaz y Valdez. México D.F, 1999. p. 93 5 DE LA LANZA ESPINO, Guadalupe, y otros, op. cit, p.95

6 Ibíd., p.95

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de régimen no permanente, modelación de transporte de sedimentos y análisis de calidad de aguas.7

HIDROGRAMA: Gráfica que muestra las variaciones de caudal de un rio o del nivel del agua subterránea en una perforación respecto a un nivel de referencia frente al tiempo. El Hidrograma unitario es el nombre con el que se conoce un método de cálculo que permite transformar la precipitación en escorrentía superficial; sirve para facilitar la predicción de cómo responderán cuencas fluviales concretas ante diferentes supuestos de precipitación.

En el Hidrograma de caudales se representan las variaciones de caudal respecto al tiempo.8 HIDROLOGÍA: Ciencia que estudia el ciclo del agua y su evolución sobre la superficie de la tierra y bajo el suelo, constituyendo una de sus ramas principales el análisis del volumen hídrico de una región determinada y su distribución en el espacio y el tiempo. 9 ISOYETA: Línea curva que une los puntos, en un mapa, que presentan las mismas precipitaciones en la unidad de tiempo considerada. Así, para una misma área, se pueden diseñar un gran número de mapas con isoyetas, por ejemplo: isoyetas de la precipitación media del mes de enero, febrero, etc., o las isoyetas de las precipitaciones medias anuales, etc.10 PERIODO DE RETORNO: Indica el tiempo en el que se espera un caudal igual o superior al caudal de crecida (Qmax) con un riesgo asociado. Las estructuras de contención como la presa deben ser diseñadas para soportar este caudal por lo cual el estudio de la variables extremas es clave para la seguridad de un embalse.11 RONDA HIDRÁULICA: Zona de protección ambiental e hidráulica no edificable de uso público, constituida por una franja paralela alrededor de los cuerpos de agua, medida a partir de la línea de mareas máximas (máxima inundación), de hasta 30

7 TYC GIS, Soluciones integrales S.L. 2015. TYC GIS, Soluciones integrales S.L. [En línea] 2015.

[Citado el: 28 de 05 de 2016.] http://www.cursosgis.com/index.php/blog-cursosgis/95-que-es-hec-ras-y-para-que-sirve.html. 8 Oxford, University Press. 2000. Diccionario de ciencias de la tierra. Madrid : Ed. Complutense

S.A, 2000. p. 399 9 BERNIS, Josep María franquet. 2003. Cinco temas de hidrología e hidráulica. Tortosa :

Universidad Internacional de Catalunya, 2003. p.5 10

JERÉZ, Oscar. 2011. Vocabulario de términos geográficos. [En línea] Julio de 2011. [Citado el: 28 de Mayo de 2016.] http://vocabulariogeografico.blogspot.com.co/search?q=isoyeta. 11

UTP, Universidad Tecnológica de Pereira. 2010. Hidrología Básica. [En línea] 2010. [Citado el: 28 de Mayo de 2016.] http://ingenieria.bligoo.com.co/media/users/19/962117/files/219177/hidrologia_basica.pdf. p.22

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metros de ancho destinada principalmente al manejo hidráulico y la restauración ecológica.12 SMADA: (Stormwater managemenent and design aid) Conjunto de herramientas para ayudar en el análisis y diseño de sistemas de aguas pluviales. Estos incluyen herramientas para realizar cálculos hidráulicos, la generación de hidrogramas, cálculos estadísticos, selección de BMP, y la carga de contaminantes.13

12

Bogotá, Alcaldia Mayor. 2004. Decreto 190 de 2004. [En línea] 22 de Junio de 2004. [Citado el: 8 de Mayo de 2016.] http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=13935. 13

Transportation, Florida Department of. 2015. SMADA Online. [En línea] 2015. [Citado el: 28 de Mayo de 2016.]

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RESUMEN La amenaza de inundaciones en zonas urbanas es usualmente generada por la misma población, asentándose en zonas consideradas de alto riesgo por el hecho de estar cerca a las riberas de los ríos, los cuales por diferentes motivos pueden tener unas crecientes que provoquen desbordamientos, generando pérdidas humanas, económicas y desplazamientos forzados de la población. El municipio de Chía en su desarrollo ha invadido buena parte de la ronda del río Frio para construir edificaciones destinadas a vivienda e industria, lo que supone que el rio queda sin su valle natural de inundación. En el año 2011 un fuerte fenómeno de la niña azotó gran parte del territorio colombiano, entre este el municipio de Chía, en el cual el rio se desbordo inundando gran parte del municipio, generando que como medida preventiva se construyeran estructuras de control de inundaciones como bolsacretos, gaviones y jarillones. En este trabajo se desarrolló inicialmente el estudio de la hidrología de la sub-cuenca del rio mencionado que abarca los municipios de Tabio, Cajicá y Chía, para conocer las características de la misma, en cuanto a forma, sistema de drenaje, precipitación media, pendiente de la cuenca y caudales. En segundo lugar se realizaron visitas de campo en las que se identificaron y levantaron topográficamente las estructuras construidas, que fueron analizadas mediante conceptos básicos de la ingeniería hidráulica. Una vez obtenida esta información se procesó en software especializado para el análisis hidrológico e hidráulico, como lo son SMADA y HEC-RAS, por medio de los cuales se obtuvieron caudales máximos y alturas de las láminas de agua en diferentes periodos de retorno para cada uno de los sitios analizados. Después de realizar el procesamiento y análisis de la información se pudo determinar que las estructuras consideradas cumplen su función de contener el volumen de agua, en el caso de que se presentara una creciente de hasta 100 años; minimizando el riesgo de inundación en los sectores estudiados. Palabras clave: cuenca hidrológica, desbordamiento, hidrología, ingeniería hidráulica.

Bogotá, Mayo 2016 Los autores

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INTRODUCCIÓN La realización de este estudio está enfocada a hacer un análisis hidrológico e hidráulico en una zona que recientemente fue atacado por un evento natural, que, en gran medida ha sido culpa de los habitantes de la zona. Si bien el Fenómeno de La Niña tuvo gran incidencia en las inundaciones presentadas en el municipio de Chía en el mes de abril de 2011, la población también ha contribuido a que un suceso de esta envergadura suceda, como se expone en el documento, al construir estructuras en una zona que es prohibido toda vez que la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca – CAR definió por medio de análisis hidrológicos y modelaciones hidráulicas, un área que es vulnerable de inundación en épocas de intensas lluvias y máximas crecientes, con la finalidad de que sean zonas respetadas por dos razones; primera, evitar entorpecer el comportamiento natural del rio y segunda, preservar la vida de la población y evitar pérdidas económicas generando emergencias de tipo social por la razón antes mencionada relacionada con que son áreas con riesgo de inundación. A raíz de este evento se construyeron unas estructuras a lo largo del borde del rio Frío, en sitios estratégicos para atenuar un poco el daño, cuando un evento de esta magnitud se repita. El desarrollo de este trabajo está encaminado a analizar las estructuras que fueron construidas a causa de las inundaciones presentadas y determinar su pertinencia partiendo de datos y análisis hidrológicos, determinando los niveles en diferentes periodos de retorno y comparando estos con las estructuras actuales, con el objetivo de dar recomendaciones de mantenimiento y/o mejoramiento de dichas estructuras.

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1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN En los años 2010 y 2011, periodo en el cual fue la ocurrencia del Fenómeno de la Niña a lo largo de toda la extensión del territorio colombiano, dejando a miles de familias sin hogar, sin sustento y con la sensación de que todo había acabado con ellos debido a inundaciones. En el país, la población con mayor exposición a ser azotados por inundaciones se encuentra distribuida en 79 municipios los cuales representan el 28% de la población total nacional. Según el Análisis de la gestión de riesgo de desastres en Colombia realizado por el Banco mundial, los departamentos más expuestos a dicho fenómeno son; Valle del Cauca, Atlántico, Cundinamarca, Magdalena, Antioquia, Córdoba, Cesar, Cauca y Meta. A nivel municipal, Bogotá, Cali y Barranquilla son los municipios con más alta población ubicada en zonas de mayor potencial de inundación, seguidos por Apartadó (Antioquia), Chía (Cundinamarca) y Jamundí (Valle del Cauca).14 En la Figura 1 se muestra cuál es la población con mayor potencial de inundación, en donde se observa que en la zona andina se concentra la mayor población expuesta a este fenómeno. El municipio de Chía, fue azotado fuertemente por una inundación en abril de 2011 a causa de la temporada invernal, evento que no sucedía en más de 60 años. En este suceso, el rio Frío, objeto de este estudio, elevó su caudal a raíz de lluvias en el páramo de Guerrero donde nace, a su vez, las fuertes lluvias en el páramo de Guacheneque aumentaron el caudal del rio Bogotá. Disminuyendo su capacidad hidráulica para recibir el caudal proveniente de sus tributarios como el caso del rio Frío, el cual al no poder entregar su caudal a su fuente receptora alivio su caudal desbordándose en los municipios de Chía y Cajicá. El presente trabajo nace de la necesidad que tiene el municipio de mitigar esa vulnerabilidad frente a inundaciones en este tipo de eventos de origen natural. Aunque el rio nunca había tenido una creciente tan grande la problemática va más allá de un fenómeno natural, las aguas siempre buscan su curso natural y debido a la invasión que ha sufrido la ronda del mismo, este no tuvo espacio donde aliviar su caudal y se desbordó. La finalidad de este estudio es realizar el análisis hidrológico de la cuenca, con base en este revisar las estructuras hidráulicas que se dispusieron en lugares críticos del municipio para prevenir una inundación de esta índole y finalmente se propondrán acciones de mejora y mantenimiento de dichas estructuras para de alguna manera atenuar el impacto que pueda provocar una inundación, ya que daño a la ronda está hecho y se modificaron las

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Colombia, Banco Mundial. 2012. Centro de documentación e información de gestion del riesgo de desastres. [En línea] Marzo de 2012. [Citado el: 12 de Octubre de 2015.] http://cedir.gestiondelriesgo.gov.co/dvd/archivospdf/5-GESTIONDELRIESGOWEB.pdf.

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características hidráulicas de la cuenca. En este punto lo que se puede hacer es tomar acciones preventivas para que la población no se vuelva a ver afectada, toda vez que es muy difícil que los habitantes de estas construcciones se retiren de esas áreas y más aún volver a recuperar la ronda del rio.

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Figura 1. Potencial de inundación - Población

Fuente: Colombia, Banco Mundial. 2012. Centro de documentación e información de gestion del riesgo de desastres. [En línea] Marzo de 2012. [Citado el: 12 de Octubre de 2015.] http://cedir.gestiondelriesgo.gov.co/dvd/archivospdf/5-GESTIONDELRIESGOWEB.pdf.

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2. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Durante muchos años los municipios que conforman la cuenca baja del rio Frio (chía, Cajicá y Tabio) han sufrido serios problemas de inundaciones, rebose de los sistemas de alcantarillado, deslizamientos de taludes, ruptura de jarillones entre otros, debido principalmente a dos razones, la primera el alto crecimiento en los niveles de lluvias y por ende del caudal y nivel mismo rio y la segunda la invasión de la ronda del rio, que en épocas de lluvia lo único que hace es tratar de seguir su curso natural y recuperar las áreas que antes estaban ocupadas por él y que poco a poco le han sido arrebatadas. La inundación más severa conocida en los últimos años fue la de abril de 2011, en la que más de 400 familias solamente del municipio de Chía se vieron seriamente afectadas, teniendo como resultado casas donde el nivel del agua llegaba a los 60 cm de altura. Figura 2. Ronda hidráulica del rio Frío

Fuente: ArcGIS. 2015. ArcGIS mi mapa. [En línea] 2015. [Citado el: 15 de Octubre de 2015.] http://www.arcgis.com/home/webmap/viewer.html?useExisting=1.

En la Figura 2 se puede apreciar la zona de ronda hidráulica del río frio ( de color azul) , que definió La Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca (CAR) de acuerdo con la modelación hidráulica, basada en los niveles máximos de los últimos 15 años.

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Figura 3. Ronda del rio invadida

Fuente: ArcGIS. 2015. ArcGIS mi mapa. [En línea] 2015. [Citado el: 15 de Octubre de 2015.] http://www.arcgis.com/home/webmap/viewer.html?useExisting=1.

En la Figura 3 se puede observar como la ronda del rio ha sido invadida, en este caso por industrias, de igual manera en todo el recorrido del rio se pueden apreciar muchos sectores en los que en la ronda hay conjuntos residenciales, industrias, cultivos y demás que por supuesto no deberían estar en esta zona por ser de alto riesgo. “Por el riesgo de inundaciones y flujo torrenciales existentes en las rondas o zonas de protección del sistema hídrico, en ellas no se permitirán los usos que impliquen construcciones permanentes, salvo puentes, vías peatonales e infraestructuras de servicios. En consecuencia, en estas zonas no se permitirán urbanizaciones ni construcción de viviendas, comercios, industrias ni establecimientos institucionales. Se prohíbe la explotación de materiales de arrastre.”15

15

Chía, Alcaldía Municipal. 2012. Alcaldia de Chía. [En línea] 24 de Septiembre de 2012. [Citado el: 12 de Octubre de 2015.] http://chia-cundinamarca.gov.co/normatividad/DECRETOS2012/RESOLUCION-1650.pdf.

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2.1 ÁRBOL DE PROBLEMAS Figura 4. Árbol de problemas

Fuente: Propia

Aunque la problemática del municipio de Chía es ocasionada por diversas causas, como se puede apreciar en la Figura 4 nosotros desde muestro campo de acción abordaremos el problema desde la parte ingenieril, es decir realizando inicialmente un estudio hidrológico de la cuenca, seguido de una análisis del funcionamiento de las estructuras existentes y terminando con una propuesta de estructuras nuevas en los puntos críticos.

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2.2 ÁRBOL DE SOLUCIONES

Figura 5. Árbol de soluciones

Fuente: Propia

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3. MARCO DE REFERENCIA 3.1 MARCO TEÓRICO Los desastres naturales son en alta parte los causantes de pérdidas de vidas, tomando en todo el mundo millones de vidas humanas y generado pérdidas económicas de miles de millones de dólares, lo cual es un factor detonante para el frenar el desarrollo de cualquier región. Los países en vías de desarrollo sufren frecuentemente de estos eventos, y según el Colegio Superior Universitario Centroamericano - CSUCA en el último medio siglo ha ocurrido más de 70 desastres, dejando pérdidas tanto humanas como económicas. En Colombia, las inundaciones han generado el 43% de viviendas destruidas y el 10% de pérdidas de vidas humanas. En la Figura 6 se muestra que las inundaciones es el desastre que más daños ha causado en los últimos 40 años sin tener en cuenta el suceso de 1985 de la ciudad de Armero a causa de la erupción del Nevado del Ruíz.

Figura 6. Viviendas destruidas 1970 - 2011

Fuente: Colombia, Banco Mundial. 2012. Centro de documentación e información de gestion del riesgo de desastres. [En línea] Marzo de 2012. [Citado el: 12 de Octubre de 2015.] http://cedir.gestiondelriesgo.gov.co/dvd/archivospdf/5-GESTIONDELRIESGOWEB.pdf.

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El cambio climático que se ha venido presentando en el planeta entero a causa del desarrollo de la humanidad, genera impactos grandes en la ocurrencia de eventos como inundaciones y otros desastres naturales. El Fenómeno de la niña, época fría y aumento de lluvias, lo cual es una consecuencia del cambio climático, presentado en el año 2010 – 2011 en Colombia, fue un factor detonante en las inundaciones generadas y los efectos causados sobre las poblaciones, viviendas e infraestructura en el municipio de Chía. En la siguiente gráfica se muestra la relación que existe entre el fenómeno de la Niña y las pérdidas generadas por su ocurrencia. Figura 7. Histograma de pérdidas en fenómenos de El Niño y La Niña

Fuente: Colombia, Banco Mundial. 2012. Centro de documentación e información de gestion del riesgo de desastres. [En línea] Marzo de 2012. [Citado el: 12 de Octubre de 2015.] http://cedir.gestiondelriesgo.gov.co/dvd/archivospdf/5-GESTIONDELRIESGOWEB.pdf. Se observa que en el año 2010, las pérdidas causadas se disparan en comparación con los anteriores años en épocas de Episodios de La Niña. Aunque el fenómeno mencionado anteriormente es una causa principal en la generación de inundaciones, existe un elemento que es en gran parte responsable por que se generen este tipo de fenómenos, el hombre, quien deteriora progresivamente las cuencas y cauces de los ríos y quebradas, dispone su residuos sólidos en ellos, aumenta la erosión por medio de la tala y quemas y

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adicionalmente como se ha planteado construye sus viviendas en zonas propensas a inundarse y como consecuencia el suelo pierde capacidad de absorción lo que genera aumentos repentinos de caudal y por ende las inundaciones, que no son más que niveles de agua por encima de lo normal y que cubren superficies de terreno que de otra forma permanecerían secos.16 3.2 MARCO CONCEPTUAL

Bolsacreto: sistema de control de erosión para quebradas, ríos y canales.

Características fisiográficas: Las características fisiográficas de una cuenca son el área, perímetro, forma, pendiente, longitud del rio principal, tiempo de concentración, índice de compacidad

Caudal: Cantidad de agua que lleva una corriente o que fluye de un

manantial.

Cuenca hidrográfica: Territorio drenado por un único sistema de drenaje natural, es decir, que drena sus aguas al mar a través de un único río. Está delimitada por una línea imaginaria llamada divisoria de aguas.

Curva Intensidad – Frecuencia – Duración: Curva IDF, es una relación

matemática empírica entre la intensidad de una precipitación, su duración y la frecuencia con la que se observa. La frecuencia de las precipitaciones puede caracterizarse mediante periodos de retorno.

Dique: Es una estructura cuyo objetivo es evitar el paso de agua, puede ser

natural o artificial. Se puede construir de concreto, piedra o tierra.

Estación hidrometeorológica: Es una construcción destinada a medir y registrar periódicamente diversas variables hidrometeorológicas como precipitación, temperatura, radiación solar, velocidad y dirección de viento, las cuales se usan para realizar predicciones por medio de métodos numéricos.

Evapotranspiración: Pérdida de humedad de una superficie por

evaporación directa junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación. Parte importante del ciclo hidrológico y balance hídrico.

Inundación: Ocupación por parte del agua de zonas que habitualmente

están libres de esta, por desbordamiento de ríos, cauces por lluvias

16

FOPAE, Fondo de Prevención y Atención de Emergencias -. Alcaldía Mayor de Bogotá. [En línea] [Citado el: 20 de Octubre de 2015.] http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/019254/PDF/CartillainundacionesBogota.pdf.

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torrenciales, deshielo, por subida de mareas por encima del nivel habitual, etc.

Jarillón: Muro de concreto o de tierra con el cual se busca que las aguas

no se salgan de su curso o para la protección de tierras vulnerables a las inundaciones.

Periodo de Retorno: Tiempo esperado o tiempo medio entre dos sucesos

de baja probabilidad. Precipitación: Se entiende como precipitación como parte importante del

ciclo hidrológico. Se genera en las nubes, cuando estas alcanzan un punto de saturación, en este punto las gotas de agua aumentan de tamaño hasta alcanzar una masa en que se precipita por la fuerza de gravedad. Puede darse en forma de lluvia, nieve o granizo.

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4. OBJETIVOS 4.1 OBJETIVO GENERAL Realizar el estudio hidrológico e hidráulico en la zona baja de la cuenca del rio Frío en el municipio de Chía, departamento de Cundinamarca. 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Desarrollar el estudio hidrológico de la cuenca del rio objeto de este estudio con la finalidad de conocer sus características.

Identificar y realizar el diagnóstico de las estructuras hidráulicas existentes

que ayudan al control de inundaciones para comprobar su funcionalidad.

Proponer acciones para mantener y/o mejorar el funcionamiento de las estructuras analizadas, en pro de atenuar el riesgo de inundación en el municipio.

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5. ALCANCES Y LIMITACIONES 5.1 ALCANCES Para lograr el objetivo de este proyectos el estudio hidrológico será llevado a cabo en toda la cuenca del rio Frio, sin embargo los análisis y demás temas correspondientes a las estructuras hidráulicas se realizaran únicamente dentro de los límites del municipio de Chía, y en los lugares en los que nos sea permitido el acceso al rio y su correspondiente ronda. Debido a que algunas estructuras de control del rio pueden ser de propiedad privada estaremos sujetos a las autorizaciones que den los propietarios para ingresar a las mismas a realizar los trabajos de medición y de inspección que sean necesarios. Para el desarrollo del proyecto se contará únicamente con el tiempo correspondiente al primer semestre académico del año 2016, que transcurrirá aproximadamente desde el 25 de enero hasta el 13 de mayo fecha en la cual ya se debe tener el documentos final donde se consigne toda la información de campo recolectada y procesada, así como también los resultados y propuestas de mejoramiento producto del análisis hecho durante la ejecución del proyecto. 5.2 LIMITACIONES En el desarrollo de proyecto se pueden presentar diversas dificultades que podrían ocasionar retrasos y traspiés en el proceso, entre ellas es posible que se presente:

Negativa por parte de los propietarios de los predios que rodean el rio para acceder a realizar inspecciones y/o mediciones en el sitio.

Acceso limitado a la información que tiene el municipio, en cuanto al rio se refiere.

Que se presente una creciente súbita de los niveles del rio y que este deje tapadas las estructuras que se van a estudiar.

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6. METODOLOGÍA En este proyecto se llevaran a cabo actividades de manera ordenada, secuencial y efectiva para poder cumplir con los objetivos propuestos, dichas actividades se numeran a continuación:

6.1 FASE 1: APRESTAMIENTO Y TRABAJOS INICIALES

Recorrido de reconocimiento del rio en el tramo escogido (Municipio de

Chía). Recolección de información existente en la CAR de las estaciones hidro-

meteorológicas. Búsqueda de cartografía existente de la cuenca hidrográfica del rio Frío, en

el Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC).

6.2 FASE 2: RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN DE CAMPO

Identificación y conteo de estructuras de control. Secciones transversales con topografía en cada estructura. Posicionamiento de cada estructura con ayuda de equipos de GPS.

6.3 FASE 3: ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN

Estudio hidrológico de la cuenca, basado en la información recolectada en

la fase 1; en este punto se hará el análisis de precipitación y caudales (mínimos, medios y máximos).

Análisis de las estructuras encontradas empleando programas como el SMADA, HEC-RAS, entro otros.

6.4 FASE 4: ELABORACIÓN DEL DOCUMENTO DE RESULTADOS

En esta fase se construirá un documento en el que se encuentre la totalidad del estudio hidrológico, la identificación de estructuras y su respectivo análisis, por último se presentaran las respectiva recomendaciones de mantenimiento y/o mejoramiento para cada una de las estructuras analizadas.

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7. RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 7.1 INFORMACIÓN DISPONIBLE La cartografía de la cuenca se obtuvo del contrato cuyo objeto es ESTUDIOS DE PREFACTIBILIDAD TÉCNICA, ECONÓMICA Y AMBIENTAL DEL PROYECTO DE EMBALSE EN LA CUENCA DEL RÍO FRÍO CONVENIO INTERADMINISTRATIVO DE ASOCIACIÓN NO 529 DE 2012, suministrado por funcionaria de la CAR, con el pleno conocimiento que su uso es con fines académicos. Esta información se complementó con las bases de datos cartográficos de la empresa consultora Estudios y Proyectos Ambientales y Mecánicos SA ESP - EPAM SA ESP. El insumo para el análisis hidrológico de la cuenca en estudio son los registros de las estaciones hidrológicas. La cuenca del rio Frio posee 14 estaciones, entre limnimétricas, limnigráficas y pluviométricas, cuya información se presenta en la Tabla 1 Debido a la insuficiencia de información en algunas de las estaciones se tomaron para analizar hidrológicamente la cuenca las estaciones mostradas en la Tabla 2. Aunque algunas de estas pertenecen a otra cuenca sirven para el estudio de la precipitación. Los datos de precipitación y caudales se tomaron del catálogo de información hidrometeorológica del centro de información de hidrología meteorología y del clima de la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca – CAR. Para el análisis de caudales también fue suministrada por parte de la Corporación un historial de aforos de las estaciones Puente La Virginia y Pozo Hondo con la finalidad de, por medio de la fórmula de Manning obtener un valor más acertado del coeficiente (n) para la modelación de caudales. Véase: Anexo A Tabla 1. Estaciones hidrológicas en la cuenca del río Frío.

N código Categoría Nombre Municipio Norte Este Elevación

1 2120704 LG Puente Calamar Tabio 1041001 1000195 2644

2 2120704 LG Puente Calamar Tabio 1041001 1000195 2644

3 2120960 LM Puente Cacique Chía 1028611 1001215 2562

4 2120214 PM Páramo De Guerrero Zipaquirá 1057070 1003992 3250

5 2120801 AF Acequia Cajicá Cajicá 1036027 1001768 2563

6 2120735 LG Puente La Virginia Tabio 1036500 1001200 2566

7 2120787 LM Santa Isabel Tabio 1043930 1001520 2680

8 2120966 LM Pozo Hondo Zipaquirá 1051425 1001930 2930

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N código Categoría Nombre Municipio Norte Este Elevación

9 2120780 LM Puente Fagua Cajicá 1033240 1003300 2630

10 2120925 LM Puente Calamar Tabio 1038840 999380 2595

11 2120563 ME Santa Isabel Tabio 1043500 1001200 2680

12 2120026 PG Ventalarga Zipaquirá 1053180 1002950 3062

13 2120046 PM La Virginia Tabio 1037985 1001130 2620

14 2120176 PM Santa Isabel Tabio 1044050 1001070 2680

Fuente: Universidad Distrital Francisco José de Caldas y CAR. 2012. Estudios prefactibilidad técnica, económica y ambiental del proyecto de embalse en la cuenca del rio Frío. Bogotá : s.n., 2012.

Tabla 2. Estaciones estudio de la precipitación y caudales en la cuenca.

N Código Categoría Nombre Municipio Norte Este Elevación

1 2120559 CP A. Guaymaral – USTA Bogotá 1023950 1001550 2560

2 2120159 PG Alco Cajicá 1041700 1008000 2590

3 2120088 PG El Salitre Tausa 1064200 1008400 3140

4 2306507 CP Escuela Vocacional Pacho 1061600 988700 1940

5 2120044 PG La Pradera Subachoque 1044880 993954 2703

6 2120735 LM Puente la Virginia Tabio 1036500 1001200 2566

7 2120734 LM Puente Vargas Cajicá 1035920 1007895 2542

8 2120136 PM Santa Inés Tenjo 1023000 993400 2550

9 2120176 PM Santa Isabel Tabio 1044050 1001070 2680

10 2120565 CP Tabio Tabio 1035180 998070 2620

11 2120026 PG Ventalarga Zipaquirá 1053180 1002950 3062

12 2120074 PG Zipaquirá Zipaquirá 1047850 1007620 2655

13 2120966 LM Pozo Hondo Zipaquirá 1051425 1001930 2930

Fuente: CAR. 2015. www.car.gov.co. [En línea] 2015. [Citado el: 22 de Abril de 2016.] https://www.car.gov.co/?idcategoria=10545. 7.2 SALIDA TECNICA N° 1. - RECONOCIMIENTO Y AFOROS Esta visita se realizó con funcionarios de la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, los cuales están desarrollando la operación y mantenimiento de la red hidrometeorológica. En esta salida, se realizó la visita a diversas estaciones y puntos clave para el estudio objeto de este trabajo. En primer lugar se realizó la visita a la estación Puente cacique en el municipio de Chía en la cual se observó niveles bajos del rio por la temporada de verano en lo referente a aspectos hidrológicos, por otra parte se observó alta contaminación a causa de los vertimientos tanto domésticos e industriales.

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Figura 8. Estación Puente Cacique - Chía

Fuente: Propia

El segundo punto visitado fue una estructura de control metros después de la estación Puente Cacique. Esta estructura es un jarillón construido (Figura 9) a lo largo del rio Frio en este sector a raíz de las inundaciones presentadas en el año 2010 por causa del fuerte fenómeno de niño. Siguiendo el recorrido, se visitó otra estructura compuesta por bolsacretos, igualmente a raíz de las inundaciones presentadas. Esta está ubicada por la variante Tabio conocido como Puente Peralta. (Ver Figura 10) A continuación se visitó la estación Puente Calamar, una estación satelital hidrológica ubicada a una altura de 2644 m.s.n.m., en la cual se realizó un aforo con micromolinete (Ver Figura 11 y Figura 12) Figura 9. Jarillón zona Emserchía

Fuente: Propia

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Figura 10. Bolsacretos - Puente Peralta

Fuente: Propia

Figura 11. Estación Puente Calamar

Fuente: Propia

Figura 12. Aforo realizado estación Puente Calamar.

Fuente: Propia

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Figura 13. Datos registrados de aforo estación Puente Calamar

Fuente: Propia

Finalizando el recorrido se visitó la estación Paramo Guerrero en la cual nace el rio objeto de este estudio a una altura de 3045m.s.n.m. Al igual que en puente Calamara se realizó aforo con micromolinete. Figura 14. Estación Paramo de Guerrero

Fuente: Propia

Figura 15. Datos registrados aforo estación Paramo de Guerrero

Fuente: Propia

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7.3 SALIDA TÉCNICA N°2 - LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE SECCIONES TRANSVERSALES SOBRE ESTRUCTURAS DE CONTROL.

Esta salida se realizó con el fin de levantar topográficamente las secciones transversales en los puntos de control de inundaciones, es decir, de las estructuras que están ubicadas a lo largo del río en la parte baja de la cuenca como jarillón, bolsacretos y gavión. El levantamiento se realizó con estación total, un equipo de precisión para obtener el perfil transversal del rio en los tres puntos a estudiar, con la finalidad de hacer una modelación en HEC-RAS, con un periodo de retorno de 100 años con datos primarios. Las siguientes figuras muestran el registro fotográfico de dicha visita. Figura 16. Levantamiento topográfico Bolsacretos - Puente Peralta

Fuente: Propia

Figura 17. Levantamiento topográfico Gavión - El Darién

Fuente: Propia

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Figura 18. Levantamiento topográfico Jarillón- Puente Cacique

Fuente: Propia

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8. ESTUDIO HIDROLÓGICO 8.1 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS DE LA CUENCA

8.1.1 Localización. La cuenca se ubica en el departamento de Cundinamarca, entre los municipios de Zipaquirá, Chía, Tabio y Cajicá, en la cuenca de río Bogotá. (Figura 19) Figura 19. Localización Cuenca del rio Frío

Fuente: Universidad Distrital Francisco José de Caldas y CAR. 2012. Estudios prefactibilidad técnica, económica y ambiental del proyecto de embalse en la cuenca del rio Frío. Bogotá : s.n., 2012.

8.1.2 Características generales. Una cuenca hidrográfica se delimita por una línea imaginaria que une todos los puntos más altos que rodean al cauce principal y que encierra a los cuerpos de agua que sirven como afluentes del rio principal, dicha línea también es conocida como divisoria de aguas. Área de la cuenca 193.24 km2

Perímetro de la cuenca 106.36 km Longitud del cauce principal 69.80 km

39

8.1.3 Factor de forma. El coeficiente de forma indica la relación que existe entre el ancho de la cuenca y la longitud del cauce principal, entre más pequeño sea el valor obtenido existirá una menor posibilidad de que la cuenca afronte crecientes fuertes. Está determinado por la siguiente expresión:

En este caso la cuenca en estudio tiene un factor de forma de 0.04 Con este valor también se puede asignar un nombre al tipo de cuenca, siendo este regido por la siguiente tabla:

Tabla 3. Factor de forma de la cuenca

RANGOS FORMA DE LA CUENCA

< 0.22 Muy alargada

0.22 - 0.30 Alargada

0.30 - 0.37 Ligeramente alargada

0.37- 0.45 Ni alargada ni ensanchada

0.45 - 0.60 Ligeramente ensanchada

0.60 – 0.80 Ensanchada

0.80 – 1.20 Muy ensanchada

>1.20 Rodeando el desagüe

Fuente: EPAM, Estudios y Proyectos Ambietales y Mecáncios SA ESP -. 2014. Desarrollo y validación de la Evaluación Regional de Agua en la cuenca hidrográfica del rio Tunjuelo. Cundinamarca. Bogotá : s.n., 2014. Producto. Se puede observar en la Tabla 3 que la cuenca en estudio es de forma “muy alargada”.

8.1.4 Factor de compacidad. Por definición el coeficiente de compacidad muestra la relación existente entre el área de la cuenca y el perímetro de un círculo con igual área, este coeficiente está relacionado con el tiempo de concentración de tal forma que a mayor índice de compacidad será también mayor el tiempo de concentración. El factor de compacidad está definido por la siguiente expresión:

Donde P es el perímetro (km) y A es el área de la cuenca (km2). La cuenca en estudio tiene un factor de compacidad de 2.14

40

8.1.5 Curva hipsométrica. Una curva hipsométrica es la representación del porcentaje de área que se encuentra encima de una cota determinada. En esta curva se grafica en el eje X el porcentaje de área de la cuenca y en el eje Y se grafica la elevación correspondiente. Figura 20. Curva hipsométrica

Fuente: Ingeciv. 2016. [En línea] 2016. [Citado el: 4 de Febrero de 2016.] http://www.ingeciv.com/wp-content/uploads/2015/02/curva-hipsometrica.png.

Dependiendo de la forma que se obtiene al graficar la curva hipsométrica de la cuenca, se puede establecer la fase en la que se encuentra, de acuerdo a la Figura 20, así como también establecer su potencial erosivo. Tabla 4. Cálculo de la curva hipsométrica de la cuenca del rio Frio

Curvas de Nivel

ei Elevación

Promedio

(m)

Área entre Curvas

(m²)

Ai Área entre

Curvas

(km²)

% del Total

% de Área Sobre la Curva de

Nivel Inferior

Ai • ei

2550 - 2575 2563 28,079,455.28 28.08 14.53% 100.00% 71,953.60 2575 - 2600 2588 6,205,992.04 6.21 3.21% 85.47% 16,058.00 2600 - 2625 2613 6,257,358.38 6.26 3.24% 82.26% 16,347.35 2625 - 2650 2638 4,541,089.36 4.54 2.35% 79.02% 11,977.12 2650 - 2675 2663 6,630,186.21 6.63 3.43% 76.67% 17,652.87 2675 - 2700 2688 4,793,359.90 4.79 2.48% 73.24% 12,882.15 2700 - 2725 2713 5,458,608.84 5.46 2.82% 70.76% 14,806.48 2725 - 2750 2738 5,355,920.12 5.36 2.77% 67.93% 14,661.83 2750 - 2775 2763 5,405,256.46 5.41 2.80% 65.16% 14,932.02 2775 - 2800 2788 5,576,532.18 5.58 2.89% 62.37% 15,544.58 2800 - 2825 2813 6,020,980.88 6.02 3.12% 59.48% 16,934.01 2825 - 2850 2838 5,841,546.80 5.84 3.02% 56.36% 16,575.39

41

Curvas de Nivel

ei Elevación

Promedio

(m)

Área entre Curvas

(m²)

Ai Área entre

Curvas

(km²)

% del Total

% de Área Sobre la Curva de

Nivel Inferior

Ai • ei

2850 - 2875 2863 5,388,866.06 5.39 2.79% 53.34% 15,425.63 2875 - 2900 2888 4,145,222.34 4.15 2.15% 50.55% 11,969.33 2900 - 2925 2913 4,017,160.56 4.02 2.08% 48.41% 11,699.98 2925 - 2950 2938 4,131,356.58 4.13 2.14% 46.33% 12,135.86 2950 - 2975 2963 4,161,607.37 4.16 2.15% 44.19% 12,328.76 2975 - 3000 2988 4,173,267.41 4.17 2.16% 42.04% 12,467.64 3000 - 3025 3013 3,005,572.35 3.01 1.56% 39.88% 9,054.29 3025 - 3050 3038 2,930,031.62 2.93 1.52% 38.32% 8,899.97 3050 - 3075 3063 2,920,315.76 2.92 1.51% 36.81% 8,943.47 3075 - 3100 3088 3,468,631.75 3.47 1.79% 35.29% 10,709.40 3100 - 3125 3113 9,735,914.99 9.74 5.04% 33.50% 30,303.04 3125 - 3150 3138 3,823,536.25 3.82 1.98% 28.46% 11,996.34 3150 - 3175 3163 2,458,103.12 2.46 1.27% 26.48% 7,773.75 3175 - 3200 3188 2,432,943.87 2.43 1.26% 25.21% 7,755.01 3200 - 3225 3213 6,656,868.33 6.66 3.44% 23.95% 21,385.19 3225 - 3250 3238 5,408,147.83 5.41 2.80% 20.51% 17,508.88 3250 - 3275 3263 4,123,960.43 4.12 2.13% 17.71% 13,454.42 3275 - 3300 3288 4,270,698.51 4.27 2.21% 15.57% 14,039.92 3300 - 3325 3313 3,863,036.33 3.86 2.00% 13.36% 12,796.31 3325 - 3350 3338 3,772,597.86 3.77 1.95% 11.37% 12,591.05 3350 - 3375 3363 3,767,271.57 3.77 1.95% 9.41% 12,667.45 3375 - 3400 3388 2,405,305.26 2.41 1.24% 7.46% 8,147.97 3400 - 3425 3413 2,450,013.75 2.45 1.27% 6.22% 8,360.67 3425 - 3450 3438 1,893,026.17 1.89 0.98% 4.95% 6,507.28 3450 - 3475 3463 1,558,658.61 1.56 0.81% 3.97% 5,396.86 3475 - 3500 3488 1,624,385.57 1.62 0.84% 3.16% 5,665.04 3500 - 3525 3513 1,034,795.21 1.03 0.54% 2.32% 3,634.72 3525 - 3550 3538 953,035.11 0.95 0.49% 1.79% 3,371.36 3550 - 3575 3563 715,325.24 0.72 0.37% 1.30% 2,548.35 3575 - 3600 3588 720,666.48 0.72 0.37% 0.93% 2,585.39 3600 - 3625 3613 567,600.26 0.57 0.29% 0.55% 2,050.46 3625 - 3650 3638 499,693.58 0.50 0.26% 0.26% 1,817.64

Σ 193.24 100%

566,316.82

Fuente: Propia

42

Figura 21. Curva hipsométrica de la cuenca del rio Frio

Fuente: Propia

Al observar la gráfica obtenida se puede decir que es una cuenca que es una cuenca sedimentaria o que se encuentra en la etapa de la vejez. Su potencial erosivo es bastante bajo pues lo ha sufrido a través del tiempo.

8.1.5.1 Elevación media de la cuenca. Se obtiene de la relación existente entre la sumatoria del producto de la elevación promedio por el área entre curvas y el área total de la cuenca, se expresa como:

8.1.5.2 Elevación mediana de la cuenca. Es la altura correspondiente al 50% del área de la cuenca, para este caso se encuentra en el 50% la elevación 2888.

8.1.6 Perfil del rio. Se obtiene al graficar la longitud acumulada del cauce principal contra las elevaciones existentes en el mismo.

43

Tabla 5. Datos para graficar el perfil del rio Frio

Fuente: Propia

Con los datos obtenidos de la cartografía de la cuenca, se procede a graficar el perfil del cauce principal. Figura 22. Perfil del cauce principal del rio Frio

Fuente: Propia

Como se puede observar el rio no tiene una pendiente constante, por eso se hace necesario determinarla por tramos relativamente homogéneos, haciéndolo de la siguiente manera.

Longitud

(m)

Cota

(msnm)

Longitud

(m)

Cota

(msnm)

Longitud

(m)

Cota

(msnm)

Longitud

(m)

Cota

(msnm)

0.000 3400 11737.853 3175 15777.470 2950.00 21035.789 2725.00

113.014 3375 12362.451 3150 17068.382 2925.00 22036.328 2700.00

296.881 3350 12637.623 3125 17472.795 2900.00 27204.890 2675.00

766.396 3325 12869.891 3100 17774.494 2875.00 30528.393 2650.00

1441.346 3300 13320.502 3075 18077.249 2850.00 31525.077 2625.00

2272.195 3275 13623.065 3050 18439.987 2825.00 37091.658 2600.00

3309.260 3250 14148.272 3025 18969.379 2800.00 45519.850 2575.00

4722.851 3225 14546.888 3000 19643.642 2775.00 69801.836 2550.00

11172.011 3200 15085.897 2975 20609.023 2750.00

44

Se observa entonces que el rio tiene dos tramos con pendientes altas siendo estas del 4.53% y del 4.60% respectivamente, y que el tramo final lleva una pendiente de 0.15% hasta llegar a la desembocadura en el rio Bogotá.

Pendiente total

0.0122 1.22%

Tramo 1

0.0453 4.53%

Tramo 2

0.0064 0.64%

Tramo 3

0.046 4.60%

Tramo 4

0.007 0.66%

Tramo 5

0.002 0.15%

PENDIENTE DEL RIO

45

8.1.7 Pendiente de la cuenca (método de Horton). Aunque ya se tiene la pendiente del cauce principal del rio, en algunas ocasiones es bueno tener también la pendiente de toda la cueca, para dicha tarea se emplea el método de Horton, que se basa en el trazar de una cuadricula sobre el área de la cuenca,( la distancia entre las líneas verticales y horizontales de la cuadricula quedan a elección de la persona que está haciendo el proceso), sin embargo es bueno tener claro que entre más divisiones se haga mayor será la precisión del resultado obtenido. Figura 23. Método de Horton para calcular la pendiente media de la cuenca.

Fuente: RIVAS HERNÁNDEZ, Hector, y otros. [En línea] [Citado el: 8 de Marzo de 2016.] http://hidraulica.umich.mx/laboratorio/images/man_pdf/7o/7_p2.pdf.

Tabla 6. Cálculo por el método Horton_cuenca rio Frio

Fuente:

HORIZONTALES Nx Lx VERTICALES Ny Ly

1030220 16 3407.196 997000 43 6637.738

1035220 11 3250.724 1002000 113 32449.740

1040220 47 7772.577 1007000 32 3724.798

1045220 42 7006.220

1050220 60 6828.094

1055220 26 4199.115

1060220 13 2901.652

Σ 215 35365.58 188 42812.28

46

8.1.8 Sistema de drenaje. Corresponde este a los cuerpos de agua que ayudan a drenar o conducir el agua de escorrentía de las partes altas de la cuenca hacia el cauce principal de la misma, dichos cuerpos de agua son conocidos también como afluentes o tributarios.

8.1.8.1 Orden de los cauces. Los tributarios se clasifican por orden, de la siguiente forma:

Orden 1: son aquellos que no reciben agua de otros tributarios, es decir se pueden considerar como los nacimientos del agua.

Orden 2: se forman al unirse dos o más tributarios de orden 1. Orden 3: se forman al unirse dos o más tributarios de orden 2 Orden 4: se forman al unirse dos o más tributarios de orden 3

En el caso en el que un tributario de orden menos desemboque en uno de orden mayor el orden del cauce resultante será el mayor de los dos que se unen. El orden de la cuenca es el del cauce principal en la desembocadura. Figura 24.Orden de los cauces según Horton.

Fuente: UNAD. 2016|. [En línea] 2016|. [Citado el: 6 de Marzo de 2016.] http://datateca.unad.edu.co/contenidos/30172/MODULO%20HIDROLOGIA/FIG11.JPG.

0.2023 20.23%

N= 403

L= 78177.85

47

Figura 25. Orden de los tributarios del rio Frio

Fuente: Propia

Se realizó la clasificación de los cauces mediante el método de Horton, obteniendo como resultado que el rio frio es un cauce de orden 5.Véase: Anexo B

48

8.1.8.2 Densidad del drenaje. La densidad del drenaje es la relación existente entre la longitud total de los tributarios de la cuenca y el área total de la misma.

La densidad de drenaje expresa las características geo-ecológicas del territorio de la cuenca. Los factores que controlan la densidad de drenaje son: Litología del sustrato, permeabilidad del suelo, capacidad de infiltración y cobertura vegetal. Estas características deben evaluarse en forma global ya que una alta densidad de drenaje expresa materiales geológicos disgregables, suelos relativamente impermeables o escasa cobertura vegetal. Constituye por lo tanto un indicador del

potencial de erosividad intrínseco al territorio en estudio.17

8.1.8.3 Tiempo de concentración. Se define así al tiempo que tarda una partícula de agua en recorrer el camino desde el punto más lejano de la cuenca hasta llegar a la desembocadura de la misma. Existen diferentes formas de calcular el tiempo de concentración de una cuenca, en este caso se calculó de las siguientes tres formas: Formula de Guaire.

17

MINAMBIENTE, Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible -. SINCHI - Minambiente. [En línea] [Citado el: 6 de Marzo de 2016.] http://www.sinchi.org.co/index.php/2013-09-03-20-10-50/411-zonificacion-guainia-vaupes-y-amazonas-2012/variables-submodelo-fisico/2096-densidad-de-drenaje.

473851.623 m

2.45 Buen drenaje

Longitud de todos los cauces=

=

2.18

A= Area de la cuenca en km²

S=Pendiente de la cuenca m/km

Formula Guaire

49

Formula de Bureau of Reclamation.

Formula de Kirpich.

Tiempo de concentración promedio. Se obtiene al hacer el promedio de los tres valores obtenidos con las formulas anteriores.

6.03

2.77

H=Se supone una cuenca rectangular de lado igual a

la longitud del cauce principal

L= Longitud del cauce principal en km

Formula Bureau of Reclamation

198.60 3.31

L= Longitud del cauce principal en m

S=Pendiente de la cuenca m/m

Formula Kirpich

3.84

50

8.2 PRECIPITACIÓN MEDIA DE LA CUENCA

8.2.1 Obtención de la precipitación media de la cuenca. Teniendo en cuenta las estaciones listadas en la Tabla 2 y la respectiva información de precipitación encontrada en el sistema de información climatológica e hidrológica de la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca - CAR y utilizando el método de proporción normal para completar datos faltantes en las series, se analizó la precipitación media de la cuenca por el método de los polígonos de Thiessen y el de Isoyetas. Método de proporción normal.

Pc

Nc

NxPb

Nb

NxPa

Na

NxPx

3

1

En donde: Px: Dato faltante de precipitación. Na, Nb y Nc: Datos de precipitación anual de estaciones aferentes a la de estudio. Pa, Pb, Pc: Dato de precipitación del mismo periodo del dato faltante. Nx: Dato de precipitación anual de la estación de estudio.

8.2.1.1 Polígonos De Thiessen. La precipitación en una zona de una cuenca hidrográfica se puede analizar teniendo en cuenta la ubicación y distribución de los pluviómetros respecto del área de la hoya. El método de los polígonos de Thiessen consiste en asignar un factor de peso a los totales de precipitación en cada instrumento, proporcional al área de influencia de cada uno. Las áreas de influencia se determinan en el mapa de la cuenca uniendo con líneas rectas las estaciones y trazando mediatrices a estas líneas para formar polígonos en las intersecciones de mismas. En la Figura 26, se observa cómo se conforman los polígonos siendo los puntos (P1 a P7) las estaciones hidrológicas.

51

Figura 26. Distribución de las áreas aferentes por el método de polígonos de Thiessen

Fuente: BATTEMAN, Allen. 2007. [En línea] 2007. [Citado el: 15 de Marzo de 2016.] http://www.upct.es/~minaeees/hidrologia.pdf. Teniendo en cuenta estas áreas y el dato de precipitación multianual de cada estación se obtiene la precipitación media de la cuenca aplicando la siguiente ecuación:18

Ai

PiAiP

)(

En donde: Pi: Precipitación registrada en el aparato pluviométrico Ai: Área de influencia correspondiente al aparato pluviométrico, resultante del

trazado de los polígonos de Thiessen. Para la cuenca hidrográfica del rio Frío se obtuvo por este método una precipitación media de 764.29 mm/año

18

MONSALVE, Germán. 1999. hidrología en la ingeniería. Segunda edición. Bogotá : Ed. Escuela Colombiana de ingeniería, p.152

52

Tabla 7. Datos de entrada para aplicación del método de los polígonos de Thiessen para la cuenca del rio Frío.

Nº ESTACION (A)

AREA (km²)

(B) PRECIPITACIÓN

MULTIANUAL (mm año)

(A) x (B)

1 A. Guaymaral - USTA 5.879 841.000 4943.94

2 Alco 7.556 641.300 4845.79

3 El Salitre 9.266 889.800 8244.99

4 Escuela Vocacional 0.239 1354.500 324.02

5 La pradera 4.081 762.600 3112.15

6 Puente La Virginia 43.342 818.400 35471.02

7 Puente Vargas 0.003 975.100 2.64

8 Santa Inés 0.434 792.300 343.57

9 Santa Isabel 54.820 454.600 24921.19

10 Tabio 8.882 655.100 5818.63

11 Ventalarga 55.540 1042.100 57878.36

12 Zipaquirá 3.202 558.700 1789.11

Σ 193.244

147,695

Fuente: Propia

Figura 27. Polígonos Thiessen cuenca rio Frío.

Fuente: Propia

53

8.2.1.2 Método de las isoyetas. En la Figura 28 se observa la distribución de precipitaciones obtenida de las precipitaciones medias de cada estación. Véase: Anexo C Figura 28. Isoyetas cuenca rio Frío

Fuente: Propia

54

Tabla 8. Precipitación media por isoyetas

ISOYETAS (2)

PROMEDIO PRECIPITACIÓN (3)

AREA (km²) (2) x (3)

500 500 500 4.89 2,444.31

500 550 525 13.67 7,175.92

550 600 575 18.94 10,890.30

600 650 625 22.25 13,904.89

650 700 675 18.36 12,392.09

700 750 725 11.12 8,061.94

750 800 775 18.41 14,271.11

800 850 825 27.61 22,781.76

850 900 875 12.86 11,252.31

900 950 925 9.06 8,382.62

950 1,000 975 13.09 12,764.53

1,000 1,050 1,025 22.98 23,553.70

Σ 193.24 147,875.49

Fuente: Propia

Teniendo en cuenta los datos anteriormente obtenidos se obtiene la precipitación

media de la cuenca aplicando la siguiente ecuación:

8.3 ANÁLISIS DE CAUDAL El caudal es un factor importantísimo en el diseño hidráulico, en la construcción de puentes, carreteras, centrales hidroeléctricas y demás obras de infraestructura de pequeña, mediana y gran envergadura. En cualquier caso es indispensable conocer el régimen de caudales existente en la zona de estudio. El objetivo de tener estaciones de mediciones de caudales en las cuencas hidrográficas es poder determinar las curvas de duración de caudales.

55

Para el estudio que se está desarrollando se seleccionaron dos estaciones de medición de caudales, operadas por la CAR (Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca). Tabla 9. Estaciones de medición de caudales CAR

NOMBRE COORDENADA

ESTE COORDENADA

NORTE ELEVACIÓN DEPARTAMENTO MUNICIPIO CUENCA

2120966 POZO

HONDO 1001930 1051425

2930 m.s.n.m

CUNDINAMARCA ZIPAQUIRA RIO

FRIO

2120735 PTE LA

VIRGINIA 1001200 1036500

2566 m.s.n.m

CUNDINAMARCA TABIO RIO

FRIO

Fuente: Propia

8.3.1 Métodos de medición de caudales. Existen diversos métodos para realizar mediciones de caudal, sin embargo están clasificados en dos grandes grupos: Métodos directos: En este método se realiza la medición directamente sobre el cuerpo de agua.

Aforo con molinete Aforo volumétrico Aforo químico Aforo con trazadores radioactivos Aforo con flotadores

Métodos indirectos: En este método no se realiza la medición directamente sobre el cuerpo de agua, se realiza mediante cálculo matemáticos.

Aforo con tubería Aforo con estaciones limnimetricas/limnigráficas Aforo en vertederos Aforo con canaleta Parshall

En este trabajo se realizó la medición de caudales por medio de molinete, siendo este un método de medición directa, el cual se explica a continuación: Existen molinetes de taza cónica y molinetes de hélice.

56

Figura 29. Molinete de taza cónica

Fuente: Universidad de Chile. 2016. [En línea] 2016. http://mct.dgf.uchile.cl/AREAS/Guia_Aforo2_archivos/image025.jpg.

Figura 30. Molinete de hélice

Fuente: Mineria y ambiente. 2016. [En línea] 2016. [Citado el: 7 de Abril de 2016.] http://www.tecnologiayambiente.com.ar/wp-content/uploads/galerias/c2/Molinete% 20C31%20-%20Helice.png. El aforo con molinete o correntómetro consiste en elegir una sección transversal del rio a y dividirla en franjas de igual ancho, en cada una de estas franjas se mide la velocidad a diferentes profundidades, en un punto específico para luego tener la velocidad media de la sección.

57

Figura 31. Medición con molinete

Fuente: Photobucket. 2016. [En línea] 2016. [Citado el: 3 de Mayo de 2016.] http://i1360.photobucket.com/albums/r649/Riego1/Aforo/aforomolinete_zpsa615884f.jpg. La velocidad se halla contando el número de vueltas que da hélice en un tiempo determinado, generalmente 60 segundos. Cada molinete tiene una formula calibrada y determinada por el fabricante para realizar el cálculo de velocidad sabiendo el número de vueltas realizadas. Por ejemplo, para el correntómetro Prince's Electric Currentmeter No 17110B, Serial No 101-A, la ecuación de calibración para la velocidad, en m/s es: V = 0.019 + 0.702 * n El cálculo del caudal de la sección se muestra en la siguiente tabla. Figura 32. Cálculo de caudal a partir de lecturas con molinete

Fuente: Photobucket. 2016. [En línea] 2016. [Citado el: 3 de Mayo de 2016.] http://i1360.photobucket.com/albums/r649/Riego1/Aforo/tablamolinete_zpse92eb49d.jpg

58

8.3.2 Calculo de los aforos de caudal realizados en la visita de campo. Con base en los datos registrados en campo para el aforo de cada uno de los dos sitios se realizó el cálculo de los caudales correspondientes, dicho cálculo se realizó empleando el método descrito anteriormente y usando la ecuación correspondiente al micromolinete Valeport, empleado para el aforo. Tabla 10. Calculo de aforo Estación Puente Calamar

PROCESAMIENTO DE DATOS AFORO - ESTACION PUENTE CALAMAR

Sección Abscisa (m)

Profundidad (m)

N (rev/50s)

Velocidad (m/s)

Ancho (m)

Área (m²)

Caudal (m³/s)

1 0.6 0 0 0.036 0.600 0.000 0.000

2 0.9 0 0 0.036 0.300 0.000 0.000

3 1.5 0.11 12 1.356 0.600 0.033 0.045

4 1.8 0.08 39 4.326 0.300 0.029 0.123

5 2.1 0.1 51 5.646 0.300 0.027 0.152

6 2.4 0.12 53 5.866 0.300 0.033 0.194

7 2.7 0.15 60 6.636 0.300 0.041 0.269

8 3 0.17 76 8.396 0.300 0.048 0.403

9 3.3 0.15 52 5.756 0.300 0.048 0.276

10 3.6 0.11 31 3.446 0.300 0.039 0.134

11 3.9 0.08 31 3.446 0.300 0.029 0.098

12 4.2 0 0 0.036 0.300 0.000 0.000

CAUDAL PROMEDIO 0.141

Fuente: Propia

Tabla 11. Calculo de aforo Estación Paramo Guerrero

PROCESAMIENTO DE DATOS AFORO - ESTACION PARAMO GUERRERO

Sección Abscisa (m)

Profundidad (m)

N (rev/50s)

Velocidad (m/s)

Ancho (m)

Área (m²)

Caudal (m³/s)

1 0 0 0 0.036 0.000 0.000 0.000

2 0.1 0.06 139 15.326 0.100 0.003 0.046

3 0.2 0.06 114 12.576 0.100 0.006 0.075

4 0.3 0 0 0.036 0.100 0.003 0.000

CAUDAL PROMEDIO 0.030

Fuente: Propia

59

8.3.3 Caudales medios. Las estaciones hidrometeorológicas tienen la capacidad de registrar caudales mínimos, medios y máximos, sin embargo por el momento solo se hará uso de los datos registrados de caudales medios, para las dos estaciones empleadas en el presente trabajo( Pozo Hondo y Pte. La Virginia). Véase: Anexo D. Para las estaciones seleccionadas se tienen los siguientes tiempos de medición: Pte. La Virginia: desde el año 1947 hasta el año 2013. Pozo Hondo: desde el año 1999 hasta el año 2014.

8.3.4 Hidrograma anual de caudal. “Se denomina hidrógrafa o hidrograma de caudal, la representación gráfica de la variación del caudal en relación con el tiempo. El intervalo de tiempo puede variar de horas a años”19 Basados en la información contenida las tablas de caudales del catálogo de la CAR se procede a realizar los hidrogramas de caudal desde el año 2009 hasta el último existente. Figura 33. Hidrograma anual La Virginia 2009

Fuente: Propia

19

Ibíd., p. 230

60

Figura 34. Hidrograma anual La Virginia 2010

Fuente: Propia

Figura 35. Hidrograma anual La Virginia 2011

Fuente: Propia

61

Figura 36. Hidrograma anual La Virginia 2012

Fuente: Propia

Figura 37. Hidrograma anual La Virginia 2013

Fuente: Propia

62

Figura 38. Hidrograma anual Pozo Hondo 2009

Fuente: Propia

Figura 39. Hidrograma anual Pozo Hondo 2010

Fuente: Propia

63

Figura 40. Hidrograma anual Pozo Hondo 2011

Fuente: Propia

Figura 41. Hidrograma anual Pozo Hondo 2012

Fuente: Propia

64

Figura 42. Hidrograma anual Pozo Hondo 2013

Fuente: Propia

Figura 43. Hidrograma anual Pozo Hondo 2014

Fuente: Propia

65

8.3.5 Curva de duración de caudales. Una curva de duración de caudales es el resultado de analizar una serie histórica de caudales medios diarios, mensuales o anuales en determinado sitio. Se puede decir que si la serie histórica es suficientemente buena, entonces se tendrá una curva de duración que represente adecuadamente el régimen de caudales medios de la cuenca y por lo tanto es adecuado utilizarla para realizar pronósticos del comportamiento de los caudales en un futuro. La grafica muestra en el eje vertical los caudales y el eje horizontal la probabilidad en porcentaje de que dichos caudales sean igualados o excedidos. Basados en las curvas de duración de caudales se pueden estableces los caudales de diseño de diversas estructuras, como por ejemplo con el 5% que corresponde al caudal máximo se diseñan acueductos, con el caudal 50% que corresponde al caudal medio se diseñan centrales hidroeléctricas y con el caudal 95% correspondiente al caudal mínimo se diseñan bocatomas.

“Las curvas de duración tienen formas típicas que dependen de las características de las cuencas vertientes. En cuencas de montaña, por ejemplo, la pendiente pronunciada en el tramo inicial de la curva indica que los caudales altos se presentan durante períodos cortos, mientras que en los ríos de llanura no existen diferencias muy notables en las pendientes de los diferentes tramos de la curva”.20

Figura 44. Curva de duración de caudales en un río de alta pendiente

Fuente: INGENIERÍA CIVIL. 2010. Ingenieria civil. [En línea] Marzo de 2010. [Citado el: 28 de Abril de 2016.] http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/03/curva-de-duracion-de-caudales.html.

20 INGENIERÍA CIVIL. 2010. Ingenieria civil. [En línea] Marzo de 2010. [Citado el: 28 de Abril de 2016.] http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/03/curva-de-duracion-de-caudales.html.

66

Figura 45. Curva de duración de caudales en un río de llanura

Fuente: INGENIERÍA CIVIL. 2010. Ingenieria civil. [En línea] Marzo de 2010. [Citado el: 28 de Abril de 2016.] http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/03/curva-de-duracion-de-caudales.html.

Para realizar la gráfica de curva de duración de caudales es necesario determinar los valores de unas variables y completar un cuadro de frecuencias como se muestra a continuación. N= número de datos contenidos en la tabla de caudales medios de la CAR. Max= Caudal máximo de la serie de datos en estudio. Min= Caudal mínimo de la serie de datos en estudio. R= Caudal máximo –Caudal mínimo Nº int= 1+3.3*LOG(N) A= R/Nº int Tabla 12. Variables para completar tabla de frecuencias-Estación La Virginia

Fuente: Propia

Para completar los valores de la tabla de frecuencias se debe tener en cuenta que: Rango de caudales= Resulta de la sumatoria de la amplitud, en este caso (1.26) al dato inicial (0). Caudal= Es el promedio del rango inicial y el final. Frecuencia= Corresponde al número de veces que se repite un dato dentro de ese rango en la serie de datos en estudio. Frecuencia relativa= Resulta de dividir la frecuencia en el número de datos (N)

N= 768 R= 12.59

max= 12.59 Nº Int. 10.522

min= 0.0000 A 1.26

67

Tabla 13. Tabla de frecuencia de caudales-Estación La Virginia

Fuente: Propia

Una vez se cuenta con la tabla completa, se procede a graficar los caudales Vs. La sumatoria frecuencia menor cota. Figura 46. Curva de duración de caudales estación La Virginia

Fuente: Propia

De la anterior grafica se pueden extraer los caudales mínimos, medios y máximos

siendo estos 0.7 m3/s, 1.9 m3/s y 5.5 m3/s respectivamente.

Q FrecuenciaFrecuencia

relativa

sumatoria frecuencia

cota menor

0 - 1.26 0.63 382 49.74% 100.00%

1.26 - 2.52 1.89 232 30.21% 50.26%

2.52 - 3.78 3.15 83 10.81% 20.05%

3.78 - 5.04 4.41 34 4.43% 9.24%

5.04 - 6.30 5.67 19 2.47% 4.82%

6.30 - 7.55 6.92 6 0.78% 2.34%

7.55 - 8.81 8.18 7 0.91% 1.56%

8.81 - 10.07 9.44 4 0.52% 0.65%

10.07 - 11.33 10.70 0 0.00% 0.13%

11.33 - 12.59 11.96 1 0.13% 0.13%

Rango de caudales

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%

Qm

³/s

% Frecuencia Acumulada

CURVA DE DURACIÓN DE CAUDALESEstación La Virginia

Q 95% = 0.7 m³/sQ 50% = 1.9 m³/sQ 5% = 5.5 m³/s

68

Tabla 14. Variables para completar tabla de frecuencias-Estación Pozo Hondo

Fuente: Propia

Tabla 15. Tabla de frecuencia de caudales-Estación Pozo Hondo

Fuente: Propia

Figura 47. Curva de duración de caudales estación Pozo Hondo

Fuente: Propia

De la anterior grafica se pueden extraer los caudales mínimos, medios y máximos siendo estos 1.2 m3/s, 1.9 m3/s y 3.2 m3/s respectivamente.

N= 192 R= 12.665

max= 12.94 Nº Int= 8.535

min= 0.276 A 1.41

Q FrecuenciaFrecuencia

relativa

sumatoria

frecuencia cota

0.28 - 1.68 0.98 178.000 92.71% 99.48%

1.68 - 3.09 2.39 6.000 3.13% 6.77%

3.09 - 4.50 3.79 3.000 1.56% 3.65%

4.50 - 5.90 5.20 2.000 1.04% 2.08%

5.90 - 7.31 6.61 1.000 0.52% 1.04%

7.31 - 8.72 8.02 0.000 0.00% 0.52%

8.72 - 10.13 9.42 0.000 0.00% 0.52%

10.13 - 11.53 10.83 0.000 0.00% 0.52%

11.53 - 12.94 12.24 1.000 0.52% 0.52%

12.94 - 14.35 13.64 1.000 0.52% 0.52%

Rango de caudales

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%

Qm

³/s

% Frecuencia Acumulada

CURVA DE DURACIÓN DE CAUDALESEstación Pozo Hondo

Q 95% = 1.2 m³/sQ 50% = 1.9 m³/sQ 5% = 3.2 m³/s

69

8.3.6 Caudales máximos. Existen diferentes métodos para hallar los periodos de retorno con caudales máximos, entre ellos:

Formula racional

Método de Creager

Probabilidad de weibull

En este caso dichos periodos de retorno se calcularon empleando el software

conocido como SMADA.

Figura 48. Periodos de retorno-Estación La Virginia

Fuente: Propia

Figura 49. Dispersión de probabilidad Weibull-Estación La Virginia

Fuente: Propia

Véase: Anexo E

70

Figura 50. Periodos de retorno-Estación Pozo Hondo

Fuente: Propia

Figura 51. Dispersión de probabilidad Weibull-Estación Pozo Hondo

Fuente: Propia

Véase: Anexo F.

71

9. ANÁLISIS HIDRÁULICO Una creciente es un fenómeno que sucede cuando se presentan caudales

relativamente grandes, lo que a su vez produce las conocidas inundaciones que

se caracterizan por mover caudales muy grandes a zonas que habitualmente no

tienen agua y también por el desbordamiento de los canales naturales.

Figura 52. Inundaciones

Fuente: El Espectador. 2011. [En línea] 2011. [Citado el: 25 de Abril de 2016.] http://www.elespectador.com/files/images/201104/3e2ab20b11cf8b8623cce20fb4eab28e.jpg y http://1.bp.blogspot.com/-LNlKhIzmaVI/VT7io4-vfwI/AAAAAAAAABg/1jvZ4 sS04ZA/s1600/inundaciones _chia-_foto_efe_1.jpg.

Las inundaciones son fenómenos hidrológicos recurrentes potencialmente destructivos, que hacen parte de la dinámica de evolución de una corriente. Se producen por lluvias persistentes y generalizadas que generan un aumento progresivo del nivel de las aguas contenidas dentro de un cauce superando la altura de las orillas naturales o artificiales, ocasionando un desbordamiento y dispersión de las aguas sobre las llanuras de inundación y zonas aledañas a los

cursos de agua normalmente no sumergidas.21

Existen dos causas principales para la ocurrencia de crecientes y

consecuentemente de inundaciones: el incremento en la cantidad de lluvias y el

desbordamiento de grandes volúmenes de aguas en la parte alta de la cuenca.

Cabe aclarar que una creciente no siempre genera inundaciones, esto ocurre

cuando en los costados del rio se construyen obras que superen el nivel de

inundación.

21

IDEAM, Instituto de hidrología meteorología y estudios ambientales. IDEAM. [En línea] [Citado el: 8 de Mayo de 2016.] http://www.ideam.gov.co/web/agua/amenazas-inundacion.

72

9.1 CARACTERIZACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS

Dentro del municipio de Chía y basados en el recorrido de campo hecho inicialmente se identificaron y eligieron tres estructuras para analizar hidráulicamente una para el sector altos, otra en el sector medio y una más en el sector bajo del rio Frio en Chía y determinar si ante un evento de creciente son capaces de contener y seguir conduciendo el agua por dentro del canal natural de rio y evitar así el desbordamiento de sus aguas y la afectación de vidas humanas y de bienes materiales en la población colindante.

9.1.1 Sector alto-Darién. Figura 53. Localización El Darién

Fuente: Google Earth. 2016. [En línea] 2016. [Citado el: 24 de Abril de 2016.] Google Earth.

Ubicado en la calle 25 A frente a la finca El Darién, en las coordenadas: Latitud: 4°52'33.64"N Longitud: 74° 3'27.86"O Elevación: 2557

73

Figura 54. Gaviones en El Darién año 2016

Fuente: Propia

Tipo de estructura: Gavión armado en tres niveles. Longitud: 39 metros Costado: está construido en la margen izquierda del rio Año de construcción: 2012 Figura 55. Gaviones en el año 2012

Fuente: Google Earth. 2016. [En línea] 2016. [Citado el: 24 de Abril de 2016.] Google Earth.

Se puede observar en la Figura 54 los gaviones han presentado un descenso considerable con respecto a la vía(posiblemente por desestabilización en su

74

base), puesto que su diseño y construcción se realizó como se observa en la Figura 55 donde el nivel del gavión y la vía eran prácticamente el mismo.

9.1.2 Sector medio- Bolsacretos.

Figura 56. Localización Bolsacretos

Fuente: Google Earth. 2016. [En línea] 2016. [Citado el: 24 de Abril de 2016.] Google Earth.

Ubicado en la calle 19 junto al Club Kabalia, en las coordenadas: Latitud: 4°52'13.74"N Longitud: 74° 3'45.84"O Elevación: 2554 Figura 57. Bolsacretos

Fuente: Propia

75

Tipo de estructura: Bolsacretos Longitud: 70 metros Costado: está construido en la margen izquierda del rio Año de construcción: 2012 Actualmente la estructura se encuentra en buenas condiciones, aparentemente no presenta descensos en el nivel ni fallos en su estructura, únicamente se aprecia que ya se ha empezado a adherir la vegetación del sector en los espacios que se forman entre bolsa y bolsa.

9.1.3 Sector bajo- Puente Cacique.

Figura 58. Localización puente Cacique

Fuente: Google Earth. 2016. [En línea] 2016. [Citado el: 24 de Abril de 2016.] Google Earth. Ubicado en la carrera 15, 160 metros antes de llegar a la glorieta, en las coordenadas: Latitud: 4°51'21.18"N Longitud: 74° 4'3.15"O Elevación: 2552

76

Figura 59. Jarillón

Fuente: Propia

Tipo de estructura: Jarillón de tierra. Longitud: 890 metros Costado: está construido en la margen izquierda del rio Año de construcción: 2012 9.2 MODELACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS EN HEC-RAS Para realizar el modelamiento de cada estructura y poder determinar la altura que alcanzaría la lámina de agua en diversos periodos de retorno y establecer si las estructuras construidas para protección contra inundaciones son capaces de soportar dichos niveles se empleó el software denominado HEC-RAS (Hydrological Engineering Center - River Analysis System); desarrollado por el Hydrologic Engineering Center del US Army Corps of Engineers, que permite realizar modelaciones hidráulicas.

9.2.1 Información base para introducir en el HEC-RAS. El HEC-RAS necesita que se introduzcan algunos parámetros para poder realizar la modelación, siendo estos: Datos topográficos de la sección en estudio. La información topográfica de cada sección como se mencionó en un capitulo anterior, se levantó empleando una estación total y los datos se presentan a continuación.

77

Tabla 16. Datos topográficos-El Darién

SECTOR ALTO EL DARIEN

SECTOR ALTO EL DARIEN

ABSCISA ELEVACIÓN ABSCISA ELEVACIÓN

0.0000 4.6699 12.3337 0.2400

2.3721 4.6104 12.6185 0.2012

2.3850 4.6101 12.6273 0.2000

5.7183 4.3938 12.8511 0.1091

5.7800 4.3899 12.9225 0.0801

6.9948 3.6084 12.9601 0.0767

7.3589 3.3706 13.3616 0.0400

7.3750 3.3601 13.9464 0.0986

7.3759 3.3601 13.9614 0.1001

7.9477 3.4099 13.9761 0.1001

7.9581 3.3933 14.0309 0.1001

8.3243 2.8101 14.5887 0.1001

8.3365 2.8130 15.0460 0.1775

8.7399 2.9099 15.0601 0.1799

8.7670 2.8652 15.0755 0.1802

9.0005 2.4800 15.5784 0.1899

9.5933 2.1736 15.6101 0.1958

9.6004 2.1699 16.1669 0.3000

9.6084 2.1631 16.2027 0.3176

10.3192 1.5500 16.5932 0.5100

10.3371 1.5496 17.3440 1.0437

11.0217 1.5300 17.3530 1.0500

11.3151 0.9758 17.3588 1.0535

11.4642 0.7522 17.7074 1.2554

11.5329 0.7183 22.1778 3.8457

11.8816 0.5000 22.2555 3.8899

12.2857 0.2676 Fuente: Propia

78

Tabla 17. Datos topográficos-Bolsacretos

SECTOR MEDIO BOLSACRETOS

SECTOR MEDIO BOLSACRETOS

SECTOR MEDIO BOLSACRETOS

ABSCISA ELEVACIÓN ABSCISA ELEVACIÓN ABSCISA ELEVACIÓN

0.000 4.240 7.534 0.285 13.333 2.330

1.184 4.043 7.974 0.200 13.342 2.333

1.501 3.990 8.019 0.195 13.647 2.424

1.908 3.648 8.364 0.160 13.700 2.440

2.012 3.560 8.455 0.147 13.702 2.440

2.126 3.479 9.286 0.032 13.702 2.441

2.473 3.230 9.297 0.030 13.747 2.660

2.732 3.004 9.298 0.030 14.025 2.762

2.863 2.890 9.298 0.030 14.048 2.770

3.153 2.603 9.739 0.050 14.052 2.788

3.257 2.500 9.758 0.162 14.097 3.010

3.663 2.011 9.794 0.373 14.291 3.096

3.922 1.870 9.799 0.400 14.300 3.100

3.946 1.858 10.137 0.534 14.367 3.245

3.948 1.855 10.153 0.540 14.370 3.250

4.014 1.759 10.264 0.784 14.648 3.410

4.097 1.633 10.267 0.790 14.664 3.420

4.099 1.632 10.311 0.814 14.665 3.421

4.219 1.408 10.561 0.950 14.771 3.700

4.356 1.150 10.724 0.963 14.783 3.707

4.360 1.149 11.609 1.032 15.019 3.840

4.719 0.990 11.917 1.056 15.111 4.057

4.722 0.989 11.949 1.058 15.112 4.060

5.156 0.830 11.973 1.060 15.115 4.062

5.164 0.828 11.975 1.069 15.356 4.190

5.225 0.811 12.032 1.280 15.505 4.424

5.524 0.730 12.059 1.290 15.509 4.430

5.531 0.729 12.405 1.420 15.528 4.437

5.937 0.670 12.465 1.628 15.531 4.438

5.975 0.649 12.466 1.630 15.874 4.550

6.354 0.440 12.469 1.631 16.307 4.692

6.400 0.432 12.827 1.700 16.332 4.700

6.743 0.370 12.828 1.717 16.545 5.122

6.784 0.367 12.846 1.960 16.549 5.130

7.117 0.340 12.872 1.967 18.219 5.169

7.151 0.336 13.247 2.060 18.272 5.170

7.507 0.290 13.331 2.323 Fuente: Propia

79

Tabla 18. Datos topográficos-Puente Cacique

SECTOR BAJO PUENTE CACIQUE

SECTOR BAJO PUENTE CACIQUE

ABSCISA ELEVACIÓN ABSCISA ELEVACIÓN

0.000 6.090 18.297 0.131

2.359 6.220 19.237 0.226

2.519 6.194 19.237 0.226

4.085 5.942 19.375 1.320

4.379 5.895 19.398 1.344

4.445 5.888 19.716 1.680

4.483 5.883 19.724 1.699

7.657 5.590 19.917 2.169

7.692 5.575 20.028 2.440

7.702 5.571 20.108 2.500

9.421 4.920 20.889 3.090

9.438 4.910 21.103 3.262

10.551 4.230 21.649 3.700

11.026 3.686 21.858 3.841

12.273 2.260 22.373 4.190

12.290 2.229 22.536 4.290

12.300 2.164 23.124 4.650

12.588 1.656 23.343 4.769

12.606 1.541 24.317 5.300

12.763 0.500 24.525 5.383

12.892 0.471 25.720 5.860

13.298 0.366 25.977 5.887

13.788 0.323 27.232 6.021

14.341 0.330 27.456 6.045

14.940 0.280 27.502 6.050

15.286 0.197 28.222 5.979

15.506 0.166 29.629 5.840

15.858 0.108 29.792 5.819

16.146 0.080 31.879 5.546

16.624 0.091 32.485 5.466

16.970 0.131 32.532 5.460

17.547 0.120 Fuente: Propia

80

Caudales para cada periodo de retorno.

Los caudales para cada periodo de retorno elegido (10 años, 25 años, 50 años y 100 años) fueron calculados en el capítulo 8.3.6; como se vio allí se calcularon los periodos de retorno con el software SMADA con los datos registrados por dos estaciones hidrometeorológicas: La Virginia y Pozo Hondo, sin embargo se tomaron para la modelación solamente los datos de la estación La Virginia debido a que es la más cercana a los sitios en estudio y además presenta unos caudales mayores, dichos datos están consignados en la Figura 48. Pendiente del tramo. La pendiente del tramo es un parámetro que solicita el programa para realizar el cálculo y en este caso se tomó la pendiente calculada para el tramo 5 y extraída de la cartografía existente, pendiente que fue calculada en el capítulo 8.1.6. Se consideró un valor de pendiente del tramo de 0.15% o lo que es lo mismo a 0.0015. n de Manning. El coeficiente de Manning corresponde a un factor que establece la rugosidad de la superficie de los canales y tubos por los que circula agua. Se calcula mediante la fórmula:

Donde: A= Área mojada Rh= Radio hidráulico de la sección S= Pendiente en tanto por uno n= Coeficiente de Manning Teniendo en cuenta el Anexo A,¡Error! No se encuentra el origen de la eferencia. se realizó el cálculo del coeficiente de Manning y se encontraron dos valores un tanto distantes el uno del otro, para la estación de Pozo Hondo se encontró un n=0.041 y para La Virginia se encontró un n= 0.215. Debido a que los valores eran muy diferentes, se decidió tomar un valor de n teórico de la tabla realizada por el profesor Ven Te Chow, de la que se seleccionó un valor de n= 0.035

81

Figura 60. Coeficiente n por Ven Te Chow

Fuente: DIAZ, Jeffrey. 2008. [En línea] 2008. [Citado el: 2 de Mayo de 2016.] https://jeffreydiaz.files.wordpress.com/2008/08/1-hidraulica-aplicada-hec-ras-flujo-uniforme.pdf.

82

10. RESULTADOS DE LA MODELACIÓN Una vez se establecieron los datos de entrada en el programa, se realizó la modelación y los resultados obtenidos se presentan a continuación. 10.1 MODELACIÓN EL DARIÉN.

Figura 61. Datos ingresados de la sección transversal El Darién

Fuente: Propia

Figura 62. Secciones con lámina de agua El Darién

Fuente: Propia

83

Figura 63. Lámina de agua El Darién PR=10 años

Fuente: Propia

En la Figura 63 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno de 10 años alcanza una altura máxima de 2.89 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 64. Resultados El Darién PR= 10 años

Fuente: Propia

84

Figura 65. Lámina de agua El Darién PR= 25 años

Fuente: Propia

En la Figura 65 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno de 25 años alcanza una altura máxima de 3.22 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 66. Resultados El Darién PR= 25 años

Fuente: Propia

85

Figura 67. Lámina de agua El Darién PR= 50 años

Fuente: Propia

En la Figura 67 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno de 50 años alcanza una altura máxima de 3.48 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 68. Resultados El Darién PR= 50 años

Fuente: Propia

86

Figura 69. Lámina de agua El Darién PR= 100 años

. Fuente: Propia

En la Figura 69 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno de 100 años alcanza una altura máxima de 3.67 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 70. Resultados El Darién PR= 100 años

Fuente: Propia

87

10.2 MODELACIÓN BOLSACRETOS.

Figura 71. Datos ingresados de la sección transversal Bolsacretos

Fuente: Propia

Figura 72. Secciones con lámina de agua Bolsacretos

Fuente: Propia

88

Figura 73. Lámina de agua Bolsacretos PR= 10 años

Fuente: Propia

En la Figura 73 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno 10 años alcanza una altura máxima de 2.90 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 74. Resultados Bolsacretos PR= 10 años

Fuente: Propia

89

Figura 75. Lámina de agua Bolsacretos PR= 25 años

Fuente: Propia

En la Figura 75 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno 25 años alcanza una altura máxima de 3.25 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 76. Resultados Bolsacretos PR= 25 años

Fuente: Propia

90

Figura 77. Lámina de agua Bolsacretos PR= 50 años

Fuente: Propia

En la Figura 77 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno 50 años alcanza una altura máxima de 3.49 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 78. Resultados Bolsacretos PR= 50 años

Fuente: Propia

91

Figura 79. Lámina de agua Bolsacretos PR= 100 años

Fuente: Propia

En la Figura 79 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno 100 años alcanza una altura máxima de 3.71 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 80. Resultados Bolsacretos PR= 100 años

Fuente: Propia

92

10.3 MODELACIÓN PUENTE CACIQUE.

Figura 81. Datos ingresados de la sección transversal Puente Cacique

Fuente: Propia

Figura 82. Secciones con lámina de agua Puente Cacique

Fuente: Propia

93

Figura 83. Lámina de agua Puente Cacique PR= 10 años

Fuente: Propia

En la Figura 83 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno 10 años alcanza una altura máxima de 2.99 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 84. Resultados Puente Cacique PR= 10 años

Fuente: Propia

94

Figura 85. Lámina de agua Puente Cacique PR= 25 años

Fuente: Propia

En la Figura 85 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno 25 años alcanza una altura máxima de 3.42 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 86. Resultados Puente Cacique PR= 25 años

Fuente: Propia

95

Figura 87. Lámina de agua Puente Cacique PR= 50 años

Fuente: Propia

En la Figura 87 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno 50 años alcanza una altura máxima de 3.71 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 88. Resultados Puente Cacique PR= 50 años

Fuente: Propia

96

Figura 89. Lámina de agua Puente Cacique PR= 100 años

Fuente: Propia

En la Figura 89 se puede observar que la lámina de agua para un periodo de retorno 100 años alcanza una altura máxima de 3.97 metros desde la parte más baja de la sección, con lo que no se produce desbordamiento en el sitio. Figura 90. Resultados Puente Cacique PR= 100 años

Fuente: Propia

97

11. RESUMEN DE RESULTADOS Del estudio de la hidrología de la cuenca: se obtuvieron los siguientes resultados: Tabla 19. Resultados de estudio hidrológico

CARÁCTERÍSTICAS DATO

Área (km2) 193.24

Perímetro (km) 106.36

Longitud del rio Frio (km) 69.8

Factor de forma 0.04

Factor de compacidad 2.14

Elevación de la cuenca (m.s.n.m) 2930.58

Pendiente del rio Frio (tramo estudiado) 0.15 %

Pendiente de la cuenca 20.23%

Orden de los cauces 5

Densidad del drenaje 2.45

Tiempo de concentración (horas) 3.84

Precipitación media de la cuenca 765.22

Fuente: Propia

De la anterior tabla se puede destacar: El factor de forma de 0.04 indica que la forma de la cuenca es muy alargada.

El factor de compacidad indica que la forma de la cuenca está lejos de ser

circular.

La elevación de la cuenca se obtuvo mediante la curva hipsométrica ( Figura 21) lo cual evidencia que es una cuenca sedimentaria y su potencial erosivo es bastante bajo ya que lo ha sufrido a través del tiempo por ser una cuenca en fase de vejez.

El perfil del rio según la topografía analizada se dividió en cinco tramos

marcados en la Figura 22 y agrupados por la diferencia de pendientes entre ellos, para el estudio se seleccionó la pendiente del tramo número cinco que corresponde a la zona baja de la cuenca o lo que es lo mismo el área que cubre el municipio de Chía.

El valor de 2.45 dado calculado para la densidad de drenaje indica que la

cuenca tiene buen drenaje, debido a la longitud de relación y área como se explica en el texto está influido en la permeabilidad del suelo, la capacidad de infiltración y la cobertura vegetal.

98

El tiempo de concentración o de transito de un partícula desde el nacimiento del rio hasta su desembocadura es en promedio de 3.84 horas.

La precipitación se analizó por el método de Horton y por el método de Isoyetas, encontrando valores muy similares teniendo como información base los datos de las estaciones hidrometereológicas de la car de los últimos años., tendiendo en cuenta la tabla anterior el resultado del método de isoyetas.

Una vez analizada la información de caudales obtenida del catálogo de la CAR

se realizó el análisis utilizando SMADA utilizando la distribución de Gumbell. Se obtuvieron los siguientes resultados para las estaciones más cercanas a las zonas de estudio:

Tabla 20. Predicción de caudales estación la Virginia

PERIODO DE RETORNO (AÑOS)

PROBABILIDAD CAUDAL (m3/s)

10 0.90 31.4167

25 0.96 40.3326

50 0.98 46.9469

100 0.99 53.5125

Fuente: Propia Tabla 21. Predicción de caudales estación Pozo Hondo

PERIODO DE RETORNO (AÑOS)

PROBABILIDAD CAUDAL (m3/s)

10 0.90 26.363

25 0.96 34.6974

50 0.98 40.8804

100 0.99 47.0177

Fuente: Propia Con los datos de caudales para diferentes periodos de retorno mostrados en la Tabla 20 y Tabla 21, junto con los datos de la sección transversal obtenida con topografía se realizó modelación en el programa HEC RAS, se obtuvieron los siguientes resultados: Tabla 22. Láminas de agua según el periodo de retorno

ESTRUCTURA PERIODO DE

RETORNO ALTURA

LAMINA (m)

Gaviones (El Darién)

10 2.89

25 3.22

50 3.48

100 3.67

Bolsacretos 10 2.9

99

ESTRUCTURA PERIODO DE

RETORNO ALTURA

LAMINA (m)

(Puente Peralta) 25 3.25

50 3.49

100 3.71

Jarillón (Puente Cacique)

10 2.99

25 3.42

50 3.71

100 3.97

Fuente: Propia Figura 91. Altura de láminas de agua en sección El Darién

Fuente: Propia Figura 92. Altura de láminas de agua en sección Bolsacretos

Fuente: Propia

100

Figura 93. Altura de láminas de agua en sección Puente Cacique

Fuente: Propia Como se observa en la Figura 91,Figura 92 y Figura 93 las tres estructuras analizadas tienen una altura adecuada, para que la lámina de agua calculada en los diferentes periodos de retorno de 10, 25, 50 y 100 años en ninguno de los casos supere su nivel máximo de la misma lo que supone que en una creciente el rio Frio no se desbordará en esos sectores. Sin embargo en el costado derecho de la sección El Darién se observa que la lámina de agua a 100 años esta apenas 18 cm por debajo del nivel máximo del terreno y en dado caso se podría desbordar por esta zona.

101

12. CONCLUSIONES En cuanto al estudio hidrológico:

La cuenca del rio Frío tiene forma alargada y un área de 193.24 km2, su cauce principal cuenta con una longitud de 69.80 km y la longitud de todos los tributarios es de 473,851 km, lo que la convierte en una cuenca con un buen sistema de drenaje; en esta zona se presenta una precipitación media de 765 mm/año y por último pero de los puntos más importantes en el objetivo del estudio es el análisis de caudal donde se logró determinar que los caudales medios rondan los 4 m3/s y los caudales máximos que podrían presentarse en un periodo de retorno de 100 años es de 53 m3/s.

El rio se desarrolla entre las cotas 2550 y la 3400 con dos tramos muy marcados, el primero con una pendiente de 4.6% a su paso por los municipios de Tabio y Cajicá y el segundo con una pendiente del 0.15% en el municipio de Chía.

Se estudió la precipitación de la cuenca empleando el método de Polígonos de Thiessen y el de Isoyetas encontrando una precipitación media para la cuenca de 764.29 mm/año y de 765.22 mm/año respectivamente y como se puede ver en la Figura 28 se tienen las precipitaciones más altas en el Páramo de Guerrero llegando a los 1000 mm/año.

En las Figura 33 hasta la Figura 43 se muestran los hidrogramas de caudal para las estaciones La Virginia y Pozo Hondo entre los años 2009 y 2014 donde se puede ver que la cuenca tiene una escorrentía total bastante alta, esto debido posiblemente a los cambios que ha sufrido la cuenca con el transcurrir de los años, en la salida de campo realizada por toda el área que cubre este rio se vio claramente que el área de ronda del rio ha sido invadida por conjuntos residenciales, grupos industriales y demás que hacen que el cuerpo de agua piedra su valle natural de inundación; por otra parte el Páramo de Guerrero también está bastante modificado, tanto que su vegetación ya no tiene las características de paramo e incluso y aunque la normatividad no lo permite se encuentran áreas cultivadas por encima de los 3000 metros lo que afecta el comportamiento natural de estas áreas y el ciclo hidrológico.

En relación al análisis de caudales medios, efectuado mediante la curva de duración de caudales de la Figura 46 y de la Figura 47 se evidencia que los caudales altos se presentan en periodos cortos de aproximadamente del 10% del año y los caudales por debajo de 4 m3/s se presentan en el restante 90%.

En cuanto a las estructuras existentes para el control de inundaciones:

102

En la visita de campo realizada al iniciar la ejecución del presente trabajo

se identificaron y seleccionaron tres obras para realizar su análisis, dichas obras denominadas: El Darién, Bolsacretos y Puente Cacique que se encuentran en el sector alto, medio y bajo del rio frio respectivamente dentro del municipio de Chía. Una vez identificadas las obras se procedió a efectuar el levantamiento topográfico con estación total de una sección transversal en cada sitio, donde se tomaron todos los puntos de nivel que representan el cauce del rio en esta zona, para tenerlo como insumo principal de la modelación.

Las estructuras a nivel general se encuentran en buenas condiciones, sin embargo los gaviones del sector denominado El Darién presentan una depresión bastante considerable en la parte central que pone en riesgo adecuado funcionamiento de la obra y aumenta las posibilidades de inundación en el sector, ante un aumento inesperado del caudal.

De acuerdo a la modelación realizada y como se puede apreciar en la Figura 63, Figura 65, Figura 67 y Figura 69 en los gaviones de El Darién; en la Figura 73, Figura 75, Figura 77 y la Figura 79 en el sector de los bolsacretos; la Figura 83, Figura 85, Figura 87 y Figura 89 para los periodos de retorno 10, 25, 50 y 100 años respectivamente se presentaron láminas de agua de entre 2.89 y 3.97 metros sobre el nivel más bajo de cada sección estudiada, dichas alturas no superan en ninguno de los casos el nivel de las estructuras y por consiguiente ante una creciente de caudal de hasta 100 años no se producirá desbordamiento del caudal y el área aledaña no se verá afectada por inundaciones. Sin embargo en las estructuras de El Darién y los bolsacretos el nivel del costado derecho del rio está muy cerca de la altura de la lámina de agua máxima y en caso de presentarse una lámina de agua mayor a la esperada será por este sector por donde se produciría el desbordamiento de las aguas.

Todas las estructuras cumplen hidráulicamente su función, puesto que su

nivel máximo supera el de la lámina de agua en un periodo de retorno de 100 años.

103

13. RECOMENDACIONES

Se recomienda hacer un mantenimiento periódico a cada estructura con el fin de preservar sus características de diseño y sobre todo sus niveles.

Para el área de gaviones en El Darién se recomienda hacer un estudio geotécnico y estructural de la obra, para definir la razón por la que se está presentando ese hundimiento y poder tomar acciones para frenarlo, ya que si la situación continua se puede poner en riesgo la eficiencia de la misma y la seguridad de los habitantes de la zona ante un evento de crecidas súbitas de caudal.

Por ultimo sería bueno que las autoridades municipales tomen cartas en el asunto y no sigan permitiendo que se realicen construcciones dentro del área de ronda de protección del rio ni tampoco permitir que el valle natural de inundación sea usado para actividades diferentes a cultivos, esto con el fin de que en el infortunado evento que se produzca una creciente de caudal y desbordamiento del cauce los daños producidos sean únicamente de carácter material, también es necesario que se implementen campañas para mejorar las condiciones ambientales de la zona plantando árboles y demás actividades que permitan que el suelo sea más permeable y se reduzca la cantidad de escorrentía superficial antes eventos de precipitación fuertes.

104

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107

ANEXOS ANEXO A. Resumen de aforos rio frio

Co

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Niv

el

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dal

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.42

21

20

96

60

8/0

4/2

01

4 1

5:3

5:0

00

.58

0.3

57

0.8

35

3.6

0.2

30

.42

74

.06

0.2

05

0.3

48

1.2

27

21

20

96

61

3/0

5/2

01

4 1

5:1

0:0

00

.75

1.6

2.1

33

40

.53

0.7

55

.06

0.4

21

0.5

61

1.3

35

21

20

96

61

0/0

6/2

01

4 1

5:3

5:0

00

.62

0.4

43

1.0

37

3.7

0.2

80

.42

74

.26

0.2

43

0.3

89

1.0

97

21

20

96

60

8/0

7/2

01

4 1

5:3

5:0

00

.69

1.1

25

1.8

13

3.9

0.4

60

.62

4.8

30

.37

50

.52

1.1

92

21

20

96

60

5/0

8/2

01

4 1

4:3

5:0

00

.64

0.6

41

.20

63

.70

.32

0.5

34

.35

0.2

77

0.4

25

1.2

48

21

20

96

60

2/0

9/2

01

4 1

5:5

5:0

00

.63

0.6

1.1

87

3.8

0.3

10

.50

64

.42

0.2

68

0.4

15

1.2

16

21

20

96

63

0/0

9/2

01

4 1

5:4

5:0

00

.60

.35

20

.90

73

.40

.26

0.3

88

3.9

30

.23

0.3

76

1.0

33

21

20

96

62

8/1

0/2

01

4 1

5:3

5:0

00

.65

0.7

1.5

56

3.8

0.4

0.4

54

.61

0.3

36

0.4

84

0.9

29

21

20

96

62

5/1

1/2

01

4 1

5:4

5:0

00

.68

0.8

96

1.9

81

4.4

0.4

50

.45

25

.30

.37

30

.51

80

.87

1

21

20

96

61

0/0

3/2

01

5 1

6:2

0:0

00

.53

0.0

93

0.7

84

3.4

0.2

30

.11

83

.86

0.2

03

0.3

45

0.3

43

21

20

96

60

8/0

4/2

01

5 1

5:3

5:0

00

.55

0.2

27

1.3

61

40

.34

0.1

66

4.6

80

.29

0.4

38

0.3

8

21

20

96

60

5/0

5/2

01

5 1

5:3

5:0

00

.55

1.8

97

7.1

88

4.7

1.5

20

.26

37

.75

0.9

26

0.9

50

.27

7

21

20

96

60

2/0

6/2

01

5 1

5:3

5:0

00

.55

0.2

45

0.7

24

2.6

0.2

70

.33

83

.15

0.2

29

0.3

74

0.9

04

21

20

96

63

0/0

6/2

01

5 1

5:1

0:0

00

.66

0.3

61

0.8

09

2.6

0.3

10

.44

63

.22

0.2

51

0.3

98

1.1

22

21

20

96

62

1/0

7/2

01

5 1

5:3

5:0

00

.71

.63

31

.35

83

.90

.34

1.2

02

4.5

90

.29

50

.44

32

.71

21

20

96

61

8/0

8/2

01

5 1

3:3

5:0

00

.70

.92

11

.51

43

.40

.44

0.6

08

4.2

90

.35

20

.49

91

.21

8

21

20

96

61

3/1

0/2

01

5 1

5:3

5:0

00

.63

0.4

84

0.9

82

2.8

50

.34

0.4

92

3.5

30

.27

70

.42

51

.15

7

ESTA

CIÓ

N P

OZO

HO

ND

O

108

Co

dig

oFe

cha

Niv

elC

aud

alA

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An

cho

Pro

fun

did

adV

elo

cid

adP

Mo

jad

oR

hid

rau

lico

FGeo

met

rico

FHid

rau

lico

2120

735

02/0

1/20

13 1

6:00

:00

1.84

0.61

94.

048

8.3

0.48

0.15

39.

270.

436

0.57

50.

265

2120

735

27/0

2/20

13 1

3:30

:00

1.78

0.56

43.

998

8.3

0.48

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19.

260.

431

0.57

10.

247

2120

735

10/0

4/20

13 1

5:20

:00

0.57

0.33

74.

975

8.2

0.6

0.06

79.

410.

528

0.65

30.

103

2120

735

03/0

5/20

13 1

6:20

:00

1.09

6.01

9.80

28.

71.

120.

613

10.9

50.

894

0.92

80.

66

2120

735

29/0

5/20

13 1

3:40

:00

0.71

0.96

85.

953

8.2

0.72

0.16

29.

650.

616

0.72

40.

224

2120

735

19/0

7/20

13 1

4:40

:00

0.6

0.90

95.

221

8.2

0.63

0.17

49.

470.

551

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20.

259

2120

735

04/1

0/20

13 1

4:50

:00

0.7

1.23

85.

881

8.2

0.71

0.21

9.63

0.61

0.71

90.

292

2120

735

01/1

1/20

13 1

4:55

:00

0.73

1.38

26.

267

8.2

0.76

0.22

9.72

0.64

40.

745

0.29

5

2120

735

29/1

1/20

13 1

4:45

:00

0.9

2.53

7.71

68.

50.

90.

327

10.3

10.

748

0.82

40.

397

2120

735

02/0

1/20

14 1

5:45

:00

0.65

1.02

85.

322

8.2

0.64

0.19

39.

490.

560.

679

0.28

4

2120

735

22/0

1/20

14 1

0:30

:00

0.7

0.92

5.16

9.3

0.55

0.17

810

.40.

495

0.62

60.

284

2120

735

20/0

2/20

14 0

7:00

:00

0.63

0.24

94.

888.

80.

550.

051

9.9

0.49

20.

623

0.08

2

2120

735

19/0

3/20

14 0

6:00

:00

0.72

1.01

26.

385

10.5

0.6

0.15

811

.71

0.54

40.

667

0.23

7

2120

735

23/0

4/20

14 0

6:10

:00

0.64

0.55

5.00

87

0.71

0.10

98.

430.

594

0.70

60.

155

2120

735

21/0

5/20

14 0

6:00

:00

0.66

0.53

44.

943

7.3

0.67

0.10

88.

650.

571

0.68

80.

157

2120

735

18/0

6/20

14 0

6:00

:00

0.66

0.49

5.02

37.

30.

680.

097

8.67

0.57

80.

694

0.14

2120

735

16/0

7/20

14 0

6:00

:00

0.78

0.68

55.

687

7.3

0.77

0.12

8.85

0.64

20.

744

0.16

1

2120

735

13/0

8/20

14 0

6:00

:00

0.65

0.58

85.

111

7.3

0.7

0.11

58.

70.

587

0.70

10.

164

2120

735

17/0

9/20

14 0

6:00

:00

0.65

0.53

54.

646

7.3

0.63

0.11

58.

570.

541

0.66

40.

173

2120

735

16/1

0/20

14 0

6:00

:00

0.78

0.70

95.

411

70.

770.

131

8.54

0.63

30.

737

0.17

7

2120

735

12/1

1/20

14 0

6:00

:00

10.

738

6.62

7.3

0.9

0.11

19.

110.

726

0.80

80.

138

2120

735

03/1

2/20

14 0

6:00

:00

0.68

0.61

84.

963

7.1

0.69

0.12

48.

490.

584

0.69

80.

178

2120

735

22/0

4/20

15 1

1:45

:00

0.6

1.30

86.

735

8.5

0.79

0.19

410

.08

0.66

70.

764

0.25

4

2120

735

15/0

7/20

15 0

9:40

:00

0.5

0.74

95.

445

7.5

0.72

0.13

78.

950.

608

0.71

70.

191

2120

735

12/0

8/20

15 0

9:35

:00

0.54

0.29

95.

877

8.5

0.69

0.05

9.88

0.59

40.

707

0.07

2

2120

735

09/0

9/20

15 0

9:50

:00

0.51

0.67

25.

567.

50.

740.

128.

980.

618

0.72

60.

166

2120

735

08/1

0/20

15 1

0:05

:00

0.45

0.69

55.

112

7.2

0.71

0.13

68.

620.

593

0.70

50.

192

2120

735

05/1

1/20

15 1

4:25

:00

0.52

0.84

25.

701

7.8

0.73

0.14

79.

260.

615

0.72

30.

204

ESTA

CIO

N L

A V

IRG

INIA

109

ANEXO B. Clasificación de los tributarios del rio frio

110

ANEXO C. Isoyetas cuenca rio frío

111

ANEXO D. Caudales medios por estación

Latitu

d0504 N

Depart

am

ento

CU

ND

INA

MA

RC

AC

orr

iente

R.

FR

ÍOC

ate

gorí

aLM

Longitud

7403 W

Munic

ipio

ZIP

AQ

UIR

AC

uenca

R.

FR

ÍOF

echa I

nsta

lació

n2

/01

/19

99

Ele

vació

n2

93

0 m

.s.n

.mO

ficin

a P

rovi

ncia

l9

S

AB

AN

A C

EN

TR

OF

echa S

uspensió

n

AÑ

OE

NE

FE

BM

AR

AB

RM

AY

JU

NJU

LA

GO

SE

PO

CT

NO

VD

IC

1999

0.2

761

0.8

08

1.1

31

0.7

63

0.2

74

0.3

92

0.3

29

0.4

40.7

14

1.1

74

0.6

09

0.5

76

2000

0.2

47

0.2

31

0.2

91

0.1

55

0.1

62

0.2

22

0.2

79

0.2

38

0.5

64

0.5

56

0.6

89

0.1

89

2001

0.1

14

0.1

19

0.1

89

0.0

88

0.1

55

0.1

72

0.1

94

0.3

30.5

18

0.2

37

0.3

79

0.3

64

2002

0.2

08

0.1

71

0.2

71

0.7

71

0.7

97

1.0

82

0.3

16

0.3

65

0.2

71

0.3

55

0.3

77

0.2

46

2003

0.1

76

0.2

53

0.3

36

1.1

77

0.3

44

0.2

58

0.3

34

0.3

32

0.3

33

0.7

35

0.5

98

0.5

05

2004

0.1

67

0.1

03

0.0

92

0.1

85

0.6

93

0.4

23

0.3

09

0.3

01

0.6

24

0.6

52

1.0

57

0.2

22

2005

0.1

63

0.3

12

0.1

54

0.2

02

0.9

70.6

78

0.2

61

0.3

84

0.4

12

1.2

54

0.7

08

0.2

4

2006

0.2

66

0.2

43

1.5

47

12.4

712.9

41

3.3

86

0.9

11

0.9

08

0.3

95

2.3

99

5.9

01

0.6

37

2007

0.4

35

0.3

69

0.4

27

0.9

10.6

91

0.7

92

0.7

34

0.7

13

0.6

11.1

52

0.9

56

0.6

32

2008

0.3

73

0.3

20.7

06

0.8

19

1.6

833

1.1

07

0.9

91

1.2

54

0.9

05

0.6

32

1.5

56

0.7

38

2009

0.1

25

0.3

78

0.5

19

0.2

47

0.1

62

0.1

29

0.1

79

0.1

17

0.0

87

0.3

75

0.3

95

0.0

36

2010

0.0

31

0.0

29

0.0

36

1.0

31.9

04

0.9

99

4.0

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535

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51

42

5

112

Latitud 0455 N Departamento CUNDINAMARCA CorrienteR. FRÍO Categoría LM

Longitud 7404 W Municipio TABIO Cuenca R. FRÍO Fecha Instalación 2/01/1946

Elevación 2566 m.s.n.m Oficina Provincial 9 SABANA CENTRO Fecha Suspensión

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

1947 0.77 0.29 0.32 0.42 0.74 1.78 1.37 1.96 1.44 3.95 1.32 0.66

1948 0.23 0.30 0.40 3.47 1.08 1.35 1.03 0.49 0.40 1.12 1.83 0.99

1949 0.35 0.35 0.36 1.21 1.82 1.09 2.92 1.63 1.43 2.23 1.98 1.07

1950 0.53 3.54 2.21 2.59 4.44 3.91 1.75 2.05 1.14 4.83 3.20 2.15

1951 0.86 0.70 1.02 1.50 4.25 1.97 2.15 2.31 1.57 2.69 4.41 1.14

1952 0.61 0.43 0.40 2.09 3.22 2.08 2.27 1.83 1.79 1.58 2.56 0.55

1953 0.95 0.83 0.86 0.93 1.64 2.23 0.65 0.54 0.98 4.35 4.82 1.35

1954 0.44 0.37 0.30 1.21 1.64 1.57 1.48 1.40 0.66 6.21 5.34 1.30

1955 0.58 0.43 0.61 5.97 1.48 2.38 2.96 0.88 1.71 9.91 5.41 1.59

1956 0.99 1.10 1.65 0.95 1.04 2.00 1.65 0.97 1.26 8.69 3.01 1.68

1957 0.72 0.40 0.79 1.54 5.25 2.07 1.15 1.00 0.85 1.53 1.28 0.75

1958 0.44 0.71 0.56 0.44 0.86 0.96 0.78 1.23 0.63 1.33 1.66 1.02

1959 0.30 0.29 0.41 0.57 3.07 1.21 2.14 0.86 1.61 2.59 3.61 0.60

1960 0.67 1.08 0.41 1.77 1.92 1.65 1.83 1.28 0.95 1.84 2.22 1.95

1961 0.51 0.37 0.59 0.96 0.38 1.03 1.47 1.01 0.65 2.15 5.44 0.72

1962 0.44 0.63 0.73 1.29 3.00 4.71 2.63 2.58 2.21 3.58 6.65 1.51

1963 0.48 0.61 0.86 1.96 5.38 3.46 2.10 2.30 1.07 1.16 5.48 1.38

1964 0.44 0.36 0.22 1.20 1.41 4.77 3.56 1.02 0.95 0.74 1.27 1.39

1965 0.69 0.30 0.29 2.17 3.89 0.83 0.92 1.40 0.31 3.31 6.81 1.84

1966 0.72 0.61 0.76 0.76 0.78 0.72 1.07 1.03 1.39 3.40 3.94 5.25

1967 0.79 0.88 0.54 1.87 2.15 2.97 1.61 1.61 1.01 1.58 2.02 1.31

1968 0.45 0.43 0.47 3.81 2.63 5.21 2.70 2.70 1.81 3.19 3.34 1.31

1969 1.04 0.99 0.32 2.94 3.32 3.14 1.50 1.50 1.16 6.33 3.17 1.28

1970 0.68 0.67 0.60 0.72 1.17 1.39 1.16 1.16 1.42 5.81 6.58 1.01

1971 2.13 1.69 1.65 5.37 8.27 2.78 1.83 1.83 4.05 2.67 4.79 1.74

1972 2.12 1.05 1.32 7.68 6.05 4.39 2.88 2.88 0.86 0.67 1.86 0.68

1973 0.21 0.10 0.12 0.33 0.96 0.94 1.24 1.24 5.00 3.50 3.97 3.18

1974 1.25 2.52 0.81 1.67 2.19 1.33 0.65 0.65 2.99 2.55 8.37 1.94

1975 0.29 0.42 0.73 1.60 2.08 1.41 2.90 2.90 2.55 2.93 4.19 4.01

1976 0.70 0.61 1.14 2.88 3.11 1.88 2.21 2.21 0.65 3.21 2.63 0.58

1977 0.06 0.11 0.19 0.78 1.26 1.36 0.56 0.56 1.16 1.46 3.11 0.27

1978 0.05 0.02 0.13 1.90 1.55 1.76 0.65 0.65 0.28 1.22 0.66 0.52

1979 0.15 0.06 0.42 1.34 1.70 3.09 1.22 1.22 1.80 9.05 6.80 1.90

1980 0.66 0.66 0.18 0.18 0.75 1.56 1.15 1.15 0.59 1.62 0.92 0.08

1981 0.00 0.02 0.06 1.09 4.84 1.96 1.25 1.25 1.17 1.72 3.55 1.22

1982 1.05 2.02 1.04 3.94 4.25 2.13 1.21 1.21 1.54 2.66 1.81 1.18

1983 0.87 0.45 0.61 3.08 4.34 3.70 1.06 1.06 1.41 3.05 0.56 1.88

1984 0.81 1.22 0.50 0.92 0.59 1.96 1.04 1.04 2.49 2.19 2.05 1.38

1985 0.54 0.73 0.81 1.67 1.92 1.75 1.10 1.10 2.05 3.52 2.66 1.46

1986 0.62 2.29 1.24 1.04 1.83 6.02 2.75 1.30 3.03 12.59 5.84 0.79

1987 0.53 0.50 0.79 0.92 3.63 0.44 1.60 1.60 1.17 3.41 1.28 2.54

1989 0.66 0.73 1.83 0.95 1.21 1.17 2.68 1.09 1.16 1.69 1.26 0.87

1991 0.66 0.73 0.55 0.52 0.66 0.40 0.84 1.22 0.78 0.62 2.47 0.60

1992 0.15 0.05 0.01 0.08 0.13 0.01 1.66 1.35 1.41 3.05 3.22 1.50

1993 0.66 0.73 0.81 0.21 1.69 0.64 1.66 1.35 1.41 3.05 3.22 1.50

1995 0.66 0.73 0.81 1.67 2.19 1.96 1.66 1.85 1.09 1.13 0.52 0.79

1996 0.33 0.34 1.92 1.97 0.75 1.58 3.17 1.58 0.67 2.44 0.94 1.22

1997 1.13 0.32 0.25 0.95 0.47 0.62 1.45 0.74 0.17 0.19 0.37 0.02

1998 0.00 0.00 0.00 0.23 4.29 3.50 3.39 1.54 1.33 4.19 4.25 2.11

1999 1.78 3.12 4.54 3.23 1.30 1.66 0.95 1.80 4.41 8.67 4.67 1.83

2000 0.53 1.53 1.08 0.90 0.54 0.88 1.22 0.44 1.47 1.64 1.96 0.33

2001 0.18 0.05 0.28 0.08 0.21 0.27 0.15 0.54 0.96 0.35 0.79 0.51

2002 0.05 0.02 0.81 1.67 2.19 1.96 1.66 1.35 1.41 3.05 3.22 1.50

2003 0.66 0.73 0.01 1.67 2.19 0.71 1.66 0.00 0.08 0.22 0.51 0.36

2004 0.11 0.17 0.01 0.14 0.80 0.39 0.25 0.17 0.72 0.81 2.06 0.48

2005 0.66 0.73 0.81 1.67 2.19 1.96 1.66 1.35 2.56 7.19 9.19 1.26

2006 0.66 0.73 0.81 1.67 2.19 1.96 1.66 1.35 1.41 3.05 3.22 1.50

2007 0.66 0.08 0.00 0.00 0.00 0.30 0.46 1.14 0.95 1.88 4.96 1.40

2008 0.95 0.92 1.37 1.95 3.69 7.98 2.27 3.38 2.42 2.32 5.61 9.45

2009 0.40 0.16 1.66 1.20 1.08 0.89 1.09 0.82 0.51 0.85 0.16 1.50

2010 0.66 0.73 0.81 1.60 1.90 1.92 7.63 2.42 2.52 3.58 5.67 3.28

2011 1.35 1.37 4.59 5.08 6.09 2.34 1.19 1.61 1.35 3.90 4.01 3.63

2012 2.24 1.39 1.46 1.90 0.96 1.34 1.41 2.19 1.58 2.31 1.48 1.25

2013 0.79 0.73 0.77 0.25 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 0.03 0.04

Y=E=1001200

C A R - CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE CUNDINAMARCA

SICLICA - Sistema de Información Climatológica e Hidrológica

VALORES MEDIOS MENSUALES DE CAUDALES (m³/s)

ESTACIÓN : 2120735 PTE LA VIRGINIA

X=N=1036500

113

ANEXO E. Caudales máximos por SMADA-estación la Virginia

114

115

ANEXO F. Caudales máximos por SMADA-estación la Virginia

116