informe estudio hidrológico y hidráulico

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Preparazione ai Rischi Naturali

Estudio hidráulico destinado a la

implementación de un sistema de

monitoreo y alerta para el riesgo de

inundaciones

Río Bocay–MSB–ZRE–WWB

NICARAGUA

Informe

HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO

25 /06/2013

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ESTUDIO HIDRÁULICO DESTINADO A LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE MONITOREO Y ALERTA PARA EL RIESGO DE

INUNDACIONES RÍO BOCAY–MSB–ZRE–WWB (NICARAGUA)

INFORME HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO

Junio 2013

MANAGUA (NICARAGUA)

Organismos Financiadores: Comisión Europea (Dirección General de Ayuda Humanitaria y Protección Civil), INTERMON OXFAM.

Organismo Ejecutores: Prep-Consulting srl

Coordinación Técnica: Geol. Luca Mensio

Análisis hidrológico y modelación hidráulica: Ing. Alfio Bernardo

Ing. Davide Rabuffetti

Diseño SAT: Geol. Luca Mensio

Análisis GIS y mapeo Ing. Stefano Campus

3

El presente documento ha sido elaborado con la contribución

financiera de la Comisión Europea, a través de la Dirección

General de Ayuda Humanitaria y Protección Civil (DG-ECHO).

Esta no se hace responsable de las opiniones aquí recogidas y

no reflejan su posición oficial.

4

ÍNDICE 1. Resumen Ejecutivo ........................................................................................................................................ 6

2. Recolección y análisis de los datos ................................................................................................................ 6

2.1 Datos Disponibles .................................................................................................................................... 7

2.1.1 Informaciones pluviométricas disponibles .................................................................................. 7

2.1.2. Informaciones hidrométricas disponibles ................................................................................ 12

3. Caracterización de la cuenca ....................................................................................................................... 16

3.1. Características geomorficas de la cuenca ............................................................................................. 16

3.2. Parámetros que expresan las dimensiones geométricas horizontales ................................................ 16

3.2. Parámetros que expresan las forma..................................................................................................... 17

3.3. Parámetros que expresan el relieve ..................................................................................................... 18

3.4. Tiempo de Concentración .................................................................................................................... 21

4. Características climáticas ............................................................................................................................. 23

4.1. Fenómenos atmosféricos que pueden afectar la cuenca del Río Bocay .............................................. 28

4.2 Análisis de la información histórica ....................................................................................................... 33

5. Determinación de los hietogramas de diseño ............................................................................................. 39

5.1. Determinación de la tormenta para eventos históricos ....................................................................... 39

5.2. Determinación de la tormenta de diseño ............................................................................................ 42

6. Investigación de campo ............................................................................................................................... 50

6.1. Análisis de la información de campo levantada ................................................................................... 54

7. Modelo hidrológico e hidráulico ................................................................................................................. 57

7.1. Modelo hidrológico .............................................................................................................................. 57

7.2 Modelo hidráulico ................................................................................................................................. 61

7.2.1. Verificación de los datos de aforos 2013 .................................................................................. 62

7.2.2. Comparación con los datos del evento 1978 ........................................................................... 63

7.2.3. Calculo de los umbrales de alerta ............................................................................................. 65

7.3 Resultados del modelo hidrológico ....................................................................................................... 68

7.4. Resultados del modelo hidráulico ........................................................................................................ 71

7.5. Análisis de los resultados de la simulación hidráulica .......................................................................... 73

8. Conclusiones ................................................................................................................................................ 76

9. Recomendaciones........................................................................................................................................ 89

ANEXO: CURVAS DE GASTO OBTENIDAS POR EL MODELO DE SIMULACIÓN HIDRÁULICA ............................. 91

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Realización de un estudio hidráulico destinado a la implementación de un sistema de monitoreo y alerta para el riesgo de inundaciones - Río Bocay - MSB - ZRE - WWB (NICARAGUA)

6

1. Resumen Ejecutivo

La presente investigación es complementar a la implementación de un sistema de monitoreo y alerta

temprana (SAT) para el Río Bocay.

El objetivo fundamental por lo tanto ha sido definir, a partir de las informaciones de base disponible y en

función de las limitantes económicas, las informaciones necesarias (umbrales de alerta) para implementar

el SAT.

Metodológicamente el trabajo ha sido dividido en dos etapas.

La primera etapa hubo como objetivo recolectar todas las informaciones disponibles (información

hidrológica, hidráulica, de tipo de suelo, de uso del suelo, geológica topográficas etc.) y realizar un

levantamiento de campo de la información mínima faltante (levantamiento topográfico, aforos y encuesta

para identificar los eventos históricos que han afectad a el área de investigación).

Estas informaciones han sido sucesivamente (segunda etapa) recopiladas y elaboradas con el objetivo de

implementar un modelo de simulación hidrológica e hidráulica que permitiera definir los valores de

umbrales de alerta a utilizar para el funcionamiento del SAT.

Durante la implementación de la segunda etapa, ha sido posible identificar algunas singularidades

referentes a interferencias que pueden ocurrir, en proximidad de la confluencia, entre el Río Coco y el Río

Bocay y entre el Río Bocay y el Río Amak y que pueden ocasionar un diferente funcionamiento del SAT.

En el caso de la interferencia entre el Río Bocay y el Río Amak, se han indicados los criterios a utilizarse para

el correcto funcionamiento del SAT, mientras que en el caso de la interferencia entre el Río Coco y el Río

Bocay, en correspondencia de la confluencia, se remanda a una investigación más amplia que abarque toda

la cuenca del Río Coco hasta la confluencia con el Río Bocay y que ésula de esta investigación.

2. Recolección y análisis de los datos

Los datos pluviométricos e hidrométricos utilizados provienen de la red de pluviómetros e hidrómetros de

INETER, escogidos en base a consideraciones de homogeneidad de distribución dentro la cuenca del Río

Bocay y de la disponibilidad de series de datos suficientemente cuantiosas.

Por lo que se refiere a los datos hidrométricos, se dispone de los valores de caudal diario medidos en la

estación de Uruskirna desde el 1971 hasta el 1982.

Por lo que se refiere a las estaciones pluviométricas, desde las informaciones facilitadas por INETER y

referente a la lluvia diaria (24 h) de las estaciones de: Ermita San José, Río Iyas, Bocay, Bonanza, El Cua,

Piedras Blanca, Siuna, Santa Rosa de Ventía, Yahosca, Yamales y Zinica; se ha podido observar que no hay

una recolección de las informaciones homogénea en el tiempo siendo que:

• Algunas estaciones han sido descontinuadas por un cierto periodo;

• Algunas estaciones han funcionado solamente per un número limitado de años.

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2.1 Datos disponibles

2.1.1 Informaciones pluviométricas disponibles

Las observaciones pluviométricas provienen desde la recolección de la lluvia diaria, realizada por INETER,

en las estaciones de:

• Ermita San José;

• Río Iyas;

• Bocay;

• Bonanza;

• El Cua;

• Piedras Blanca;

• Siuna;

• Santa Rosa de Ventía;

• Yahosca;

• Yamales;

• Zinica.

En la Figura 1 se reporta la distribución espacial de las estaciones y la cuenca objeto de investigación.

Una primera análisis de la distribución de las estaciones evidencia que:

1 No hay estaciones pluviométricas dentro de la cuenca objeto de investigación;

2 Hay una alta concentración de estaciones pluviométricas en la cercanía de la parte alta de la cuenca

del Río Bocay, mientras que las estaciones pluviométricas cercanas a la parte media y baja de la

cuenca, son más dispersas;

3 Las estaciones de Río Iyas y Piedras Blanca tienen un periodo de funcionamiento muy limitado y se

encuentran ubicadas muy lejos de la cuenca. En la investigación hidrológica se descartan estas

estaciones por no considerarse significativas en la determinación del régimen pluviométrico de la

cuenca.

En la Tabla 1 se reporta la ubicación de las estaciones pluviométricas seleccionadas, además se reportan los

elementos necesarios para sus ubicaciones en términos de latitud, longitud, cota y departamento de

pertinencia.

Para cada estación se han recopilados los periodos de funcionamiento (Tab. 2) y se ha hecho un análisis

sobre:

a) Disponibilidad de los datos. Para poder proceder a un análisis estadístico robusto se necesita una serie

de datos la más amplia posible. Como se puede observar de las estaciones seleccionadas, Bonanza, El

Cua, Siuna y Santa Rosa de Ventía han funcionado por periodos superiores o iguales a los 20 años. Las

estaciones de Ermita San José, Bocay, Yahosca y Zinica han funcionado por periodos comprendidos

entre los 10 y 15 años mientras que la estaciones de Piedras Blanca y Yamales han funcionado por

periodos inferior a los 10 años.

b) Homogeneidad. Para describir de forma homogénea el régimen pluviométrico de la cuenca, ha sido

necesario averiguar que no existieran zonas tales de no estar bien representadas por un número

suficiente de pluviómetros.

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Fig. 1 Ubicación espacial de las estaciones pluviométricas

Tab. 1 Ubicación estaciones Pluviométricas

ESTACION DEPARTAMEN LAT_DEG LON_DEG LAT_DEC LON_DEC LAT_WGS84_Z16 LONG_WGS84_Z16 ELEVACION

BOCAY ESTELI 14°19'42" 85°10'00" 14.328333 -85.166667 697728.5456 1584821.876 0

BONANZA ATLANTICO NORTE 14°00'54" 84°35'36" 14.015 -84.593333 759948.9125 1550707.957 180

EL CUA JINOTEGA 13°22'06" 85°40'18" 13.368333 -85.671667 643842.4374 1478254.435 44

ERMITA SAN JOSE JINOTEGA 13°15'54" 85°37'12" 13.095 -85.488333 663881.8297 1448131.349 720

OCOTE YAOSKA ATLANTICO NORTE 13°15'40" 85°25'30" 13.261111 -85.425 670634.1855 1466549.376 240

SIUNA (LUZ MINE) ATLANTICO NORTE 13°44'30" 84°46'30" 13.741667 -84.775 740599.4756 1520266.4 180

STA. ROSA DE VENTIA JINOTEGA 13°32'24" 85°53'48" 13.54 -85.896667 619389.5835 1497122.701 500

YAMALES JINOTEGA 14°03'00" 85°31'54" 14.05 -85.531667 658547.4931 1553749.35 0

ZINICA ATLANTICO NORTE 13°27'30" 85°18'30" 13.458333 -85.308333 683128.0871 1488451.273 220

PIEDRAS BLANCAS 13°31'40" 83°51'00" 13.527778 -83.85 841008.1122 1497696.248 360

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Tab. 2 Años de funcionamiento de las estaciones

Los registros históricos de las estaciones indicadas, proporcionado por INETER, indican: la lluvia diaria, la

lluvia máxima diaria, la lluvia máxima media y mínima mensual y anual y otros datos estadísticos como la

media mensual y anual en número de días lluviosos etc.

Cabe mencionar que la lluvia máxima diaria no coincide con la lluvia máxima en las 24 horas.

La lluvia máxima de 24 horas es la máxima cantidad de lluvia medida en 24 horas seguidas, lo que implica

que no hay horario fijo de medición, y se determina desplazando el intervalo de 24 horas hasta encontrar la

mayor cantidad de lluvia registrada en ese periodo; es decir, que la lluvia máxima en 24 horas no

necesariamente coincide con la lluvia máxima en un día, sino que puede ser superior a esta. Por ejemplo en

una estación en particular puede ser que se registre una lluvia máxima de 50 mm en un día pluviométrico

(medidos de 7 a.m. a 7 a.m. del día siguiente, lluvia máxima en un día) y sin embargo este evento registra

Año Ermita San José Bocay Bonanza El Cua Piedras Blanca Siuna Santa Rosa de Ventía Yahosca Yamales Zinica

1969 X

1970 X X X

1971 X X X X

1972 X X X X X X

1973 X X X X X

1974 X X X X X

1975 X X X X

1976 X X X X

1977 X X X

1978 X X X X

1979 X X X X

1980 X X X X X X

1981 X X X X X X

1982 X X X

1983 X X X X

1984 X X X X

1985 X X X X

1986 X X X X

1987 X X X

1988 X X

1989 X

1990

1991

1992 X X X

1993 X X X X

1994 X X X X

1995 X X X X X

1996 X X X X X

1997 X X X X X X

1998 X X X X X

1999 X X X X X

2000 X X X X X X X

2001 X X X X X X

2002 X X X X X X X

2003 X X X X X X X

2004 X X X X X X

2005 X X X X X X X

2006 X X X X X

2007 X X X X X

2008 X X X X X

2009 X X X X X

2010 X X X X X

Nº de años de

funcionaminto10 12 35 27 6 20 37 13 7 15

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10

una mayor cantidad de lluvia de 58 mm entre las 10 a.m. de ese día y las 10 a.m. del día siguiente (lluvia

máxima de 24 horas).

La determinación de la lluvia máxima en 24 horas tiene su importancia en el hecho de no realizar un corte

(por día pluviométrico) en la cantidad de lluvia en un evento, sino que se tiene en cuenta la lluvia total del

evento en 24 horas seguidas; esto permite dar un mayor margen de seguridad, y más real, en el cálculo de

eventos máximos para diseño.

En la Tabla 3 se reporta un ejemplo de los registros proporcionados por INETER.

La incidencia de las estaciones seleccionadas ha sido determinada asociando un peso a cada una de estas

en función de su área de pertinencia calculada con el método de los polígonos de Thiessen (Fig. 2).

Fig. 2 Polígonos de Thiessen aplicados al Río Bocay

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11

Tab. 3 Registro Pluviométrico de la estación El Cua para el año 1983 (Fuente INETER)

Indicada con j la genérica estación, con Aj el área del polígono que la contiene y con A la superficie total de

la cuenca, se ha determinado el peso wj como:

��

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En Tabla 4 se reportan las incidencias en la cuenca del Río Bocay de cada una de las estaciones

pluviométricas significativas.

Tab. 4 Incidencia de las estaciones pluviométricas en la cuenca del Río Bocay

2.1.2. Informaciones hidrométricas disponibles

Por lo que se refiere a la información hidrométrica, en la cuenca existe una estación hidrométrica fija que

ha funcionado desde el 1971 hasta el 1982.

La estación de Uruskirna, que todavía existe (Foto 1), se encuentra cerca de la desembocadura del Río Bocay con

el Río Coco.

En la Figura 3 se reporta la ubicación de dicha estación y en la Figura 4 la geometría de la sección.

Foto 1 Estación Hidrométrica de Uruskirna

La estación es de tipo limnigráfico (LGF) y las informaciones recolectadas durante su periodo de

funcionamiento son similares a los que se reportan, como ejemplo, en la Tabla 5.

ESTACION Area Km2 wj (%)

EL CUA 354 11.86

ZINICA 549 18.4

SIUNA (LUZ MINE) 56 1.87

STA. ROSA DE VENTIA 1 0.03

YAMALES 1019 34.15

BOCAY 1005 33.69

Superficie Total 2984

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13

En particular por cada año se reportan, entre otros, los valores de caudal diario, medio, mínimo y máximo

mensual y anual. Para esta estación en los periodos que van desde el 1971 hasta el 1982 han sido

realizados 104 aforos y se ha construido la curva de gasto correspondiente.

Fueron definidas dos ecuaciones de gasto para profundidades menores de 2 m y profundidades mayores de

2 m, obteniendo, de esta manera, un coeficiente de correlación r2 = 0.99571.

� � 51.4754 ∙ ℎ .�� ℎ < 2 m

� � 70.29 ∙ �ℎ − 0.35� .�� ℎ > 2 m

En Figura 5 se reporta la curva de gasto reconstruida a partir de las informaciones proporcionadas por

INETER.

Cabe mencionar que, desde el análisis de la información hidrométrica facilitada por INETER, durante su

periodo de funcionamiento la estación fue descontinuada por algunos meses.

En la Tabla 6 se reportan por cada año los meses en los cuales la estación ha funcionado.

Como se pude observar, de los 12 años de funcionamiento de la estación, se tienen series completas de

datos solamente para 6 años.

Fig. 3 Ubicación de la estación hidrométrica de Uruskirna

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Fig. 4 Sección Transversal en Uruskirna (Fuente INETER)

Fig. 5 Curva de gasto de la estación hidrométrica de Uruskirna

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

0.00 500.00 1000.00 1500.00 2000.00 2500.00 3000.00

h (

m)

Q(m3/sec)

Curva de Gasto en Uruskirna

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Tab. 5 Caudal medido en la estación limnigráfica de Uruskirna en el año 1974 (Fuente INETER)

Tab. 6 Periodo de funcionamiento de la estación hidrométrica de Uruskirna

1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982

ENE X X X X X X X X X

FEB X X X X X X X X X

MAR X X X X X X X X X X

ABR X X X X X X X X X X

MAY X X X X X X X X X X

JUN X X X X X X X X X X

JUL X X X X X X X X X

AGO X X X X X X X X X

SEP X X X X X X X X

OCT X X X X X X X X

NOV X X X X X X X X

DIC X X X X X X X X

Meses de funcionamiento 8 8 10 12 12 12 12 12 4 12 4 2

MesAÑO

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3. Caracterización de la cuenca

3.1. Características geomórficas de la cuenca

Las características geomórficas de la cuenca influyen en su comportamiento hidrológico. Para estudiar esta

influencia es oportuno caracterizar la geomorfía de la cuenca por media de oportunos parámetros, que

pueden ser subdivididos en dos grupos: parámetros que exprimen características planimétricas y

parámetros que exprimen características orográficas.

Las características planimetricas de la cuenca son las que expresan las dimensiones geométricas

horizontales de la cuenca (ej. Perímetro y Área), la forma, la organización del retículo fluvial.

Las características orográficas son las que expresan el releve (ej. Altura media) y las pendientes.

3.2. Parámetros que expresan las dimensiones geométricas horizontales

En el caso específico la cuenca del Río Bocay mide una superficie S de 2983.84 km2, tiene un perímetro P de

344.55 km y una longitud L del tramo principal del río de 179.01 km (Fig. 6).

Fig. 6 Parámetros geométricos horizontales de la cuenca del Río Bocay

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3.2. Parámetros que expresan las forma

La forma de la cuenca es la configuración geométrica de la cuenca tal como está proyectada sobre el plano

horizontal. La forma incide en el tiempo de respuesta de la cuenca, es decir, el tiempo de recorrido de las aguas

a través de la red de drenaje y, por consiguiente, a la forma del hidrograma resultante de una lluvia dada.

Para caracterizar la forma de la cuenca se ha procedido al cálculo de los siguientes parámetros:

I. Coeficiente de compacidad o índice de Gravelius. Es la relación (Ru) existente entre el perímetro de

la cuenca y el perímetro de un círculo que tenga la misma superficie que dicha cuenca (Senciales,

1999).

�� 2√ ∙ !

� 1.782

Donde, P es el perímetro de la cuenca (km), S es el área de la cuenca (km2)

La Tabla 7 muestra los diferentes tipos de cuenca según su índice de compacidad.

Tab. 7 Caracterización de la Cuenca según el índice de compacidad

Índice Ru Descripción

1-1.25 Redonda-ovalo redonda

1.25-1.5 Ovalo redonda-ovalo oblonga

1.5-1.75 Ovalo oblonga-rectangular oblonga

>1.75 Rectangular – Muy lobuladas

En el caso específico la cuenca del Río Bocay según el índice de compacidad es una cuenca de tipo

rectangular muy lobulada.

II. Rectángulo equivalente. Es un rectángulo que tiene la misma superficie, perímetro y curva

hipsométrica que la cuenca. Si S y P son el área y el perímetro de la cuenca respectivamente, Ru es

el índice de Gravelius, y L y l son los lados del rectángulo equivalente, se tiene que:

( ) km51.154)/12.1(1112.1

2 =−+= uu R

SRLr

( ) km31.19)/12.1(1112.1

2 =−−= uu R

SRlr

III. Factor de forma de la cuenca. Es la relación entre el ancho promedio (Ap) de la cuenca y la longitud

del curso principal del río (L). Ancho promedio: relación entre el área de la cuenca S y la longitud

mayor del río (L).

# � !$% � 0.09

Una cuenca con un factor de forma bajo está menos sujeta a crecidas que una de la misma área y

mayor factor de forma.

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18

3.3. Parámetros que expresan el relieve

El relieve es un factor importante en el comportamiento de la cuenca, ya que cuantos mayores son los

desniveles en la cuenca, mayor es la velocidad de circulación y menor el tiempo de concentración, lo que

implica un aumento del caudal de punta.

• Histograma de frecuencias altimétricas. Es el histograma que indica el porcentaje de área comprendida entre dos alturas determinadas. En la Figura 7 se reporta de frecuencia altimétrica del Río Bocay.

Fig. 7 Histograma de frecuencias altimétrica del Río Bocay

• Curva Hipsométrica. Se define como curva hipsométrica la representación gráfica del relieve medio de la cuenca, construida llevando en el eje de las abscisas longitudes proporcionales a las superficies proyectadas en la cuenca, en km2 o en porcentaje, comprendidas entre las curvas de nivel consecutivas hasta alcanzar la superficie total, llevando al eje de las ordenadas la cota de las curvas de nivel consideradas.

En la Figura 8 se reporta la curva hipsométrica de la cuenca del Río Bocay que según la clasificación reportada en la Figura 9 indica que la cuenca es sedimentaria (fase de vejez).

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

32 - 48.78

183.02 - 199.8

334.04 - 350.82

485.06 - 501.84

636.08 - 652.86

787.1 - 803.88

938.12 - 954.9

1089.14 - 1105.92

1240.16 - 1256.94

1391.18 - 1407.96

1542.2 - 1558.98

1693.22 - 1710

Área de la cuenca (%)

Co

ta (

m)

Histograma de frecuencia altimetrica

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Fig. 8 Curva hipsométrica de la cuenca del Río Bocay

Fig. 9 Curvas hipsométricas características del ciclo de erosión (según Strahler). Curva A: Juventud-erosión, Curva B:

Madurez-equilibrio, Curva C: Vejez-sedimentación

A partir de la curva hipsométrica se han definido la altitud media (Hm), la altitud mediana (H50) y la

diferencia de cota máxima (∆Hmax).

La altitud media (Fig. 10) ha sido calculada a través de la relación:

&' � Σ�)*+*�! � 444.8 m

dónde, ci es la cota media de la superficie si delimitada por dos curvas de nivel, S es la superficie total de la cuenca.

La altitud mediana calculada para una altura donde el 50% de la superficie de la cuenca se encuentra por

debajo de la misma es H50 = 385.4 m, mientras que la diferencia de cota máxima es igual a ∆Hmax = 1678 m.

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

1400.0

1600.0

1800.0

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

Co

ta (

m)


Curva hipsometrica de la cuenca

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20

Fig. 10 Altitud media de la cuenca del Río Bocay

• Pendiente de la cuenca. Tiene una gran importancia para el cálculo del índice de peligro de avenidas súbitas, a través de la velocidad del flujo de agua, influye en el tiempo de respuesta de la cuenca.

En el caso del Río Bocay la pendiente media de la cuenca ha sido calculada a través de la formula

�' � -+* ∙ �*! � 13.95%

dónde, Pi es la pendiente de las superficies si y S es la superficie total de la cuenca.

• Densidad de drenaje. La densidad de drenaje es un indicador de la respuesta de la cuenca ante un aguacero, y por tanto, condiciona la forma del hidrograma resultante en el desagüe de la cuenca. A mayor densidad de drenaje, más dominante es el flujo en el cauce frente al flujo en ladera, lo que se traduce en un menor tiempo de respuesta de la cuenca. En el caso de la cuenca del Río Bocay la densidad de drenaje es:

204.0==∑

S

lD

i

d km/km2

donde li es la longitud total de los cauces (km), S es el área de la cuenca (km2).

La densidad de drenaje varía inversamente con la extensión de la cuenca. Con el fin de catalogar una cuenca bien o mal drenada, analizando su densidad de drenaje, se puede considerar que valores de Dd próximos a 0.5 km/km2 o mayores indican la eficiencia de la red de drenaje.

La red de drenaje toma sus características, influenciada por las lluvias y la topografía. Para un valor alto de Dd corresponden grandes volúmenes de escorrentía, al igual que mayores velocidades de desplazamiento de las aguas, lo que producirá ascensos de las corrientes.

Entre los principales controles que tienen influencia en la textura del drenaje están: clima, litología, permeabilidad del suelo, estructura geológica, topografía y condiciones biológicas. Entre los factores más importantes, debemos destacar la permeabilidad del suelo (Cortez, 2008).

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

1400.0

1600.0

1800.0

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

Co

ta (

m)


Altitud media de la cuenca

Curva Hipsométrica Hm

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3.4. Tiempo de Concentración

El Tiempo de Concentración (Tc) es el tiempo transcurrido desde el final de la lluvia neta hasta el momento

en que acaba la curva de bajada, es decir, el final de la escorrentía superficial. También se define como el

tiempo que tarda la última gota de lluvia en llegar desde la parta más elevada de la cuenca hasta el punto

de desguace. Hay diferentes fórmulas para calcular el tiempo de concentración. En la Tabla 8 se reportan

los valores del tiempo de concentración calculadas con las diferentes fórmulas. Como se puede observar

mientras la mayoría de las fórmulas utilizadas proporcionan valores del tiempo de concentración entre 28 y

33 horas, la fórmula de Kirpich lleva a valores de Tc muchos más altos.

Tab. 8 Tiempo de concentración para la cuenca del Río Bocay

Tras una solicitud específica por INETER, se analizó la fórmula del tiempo de concentración dada por el eng.

Eduardo Basso, en el Proyecto Hidrometeorológico Centroamericano (PHCA). La formulación original del

método de Basso para Nicaragua se ha corregido en la siguiente forma y actualmente es utilizada también

por INETER:

/0 � 0.0041 ∙ 12.%3∙456√7 8

9.::[min]

El resultado de esta fórmula para la cuenca del Río Bocay es un tiempo de concentración igual a 11.8 horas,

utilizando Longitud Lap = 170 km, Desnivel ∆H = 1300 m, y Pendiente p = 0.00764706 m/m. Este es un valor

de tiempo de concentración que no es compatible con los resultados obtenidos por otros métodos.

Sin embargo se quiere poner la atención sobre los parámetros de entrada y en particular hacer una

reflexión sobre el desnivel utilizado (1300 m).

Si consideramos el perfil longitudinal de un río con características similares a los del Río Bocay, se pueden

identificar claramente tres tramos. El primero de la parte montañosa con una muy fuerte pendiente; y los

otros dos con una pendiente típica de una cuenca de planicie (Fig. 10a).

CALCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN UTILIZANDO VARIOS METODOS

METODO t (h) t (m) t (s) Hm (m) 444.80 valor experimetal

VELOCITA' FITTIZIA 33.15 1989.0 119340 t = Lap/v con v=1.5 m/s

GIANDOTTI 28.86 1731.9 103913 t = [4 S0.5 +1.5 Lap]/(0.8 Hm0.5)]

KIRPICH 45.76 2745.5 164727 t = 0,0013 (0,3048 Lap)^0,77(p0.385)

ARONICA-PALTRINIERI 32.95 1976.7 118603 t = [1/M S0.5 +1.5 Lap]/(0.8 Hm0.5)]

AURELI 30.96 1857.6 111454 t = [1/(M d) S0.5 +1.5 Lap]/(0.8 Hm0.5)]

SIMBOLOGIA: Lap = longitud del t ramo principal S = superficie de la cuenca

Hm = altura media p = pendiente media del tramo principal

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22

Fig. 11a Esquematización de la cuenca del Río Bocay

El cálculo del Tc ha sido realizado de la siguiente manera:

/) � 0.0041 ∙ � $) ∙ 102

;∆&/�$) ∙ 102�9.::

Se considera que la pendiente del tramo principal, así calculada, es muy sobrestimada porque condicionada

por un tramo muy corto y a fuertísima pendiente (tramo montañoso) lo que produce una subestima del

tiempo de concentración.

Se opina que la aplicación de dicha fórmula tiene su justificación en ríos donde los tramos principales

tienen pendientes medias homogéneas que se compensan entre ellas (línea verde del gráfico) y no hay una

muy fuerte variación de cota entre un tramo y otro.

Si se quisiera aplicar la antedicha formula a un río como el Bocay, se considera que el tramo principal

debería ser dividido en tramos a pendiente media homogénea, calcular el Tc para cada tramo y determinar

el Tc final como suma de los diferentes Tc.

En el caso específico de la figura seria:

/) � 0.0041 ∙ � />?@A � ∙ 102

;∆&1/�/>?@A � ∙ 102�9.:: + 0.0041 ∙ � />?@A C ∙ 102

;∆&2/�/>?@A C ∙ 102�9.::

+ 0.0041 ∙ � />?@A D ∙ 102

;∆&3/�/>?@A D ∙ 102�9.::

Aplicando la fórmula de esta manera los resultados son los que se reportan en la Tabla 8a.

Tabla 8a Calculo realizado según la fórmula de Basso para el área centroamericana

Tramo Longitud (km) ∆∆∆∆H (m) S (m/m) Tc (h)

Tramo desde Tunawalang hasta la confluencia 74.3 60.79 0.000818 886.782

Primer tramo 33 642 0.019455 140.1467

Tramo hasta Tunawalang 71.71 125.76 0.001754 643.3849

1670.314 min -----> 27.83856 horas

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23

Estos resultados son comparables con los cálculos realizados con otras fórmulas. Además si se analizan los

parámetros altimétricos de la cuenca (histograma de frecuencia altimétrica, curva hipsográfica, forma

lobulada de la cuenca etc.) parece muy poco probable que toda la cuenca tenga un tiempo de respuesta del

orden de las 12 horas. Una aplicación de física clásica:

E � !/) � 179010

12 ∙ 3600 � 4.14 m/s

daría una velocidad media superior a 4 m/s que es demasiado elevada para la cuenca del Bocay y que

implicaría fenómenos de erosión muy elevada de los cuales en la gira de campo no se encontraron

evidencias.

Sin embargo ir a identificar la fórmula para el cálculo del Tc que más se adapta a una cuenca implica el

conocimiento real de la relación lluvia-escorrentía lo que implica un monitoreo hidro-pluviometrico

constante en el tiempo y muy detallado que no es el caso de la cuenca del rio Bocay.

4. Características climáticas

Grandes cantidades de lluvia sobre una misma área geográfica pueden conllevar un aumento de los niveles

de caudal de los ríos y quebradas. Más concretamente, las precipitaciones de gran intensidad son las que

generan las avenidas rápidas o flash-flood. Hay que pensar que intensidades mayores a 200 mm/h son

frecuentes en condiciones tropicales.

Es por eso que una aproximación al clima en Nicaragua nos ayudará a comprender mejor la compleja

dinámica hidrometeorológica, donde se mezclan huracanes, tormentas locales, tormentas asociadas a la

Zona de Convergencia Intertropical (ITCZ) y el fenómeno de El Niño.

Köppen publicó en 1936 una clasificación climática completada posteriormente en 1956 por dos de sus

alumnos (Fig. 11). Según esta clasificación, el clima de la zona de investigación corresponde al tipo Am en la

parte baja y Aw en la parte alta de la cuenca (Tab. 9); sin embargo investigaciones realizadas por INETER

evidencian que la zona de investigación puede ser clasificada como Aw2 (Fig.12).

Tab. 9 Clasificación climática de Köppen (1956)

Variable Clasificación Característica

Temperatura A Clima lluvioso tropical. La temperatura media mínima anual es superior a 18° C

Humedad m

Estación seca muy marcada y un máximo pluviométrico que se alcanza cuando

está cerca la zona de convergencia intertropical (ITCZ). Tiende a darse en el este

de los continentes y se potencia cuando hay un obstáculo orográfico que obliga

a elevarse a las masas de aire. Es un clima muy lluvioso, en torno a los 2500 mm,

y con escasa oscilación térmica, entre 5° y 7° C

Humedad w Estación seca en verano (noviembre-abril). Lluvias principalmente en invierno

(abril-noviembre) con Pmedia anual ~ 2000 mm.

Am = CLIMA MONZÓNICO

Aw = SABANA TROPICAL

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24

Fig. 12 Clasificación climática por Köppen-Geiger

Fig. 13 Clasificación climática por Köppen-Geiger - Cuenca Bocay (Fuente INETER)

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25

Elaboraciones realizadas a partir de los registros mensuales de precipitaciones de las estaciones

pluviométricas cercanas a la cuenca reflejan que en la cuenca se pueden alcanzar valores de lluvia

cumulada anual superior a los 2000 mm que es típico de un clima Monzónico.

En las Figuras 13a se muestra la lluvia cumulada anual para diferentes tiempos de retorno, obtenida a partir

de las lluvias cumuladas medidas en las diferentes estaciones pluviométricas que se encuentran en la

cercanía de la cuenca del Río Bocay.

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26

Fig. 13a Lluvia cumulada anual para diferentes tiempos de retorno

El análisis de la precipitación media mensual (Fig. 13b) evidencia que hay una estación lluviosa desde mayo

hasta noviembre que es típica, según la clasificación hecha por Köppen, de un clima Aw. Sin embargo, como

ya mencionado, el análisis estadístico de las lluvias cumuladas anuales evidencia, también por periodo de

recurrencias bajos, valores de lluvia cumulada superiores a 2000 mm, típico de climas monzónicos.

Seguramente este último aspecto climático es más recurrente en años de Niña donde, según las

investigaciones realizadas por INETER, se han alcanzado valores de lluvia cumulada anual superiores a 2000

mm (Fig.14).

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27

Fig. 14b Precipitación media mensual

Fig. 15 Precipitación cumulada anual durante el fenómeno de la Niña (Fuente INETER)

0

100

200

300

400

500

600

700

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

h (

mm

)

mes

Precipitación media MensualPrecipitación media MensualPrecipitación media MensualPrecipitación media Mensual

Ermita San José Bocay Bonanza El Cua Piedras Blanca Siuna Santa Rosa de Ventía Yahosca Yamales Zinica

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28

4.1. Fenómenos atmosféricos que pueden afectar la cuenca del Río Bocay

Se ha mencionado, en el párrafo anterior del fenómeno de La Niña que es un fenómeno típico que puede

ocurrir en el área de investigación. A continuación se describen los fenómenos atmosféricos típicos de la

zona de investigación.

La Zona de Convergencia Intertropical (ITCZ) es una región de los trópicos caracterizada por lluvias

intensas donde convergen vientos que soplan hacia el noroeste (provenientes del sur del Ecuador) y vientos

que soplan hacia el suroeste (provenientes del norte del Ecuador). La posición de la ITCZ varía según la

época del año (Fig. 15) e influye en las épocas seca y húmeda que se distribuyen durante el mismo. Esta

convergencia provoca el ascenso de los vientos húmedos y cálidos que posteriormente sufren un

enfriamiento y condensación en forma de nubes y lluvia. Si las condiciones son favorables, algunas de estas

tormentas pueden convertirse en huracanes.

Easterly waves (Fig. 16). Este fenómeno nace en el noroeste del continente africano debido al gradiente

térmico entre el desierto del Sahara y la zona costera del Golfo de Guinea. Se desplaza hacia la zona

occidental del Atlántico transportado por una zona de corrientes en la parte baja de la troposfera,

circulando entre 5° y 15° Norte. Se cree que el 58% de las tormentas tropicales y huracanes menores son

originados por las easterly waves, mientras que para la generación de huracanes de gran intensidad

(categoría 3 o más en la escala Saffir-Simpson), ese porcentaje estaría sobre el 83% (Landsea, 1993).

Muchas de estas depresiones pueden cruzar al Océano Pacífico.

Fig. 16 Zona de Convergencia Intertropical. Durante la

época de invierno, la ITCZ se desplaza hacia latitudes

superiores.

Fig. 17 Easterly Waves. Movimiento de bajas presiones

que se mueve de este a oeste

El fenómeno de El Niño y la Oscilación del Sur (ENOS). En realidad el ENOS es un fenómeno que engloba

dos componentes. Durante el siglo XIX, unos pescadores Peruanos percibieron que la normal corriente fría

que se desplazaba hacia el norte de sus costas cesaba en pro de otra corriente más cálida y que avanzaba

hacia el sur. Se producía un aumento de temperatura anómalo en el Pacífico. Le llamaron El Niño (niño

Dios) porque esta circunstancia sucedía en diciembre.

Ya en el siglo XX se descubrió un cambio asociado a las presiones atmosféricas del Pacífico y el Índico.

Concretamente con el aumento de presión en el Océano Pacífico, tiende a haber baja presión en el Índico.

Se le denominó Oscilación del Sur y provoca la circulación del aire situado en altura, desde el oeste hacia el

este del Pacífico. Por esto último, el ENOS tiende a suprimir la actividad de los Huracanes provenientes del

Atlántico, pero por contra hace aumentar esa actividad en el Pacífico.

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29

Así pues hay por un lado el componente de la temperatura asociada al agua del mar (EN) (Fig. 17), y por

otro la componente asociada a las presiones atmosféricas (OS). La ENOS suele manifestarse entre

diciembre y marzo. Dura un período de entre seis a dieciocho meses y se repite cada dos a siete años.

Las consecuencias de El Niño debidas a esa migración del agua más caliente del Pacífico occidental hacia el

este, son diversas. Por ejemplo, durante el evento sucedido en el 1982-83, se observaron diversas

modificaciones en el patrón climático.

El fenómeno ENOS tiene otro contrapuesto al que se le denominó La Niña (Fig. 18). Sus efectos vienen a ser

los contrarios a los generados por El Niño. Las corrientes cálidas se desplazan de este a oeste, produciendo

una temperatura anormalmente baja en el Pacífico. Durante La Niña tiende a haber más presencia de

huracanes provenientes del Atlántico generados por las Easterly waves. De hecho, los huracanes Fifi (1974)

y Gilbert (1988) se produjeron en un contexto climático predominado por La Niña. Y durante el período de

1998 se formaron catorce tormentas tropicales, diez de las cuales evolucionaron hacia huracanes. Uno de

ellos fue El Mitch.

Fig. 18 Fenómeno de El Niño 1982-1983. Se observa un aumento de la temperatura de la superficie del océano en la

zona oriental del Pacífico

Fig. 19 Evolución de los fenómenos de El Niño y La Niña.

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30

Informaciones históricas obtenidas durante la actividad de campo evidenciaron que los huracanes que

mayormente han afectado la cuenca (véase primer informe de avance) son, en orden cronológico de

tiempo, el Huracán Joan, Mitch y Félix.

Huracán Joan (Septiembre 1988)

El 10 de octubre la depresión tropical número 17 de la temporada se organizó a partir de una perturbación

en la ITCZ. En los siguientes dos días el sistema viajó al noroeste, mientras se fortalecía en la Tormenta

Tropical Joan. Después de pasar por el sur de las Antillas Menores, Joan viajó hacia el oeste a lo largo de la

costa de América del Sur como una mínima tormenta tropical. Cruzó la península de la Guajira el 17 de

octubre y alcanzó rápidamente la fuerza de huracanes a 50 km (31 mi) de la costa. Se fortaleció en un gran

huracán el 19 de octubre, mientras viajaba hacia el oeste. El huracán se debilitó rápidamente pero volvió a

ganar fuerza mientras viajaba hacia el oeste. Joan llegó a su pico de intensidad justo antes de tomar tierra

cerca de Bluefields, Nicaragua (Fig. 19), el 22 de octubre como un huracán categoría 4. Joan se mantuvo

bien organizado, mientras cruzaba Nicaragua (Fig. 20) y surgido en la región oriental de la cuenca del

Océano Pacífico como la tormenta tropical Miriam. Miriam se debilitó gradualmente disipándose el 2 de

noviembre.

El Huracán Joan mató a 148 personas en Nicaragua. Los daños del huracán en Nicaragua ascendieron a los

$2.000 millones (1988 USD) totales. Joan fue uno de los pocos ciclones tropicales del Atlántico en avanzar

por este camino. Joan fue también el primer ciclón tropical en cruzar la cuenca del Atlántico desde el

huracán Greta de 1978.

Fig. 20 Trayectoria Huracán Joan

Fig. 21 Huracán Joan

Huracán Mitch (Octubre 1998)

El Huracán Mitch sienta uno de los precedentes más desastrosos en cuanto a la historia de los huracanes se

refiere. Tiene el triste honor de ser el cuarto peor acontecimiento atmosférico después del “Gran Huracán”

de 1780, y comparable al Huracán Fifí de 1974 y Gilbert de 1988.

El 21 de octubre de 1998 se originó una depresión al sur del Mar del Caribe. Su progresión y reactivación

fue realmente rápida. Para el día 22 de octubre ya se había convertido en tormenta tropical y se le asignó el

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31

nombre de Mitch. Entre el 23 y el 26 del mismo mes, la intensidad aumentó considerablemente y se

convirtió en un fuerte huracán con vientos de hasta 300 km/h (Fig. 21). Se le otorgó la categoría máxima en

la escala Saffir-Simpson, es decir, cinco.

La trayectoria descrita (Fig. 22) fue difícil de pronosticar pese a los avances científicos. La confluencia entre

una cuña marítima y continental de altas presiones desde el este y el norte, el ascenso de la ITCZ desde el

sur, y el empuje de un núcleo de bajas presiones que avanzó desde el pacífico, hicieron muy particulares

sus efectos sobre todo en territorio Hondureño, Nicaragüense y Salvadoreño (Guinau, 2002).

A pesar de que Mitch nunca entró a Nicaragua, su larga trayectoria causó una prolongada lluvia, que se

estima en más de 1270 mm. En algunos lugares costeros se registraron hasta 640 mm de lluvias. El flanco

del volcán Casitas se derrumbó debido a las excesivas lluvias. El deslizamiento resultante cubrió un área de

16 km de largo y 8 de ancho.

Dos millones de personas en Nicaragua fueron afectadas directamente por el huracán. A lo largo del país,

las lluvias dañaron 17’600 casas y destruyeron 23’900, desplazando 368’300 personas. 340 escuelas y 90

centros de salud fueron dañados severamente o destruidos. Los sistemas de alcantarillado y electricidad

fueron dañados gravemente también.

La infraestructura de transporte también fue afectada por el huracán. Las lluvias dejaron al 70% de las

carreteras inutilizables y dañaron gravemente o destruyeron 71 puentes. Cerca de 2700 km de carreteras o

caminos necesitaron reparaciones luego de la tormenta, especialmente en la región norte del país y en

porciones de la Carretera Panamericana. Las pérdidas en la agricultura también fueron significativas,

incluyendo la muerte de 50’000 animales, la mayoría reses. Los cultivos y la pesca fueron afectados

también. La situación fue, además, agravada por un total de 75’000 minas antipersonas (dejadas por la

Contra en los ochentas) que fueron removidas por las inundaciones.

En total, el huracán Mitch causó por lo menos 3800 muertes en Nicaragua, de las cuales más de 2000

fueron en los pueblos de El Porvenir y Rolando Rodríguez debido al deslizamiento del volcán Casita. La

avalancha enterró por lo menos a cuatro pueblos en varios metros de lodo. A lo largo del país, el huracán

dejó entre 500’000 y 800’000 personas sin hogar.

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32

Fig. 22 Huracán Mitch

Fig. 23 Trayectoria del Huracán Mitch

Huracán Félix (Septiembre 2007)

El Huracán Félix (Fig. 23) fue la sexta tormenta en recibir dicho nombre, quinto ciclón tropical y segundo

huracán de la Temporada de huracanes en el Atlántico de 2007.

Su formación se da a partir de una onda tropical al este del océano Atlántico donde le favoreció un

desarrollo muy acelerado durante el día 31 de agosto, 1 y 2 de septiembre de 2007.

El 3 de septiembre, el huracán se desplazaba directamente hacia Honduras, pero inesperadamente hizo un

giro hacia la Región Autónoma del Atlántico Norte (RAAN), la costa noreste de Nicaragua (Fig. 24), entrando

al país con categoría 5 a las 5:55 a.m. el martes 4 afectando primero a los Cayos Miskitos (islas frente a la

RAAN causando los primeros muertos) y después a la ciudad de Bilwi (también llamada Puerto Cabezas)

capital de dicha región. En ese lugar, Félix causó destrucción en las casas de madera arrancando láminas de

los techos de zinc y dejando incomunicada la ciudad, excepto la comunicación por celular. Destruyó las

instalaciones de la Universidad de las Regiones Autónomas de la Costa Caribe de Nicaragua (URACCAN), las

cuales servían de refugio. También causó daños en el municipio de Waspán, orillas del río Coco, fronterizo

con Honduras; en la RAAN hubo un reporte preliminar de 159 muertos. También, Félix pasó por el Cabo

Gracias a Dios.

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33

Fig. 24 Huracán Félix

Fig. 25 Trayectoria del Huracán Félix

4.2 Análisis de la información histórica

Si se analizan los registros pluviométricos de las estaciones cercanas a la cuenca se puede observar que

solamente algunas de estas proporcionan informaciones sobre la lluvia caída (Tab. 10)

Mientras no hay, en correspondencia de los eventos indicados, ninguna información hidrométrica de

referencia siendo que la estación de Uruskirna fue descontinuada en el 1982.

En Tabla 11, se muestran los valores pluviométricos diarios registrados en las estaciones reportadas en

Tabla 10 mientras que en la Tabla 12 se muestran los valores de lluvia cumulada en las mismas estaciones

por el periodo del evento.

Tab. 10 Estaciones pluviométricas operativas durante los eventos más destacados para la cuenca del Bocay

Año Ermita San José Bocay Bonanza El Cua Piedras Blanca Siuna Santa Rosa de Ventía Yahosca Yamales Zinica

1988 X X

1998 X X X X X

2007 X X X X X

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34

Tab. 11 Lluvia diaria [mm] registrada durante cada evento

Tab. 12 Lluvia cumulada [mm] para cada evento

Como se puede observar de las Figuras 25 y 26, las informaciones disponibles no son suficientes para

conocer la distribución de lluvia en toda la cuenca.

Fig. 26 Distribución de la lluvia máxima diaria

durante el Huracán Mitch

Fig. 27 Distribución de la lluvia máxima diaria

durante el Huracán Félix

Año Fecha Bonanza El Cua Siuna Santa Rosa de Ventía Yahosca Zinica Evento

21-ott 65.1 4.2

22-ott 53.6 1.3

23-ott 4 100.1

24-ott 4.5 10

20-ott 9.2 0 51 0 0

21-ott 0 12.4 0 2.4 0

22-ott 1.5 0 10 0.8 0

23-ott 0 0 0 2.1 0

24-ott 0 2.9 12 3.4 17.2

25-ott 3.5 0 11.5 8.5 0

26-ott 2 0 14.4 7.8 7

27-ott 2.9 0 30.7 35.6 7

28-ott 4.1 20 0 42.4 15

29-ott 17.2 30.8 0 13.7 39.4

30-ott 35.6 47.2 0 67.7 70.9

31-ott 22.5 16.1 0 44.4 13.8

03-set 22.2 0 0 10 78.1

04-set 28.2 35.9 54.2 42.6 0

05-set 93.9 1.3 0 5.4 3.2

Huracán Félix

1988 Huracán Joan

Huracán Mitch1998

2007

Año Bonanza El Cua Siuna Santa Rosa de Ventía Yahosca Zinica Evento

1988 127.2 115.6 Huracán Joan

1998 98.5 129.4 129.6 228.8 170.3 Huracán Mitch

2007 144.3 37.2 54.2 58 81.3 Huracán Félix

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35

Si se analizan las informaciones hidrométricas en la estación de Uruskirna, se observa que el caudal del río

sigue las condiciones climáticas de la cuenca, teniendo periodos de estiaje desde enero hasta abril y

periodos de avenidas en los meses más lluviosos (Fig. 27).

Durante el periodo de funcionamiento de la estación fueron registrados tres valores de pico máximo de

caudal. El primero de 1323 m3/s, el 20 de septiembre del 1971, el segundo de 1136 m3/s el 11 de

noviembre del 1975 y el tercero de 1134 m3/s el 20 de julio del 1978.

En la Figura 28 se representan los hidrogramas de los tres eventos identificados.

Fig. 28 Caudal Medio Mensual en la estación hidrométrica de Uruskirna

Fig. 29 Hidrogramas en la estación de Uruskirna para los tres eventos identificados

0

100

200

300

400

500

600

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Q (

m3/

sec)

mes

Caudal medio mensual

0.00100.00200.00300.00400.00500.00600.00700.00800.00900.00

1000.001100.001200.001300.001400.00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Q (

m3/

sec)

dia

Hidrogramas en la estación de Uruskirna

1971

1975

1978

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36

Para estos tres eventos se han identificados las lluvias diarias de las estaciones pluviométricas de referencia

para la cuenca.

En la Figura 29 se reporta la lluvia diaria de las estaciones pluviométricas que tienen registro de datos para

el mes de septiembre del 1971.

En la Figura 30 se reporta la lluvia diaria de las estaciones pluviométricas que tienen registro de datos para

el mes de noviembre del 1975.

En la Fig. 31 se reporta la lluvia diaria de las estaciones pluviométricas que tienen registro de datos para el

mes de julio del 1978.

Fig. 30 Lluvias diarias registradas en las estaciones pluviométricas durante la avenida registrada

en Uruskirna, septiembre 1971


en Uruskirna, noviembre 1975

0

10

20

30

40

50

60

70

80

15 17 19 21 23 25

h (

mm

)

dia

BOCAY STA. ROSA DE VENTIA YAMALES

0

5

10

15

20

25

30

35

8 9 10 11 12 13

h (

mm

)

dia

BONANZA ERMITA SAN JOSE SIUNA (LUZ MINE) YAMALES

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37


en Uruskirna, julio 1978

Desde la Figura 28 se puede observar que el evento di pico del 20 de septiembre del 1971 fue por valores

de lluvias variables entre los 40 y 70 mm por día (Fig. 29) y que se registraron por lo menos 4-5 días de

lluvias seguidas lo que hace presuponer una condición de saturación del suelo.

Los otros dos eventos se verificaron en una condición distinta de la anterior siendo que el caudal medido en

Uruskirna antes del evento estaba por encima de los 400 m3/s y por lo tanto fueron suficientes lluvias

diarias entre los 30-40 mm (Figg. 30 y 31) para ocasionar las correspondientes avenidas de pico. También

en estos últimos dos casos el fenómeno fue precedido por 4-5 días de lluvias seguidas lo que hace

presuponer una condición de saturación del suelo.

Además los registros pluviométricos del 1971 y 1975 no son exhaustivos para conocer la distribución de

lluvia sobre toda la cuenca (Figg. 32 y 33), mientras que los registros pluviométricos del 1978 permiten

tener una mayor información de la distribución de lluvia sobre toda la cuenca (Fig. 34).

A partir de estas últimas informaciones, siendo la más completa de la que se dispone, se construirán los

hietogramas e hidrogramas de caudal para la calibración del modelo hidrológico-hidráulico.

0

10

20

30

40

50

60

15 16 17 18 19 20 21 22 23

h (

mm

)

dia

BOCAY BONANZA ERMITA SAN JOSE

OCOTE YAOSKA STA. ROSA DE VENTIA YAMALES

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38

Fig. 33 Lluvia máxima en las 24 horas

para el evento del 1971





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39

5. Determinación de los hietogramas de diseño

En el caso específico, para implementar un modelo hidrológico-hidráulico adecuado, se necesita proceder a

la calibración del mismo para eventos históricos de los cuales se tienen informaciones suficientes. Una vez

calibrado el modelo se realizará la implementación del mismo utilizando una tormenta de diseño que mejor

represente el fenómeno lluvioso en el área de investigación.

5.1. Determinación de la tormenta para eventos históricos

Desde la investigación realizada se observa que el evento histórico por el cual se dispone de una serie

suficiente de información es el evento del 20 julio del 1978. Para este evento, el hidrograma de caudal

registrado en la estación de Uruskirna es lo que se reporta en la Figura 35.

Fig. 36 Hidrograma en la estación de Uruskirna para el evento del 20 de julio del 1978

La Figura 34 describe la distribución de lluvia, durante las 24 horas, que ha ocasionado el caudal de pico del

día 20.

Considerando que la cuenca tiene un tiempo de concentración variable entre las 28.86 horas (formula de

Giandotti) y 45.76 horas (formula de Kirpich), para determinar la tormenta de diseño se ha asumido, como

lluvia de referencia, la lluvia cumulada en las 48 horas antecedentes a el evento de pico, registradas a las

estaciones pluviométricas (Tab. 13).

Tab. 13 Lluvia cumulada en las estaciones durante las 48 horas

17; 369.00

18; 443.00

19; 768.00

20; 1134.00

21; 511.00

22; 373.0023; 368.00

0.00100.00200.00300.00400.00500.00600.00700.00800.00900.00

1000.001100.001200.001300.001400.00

17 18 19 20 21 22 23

Q (

m3/

sec)

dia

Hidrogramas en la estación de Uruskirna

1978

ESTACION DEPARTAMEN LAT_WGS84_Z16 LONG_WGS84_Z16 ELEVACION Cumulada en 48 h

BOCAY ESTELI 697728.5456 1584821.876 0 67.3

BONANZA ATLANTICO NORTE 759948.9125 1550707.957 180 42.1

EL CUA JINOTEGA 643842.4374 1478254.435 44

ERMITA SAN JOSE JINOTEGA 663881.8297 1448131.349 720 7.4

OCOTE YAOSKA ATLANTICO NORTE 670634.1855 1466549.376 240 5.9

SIUNA (LUZ MINE) ATLANTICO NORTE 740599.4756 1520266.4 180

STA. ROSA DE VENTIA JINOTEGA 619389.5835 1497122.701 500 22

YAMALES JINOTEGA 658547.4931 1553749.35 0 54.1

ZINICA ATLANTICO NORTE 683128.0871 1488451.273 220

Prep Consulting


40

Para las estaciones indicadas en la Tabla 13, se han construido los polígonos de Thiessen (Fig. 36) y se ha

calculado la lluvia promedia distribuida en la cuenca a través de la relación:

& � ∑ ℎ*+*!

siendo:

si la superficie del genérico polígono i;

hi la lluvia cumulada en las 48 h a la genérica estación i;

S la superficie total de la cuenca.

En el caso específico el valor promedio (H) de lluvia caída en la cuenca es:

H=49.78 mm

Fig. 37 Polígonos de Thiessen - evento del 20-07-1978

En la Figura 37 se reportan los correspondientes hietogramas sintéticos de tipo Chicago por diferentes

tiempos de retorno.

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41

Fig. 38 Hietogramas sintéticos obtenidos a partir de las informaciones pluviométricas evento 20-07-1978

El análisis de estadístico (Gumbel) de los eventos de caudal máximo registrados en Uruskirna ha llevado a la

conclusión que el evento del 20-07-1978 es un evento con tiempo de recurrencia Tr = 7.26 años. En la Tabla

14 se reportan los parámetros de los cálculos realizados.

Tab. 14 Parámetros de Gumbel

En la Figura 38 se reporta el hietograma para el evento específico del 20-07-1978.

La condición de escorrentía superficial de 369 m3/s y de saturación del suelo son las otras informaciones

que juntas a las anteriores se utilizarán para la calibración del modelo hidrológico-hidráulico.

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

i (m

m/h

)

t (sec)

Hietograma Chicago para diferentes tiempos de recurrencia

P_500

P_100

P_50

P_25

P_10

Q (m3/sec) año

1323.00 1971

419.00 1972

804.00 1973

569.00 1974

1136.00 1975

771.00 1976

573.00 1977

1134.00 1978

965.00 1979

863.00 1980

98.00 1981

715.00 1982

media 780.83

varianza 115973.00

Desv Estandar 340.55

Coef. asimetría -0.36

Coef. de variación 0.44

Kurtosis 2.22

Gumbel ΘΘΘΘ 0.002973180 λλλλ 6.24263 verosimilitud -87.78

Tr (años) Q (m3/sec)

5 1120.46

10 1372.86

25 1691.77

50 1928.35

100 2163.19

500 2705.87

1000 2939.17

5000 3480.66

10000 3713.71

7.26 1134.00 evento 1978

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42

Fig. 39 Hietograma sintético para el evento del 20-07-1978

5.2. Determinación de la tormenta de diseño

Para los sistemas de monitoreo y alerta, se hacen las mismas consideraciones que para las grandes obras,

cuya falla implique grave peligro de pérdidas humanas, la decisión de minimizar el riesgo lleva a diseñar

para el peor escenario.

En tal caso, muchos organismos aconsejan utilizar como lámina de lluvia de diseño la Precipitación Máxima

Probable (PMP).

El concepto de PMP es materia controvertida entre dos escuelas:

a) Evaluaciones hidrometeorológicas;

b) Estimaciones estadísticas.

Según una, por la constancia de la masa atmosférica, el monto de lluvia tiene, en cada sitio, un tope

resultante de la interacción de factores meteorológicos. Así la PMP es el límite superior,

climatológicamente justificado, de la tasa de precipitación (McKay, 1973; Chow et al., 1995). Tal es el

sustento de las evaluaciones hidrometeorológicas de la PMP.

Al enfatizar la condición de máxima, la idea de una insuperable barrera física coincide con la que Horton

(U.S. Weather Bureau, 1960) expuso para crecidas: "Una pequeña corriente no puede producir una crecida

mayor que el Mississippi por muchas de las mismas razones que una gallina no puede poner un huevo de

una yarda de diámetro".

Según la otra escuela, que privilegia el carácter de probable, la PMP se interpreta como un evento con

probabilidad finita, pero sumamente baja, de ser excedido (Hershfield, 1981; Bertoni y Tucci, 1993).

En tal enfoque se basan las predicciones estadísticas, que son coherentes al utilizar distribuciones de

frecuencia asintóticas, pues admiten una probabilidad tendiente a cero, aunque no nula, de sobrepasar la

PMP.

0.000000

1.000000

2.000000

3.000000

4.000000

5.000000

6.000000

7.000000

8.000000

9.000000

0.000000 50000.000000 100000.000000 150000.000000 200000.000000

i (m

m/h

)

sec

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43

Si bien se puede asociar una recurrencia a la PMP (adoptando una FDP) sólo tiene sentido académico: un

evento tan poco probable invalida la extrapolación (T varios órdenes de magnitud > longitud de muestra).

Pese a su gran variación, se acepta que los tiempos de retorno de estimaciones meteorológicas y

estadísticas son de 104 y 105 años (Bertoni y Tucci, 1993). Éstas dan resultados consistentes con la

experiencia; los métodos racionales no siempre (McKay, 1973).

Habiendo suficientes datos de lluvia, hay consenso en usar métodos estadísticos si es escasa la información

climática (punto de rocío, vientos dominantes, efectos orográficos). Al ser éste el caso habitual, su

simplicidad hace de las técnicas estadísticas las predilectas. Hershfield (1961, 1965) desarrolló la más

aceptada de ellas (WMO, 1973).

Se la sugiere para cuencas de hasta 1000 km² (Bertoni y Tucci, 1993) pero se utilizó en áreas mucho

mayores (McKay, 1973; Muñoz Espinosa, 1981; Sugai y Fill, 1990; Caamaño Nelli y García, 1999), incluso de

millones de km² en USA (U.S. Weather Bureau, 1960; Hershfield, 1981).

En el caso específico, se utilizara las técnicas estadísticas de estimación del valor máximo probable

desarrollada por Hershfield. Pese a no estar restringido a una duración dada, la mayor disponibilidad de

datos diarios ha inducido a que este método se utilice casi con exclusividad, p/d>=24 h.

Para la determinación de la PMP se han utilizado los datos totales de las estaciones ubicadas en la cercanía

de la cuenca (Tab. 4).

Con el método estadístico, la PMP se estima con la ecuación siguiente:

�I� � JKLLLL + M' ∙ !K

dónde:

PMP = precipitación máxima probable (mm)

JKLLLL, !K = media y desviación típica, respectivamente, de la serie anual de lluvia máxima diarias, previamente

corregidas por el valor máximo observado y longitud del registro.

M' = factor de frecuencia, función de la lluvia anual de las máximas diarias y de la duración en horas de la

PMP que se estima (24 horas).

En la Tabla 15 se reportan las precipitaciones máximas probables de las estaciones representativas de la

cuenca mientras que en la Figura 39 se reporta la representación de las isohietas de PMP sobre la cuenca.

Tab. 15 PMP en las 24 horas para las estaciones pluviométricas representativas por la cuenca

ESTACION DEPARTAMEN LAT_DEG LON_DEG LAT_DEC LON_DEC LAT_WGS84_Z16 LONG_WGS84_Z16 ELEVACION PMP (mm)

BOCAY ESTELI 14°19'42" 85°10'00" 14.328333 -85.166667 697728.5456 1584821.876 0 450.602585

EL CUA JINOTEGA 13°22'06" 85°40'18" 13.368333 -85.671667 643842.4374 1478254.435 44 444.18502

SIUNA (LUZ MINE) ATLANTICO NORTE 13°44'30" 84°46'30" 13.741667 -84.775 740599.4756 1520266.4 180 569.954791

STA. ROSA DE VENTIA JINOTEGA 13°32'24" 85°53'48" 13.54 -85.896667 619389.5835 1497122.701 500 415.907104

YAMALES JINOTEGA 14°03'00" 85°31'54" 14.05 -85.531667 658547.4931 1553749.35 0 464.394751

ZINICA ATLANTICO NORTE 13°27'30" 85°18'30" 13.458333 -85.308333 683128.0871 1488451.273 220 507.588422

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44

Fig. 40 Distribución de la Precipitación Máxima Probable en 24 horas - cuenca del Río Bocay

La lluvia promedia distribuida en la cuenca ha sido determinada a través de la relación:

& � ∑ ℎ*+*�

! � 467.26 mm

Si se comparan estos resultados con un análisis estadístico clásico (Gumbel) se observa (Tab. 16) que los

valores de la PMP resultan ser el doble del máximo valor de precipitación calculado en las 24 horas para un

tiempo de recurrencia de 10’000 años.

Tab. 16 Comparación entre PMP y lluvia máxima diaria calculada con Gumbel

En las Figuras 40 y 41 se reportan respectivamente las curvas PDF (Precipitación, Duración y Frecuencia) y

las curvas IDF (Intensidad, Durada y Frecuencia) de la cuenca para diferentes periodos de retorno.

h(5) h(10) h(25) h(50) h(100) h(500) h(1000) h(5000) h(10000)

BOCAY 450.602585 98.11 112.56 130.81 144.35 157.79 188.85 202.20 233.19 246.53

EL CUA 444.18502 98.79 116.78 139.51 156.37 173.11 211.78 228.41 267.01 283.62

SIUNA (LUZ MINE) 569.954791 97.54 118.14 144.17 163.49 182.66 226.96 246.00 290.21 309.23

STA. ROSA DE VENTIA 415.907104 76.56 92.55 112.76 127.75 142.64 177.03 191.81 226.13 240.90

YAMALES 464.394751 62.43 74.45 89.64 100.91 112.10 137.95 149.06 174.86 185.96

ZINICA 507.588422 108.58 121.76 138.42 150.78 163.05 191.39 203.58 231.87 244.04

H= 467.263661 87.9137163 101.836446 119.427889 132.477936 145.43204 175.366345 188.235717 218.105318 230.960728

Gumbel para diferentes tiempos de recurrenciasESTACION PMP (mm)

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45

Fig. 41 Curvas Precipitación Duración y Frecuencia (PDF) - cuenca Río Bocay

Fig. 42 Curvas Intensidad Duración y Frecuencia (IDF) - cuenca Río Bocay

En las Figuras 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 y 50 se reportan los hietogramas sintéticos para lluvias con

tiempo de recurrencia respectivamente de 5, 10, 25, 50, 100, 500, 1000, 5000 y 10000 años.

De estos hietogramas serán escogidos aquellos que son más representativos para la implementación del

modelo hidrológico orientado a la implementación del SAT.

0

50

100

150

200

250

1 6 11 16 21

h(m

m)

t (horas)

Curvas PDF por diferentes tiempo de recurrencia

h(5)

h(10)

h(25)

h(50)

h(100)

h(500)

h(1000)

h(5000)

h(10000)

0

20

40

60

80

100

120

140

1 6 11 16 21

h(m

m)

t (horas)

Curvas IDF por diferentes tiempo de recurrencia

h(5)

h(10)

h(25)

h(50)

h(100)

h(500)

h(1000)

h(5000)

h(10000)

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46

Fig. 43 Hietograma para Tr = 5 años


0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

0 20000 40000 60000 80000 100000

h (

mm

)

t (sec)

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

0 20000 40000 60000 80000 100000

h (

mm

)

t (sec)

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47



0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0 20000 40000 60000 80000 100000

h (

mm

)

t (sec)

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

0 20000 40000 60000 80000 100000

h (

mm

)

t (sec)

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48



0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

0 20000 40000 60000 80000 100000

h (

mm

)

t (sec)

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

0 20000 40000 60000 80000 100000

h (

mm

)

t (sec)

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49



0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

0 20000 40000 60000 80000 100000

h (

mm

)

t (sec)

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

0 20000 40000 60000 80000 100000

h (

mm

)

t (sec)

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50


6. Investigación de campo

Para tener un mayor conocimiento del Río, se decidió realizar una actividad de campo donde en la primera

fase se realizó un rápido recorrido del Río desde Ayapal hasta San Andrés. Durante esta fase, se

identificaron algunas características peculiares del Río referentes a las peculiaridades hidráulicas,

morfológicas, geológicas, de transporte solido etc.

En particular, se pudo constatar que el Río se encuentra bien encajonados entre laderas de 3-8 m o más

(Foto 2 y 3), que tiene un ancho variable entre los 50 y los 80 m; que el transporte solido es muy limitado y

que el material transportado es de pequeño tamaño. Este último aspecto hace presuponer que la velocidad

media de la corriente, también en temporadas con caudal mucho más alto de lo actual, si se exceptúan las

zonas de las rápidas donde la velocidad media de la corriente puede estar por encima del metro por

segundo, se mantenga dentro de un rango variable entre 0.5 m/s y 1 m/s.

Sin embargo estas consideraciones de carácter general deberán ser validadas por los resultados de aforo a

realizarse en condiciones de caudal del Río diferentes de las condiciones encontradas durante la

investigación de campo.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

0 20000 40000 60000 80000 100000

h (

mm

)

t (sec)

Prep Consulting


51

Foto 2 Río Bocay entre Amak y San Andrés

Foto 3 Río Bocay en YapuWas

Durante la primera fase de la actividad de campo se trató también de identificar cuales hubieran podido ser

las secciones de control más adecuadas para la implementación del sistema de monitoreo y alerta.

La segunda parte de la actividad de campo fue orientada hacia tres aspectos fundamentales:

Prep Consulting


52

1) La identificación de las secciones hidráulicas de control más adecuadas para la implementación del SAT

y el aforo de las mismas;

2) El levantamiento topográfico de dichas secciones de control y de una sección hidráulica característica

para cada comunidad;

3) La identificación de los efectos ocasionados por eventos históricos ocurridos.

Los primeros dos puntos se relacionan a la necesidad que la implementación de un modelo hidrológico-

hidráulico implica el conocimiento de las reales condiciones del Río referentes a sus características

hidráulicas, morfológicas, geológicas, de transporte solido etc.

Los parámetros generales para identificar las secciones de control fueron:

• un instrumento cada 30-100 km;

• un instrumento cada confluencia importante;

• la sección de control debe ser preferiblemente en correspondencia de un tramo recto del río;

• el lugar de instalación debe ser representativo del tramo de río a lo cual se refiere;

• el sitio de instalación debe estar suficientemente protegidos contra fenómenos de erosión

significativa;

• la selección del sitio debe tener en cuenta la ubicación de las comunidades;

• el lugar de instalación debe ser de fácil acceso para garantizar las actividades de monitoreo y la de

instalación y mantenimiento;

• el sitio debe estar protegidos contra robos y vandalismo.

Bajo estas condiciones se escogieron seis secciones de control en correspondencias de las comunidades de

Tunawalang, Sakara Asang, Boca de Wina, Britput Was, Pulu Was y Peñas Blanca. En la Figura 51 se reporta

la ubicación de las secciones de control y de las comunidades objeto de la investigación.

En cada una de las secciones de control, en la segunda fase del trabajo de campo, se realizó un aforo para

determinar los valores de velocidad media y de caudal. Además para estos sitios específicos se realizó un

levantamiento topográfico de tres secciones transversales de las cuales una en correspondencia de la

sección de aforo, una inmediatamente agua arriba y una inmediatamente agua abajo a la sección de aforo.

Para las comunidades donde no se establecieron secciones de control, fue realizado el levantamiento

topográfico de una sección transversal significativa.

La información topográfica levantada ha sido utilizada para la implementación geométrica del modelo de

simulación hidráulica mientras que los resultados de los aforos han sido utilizados para una primera

calibración del mismo.

La identificación de los efectos ocasionados por eventos históricos ocurridos fue realizada además a través

una encuesta que pretendía, a partir del conocimiento histórico de los pobladores, identificar cual eran las

áreas que habían sido inundadas y para cuales eventos específicos.

Esta investigación evidenció que las comunidades han sido principalmente afectadas por eventos

particularmente extremos como fue el Huracán Felix y el Huracán Mitch. En particular para este último

evento la encuesta evidenció que las inundaciones en la parte baja del Río Bocay no fueron ocasionadas por

un desbordamiento del Río sino más bien por alguna interferencia entre el Río Coco y el Río Bocay.

Además, en el caso de la comunidad de Amak, fue señalado que la comunidad viene afectada

principalmente por el Río Amak que es un afluente en derecha hidráulica del Río Bocay. Estos aspectos han

sido objeto de particular atención en el análisis de los resultados obtenidos por el modelo hidráulico y la

implementación del SAT.

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53

Fig. 52 Secciones de Control y comunidades involucradas en el SAT (Elaboración Propia)

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54

6.1. Análisis de la información de campo levantada

Los resultados obtenidos desde la campaña de aforos indican que en las secciones hidráulicas de control, la

velocidad media de la corriente en temporada de estiaje se mantiene en un rango de 0.15-0.50 m/s.

En la Tabla 17 se reportan los valores de la velocidad media medida en cada una de las secciones de control.

Tab. 17 Velocidad media en las secciones de aforo (Elaboración INETER)

Sección de Control V1med (m/s) V2med (m/s)

SakaraAsang 0.206 0.232

BritputWas 0.300 0.302

PuluWas 0.150 0.156

Tunawalang 0.445 0.471

Boca de Wina 0.165 0.168

Peñas Blanca 0.215 0.217

Estos resultados representan el límite inferior que la velocidad de la corriente puede alcanzar en el río. Para

conocer el límite superior de la velocidad de la corriente en cada una de las secciones de control, será

necesario realizar diferentes aforos para diferentes condiciones de caudal.

Esta actividad permitirá además, definir la curva real de gasto de cada una de la sección de control que, a

sus veces, podrán ser utilizadas para una mejor calibración del modelo hidráulico ya implementado.

El levantamiento topográfico realizado ha sido limitado al mínimo indispensable para implementar el

modelo hidráulico, considerando las limitantes de tiempo y recurso.

Sin embargo la información levantada no es suficiente para realizar un mapa de las áreas inundables (mapa

de peligrosidad) suficientemente realístico.

Se intentó sobrepasar esta limitante tratando de integrar la información topográfica levantada con el

modelo digital de elevación (DEM). Sin embargo, se observó que los límites del modelo digital del terreno

disponible (Aster con malla 30 m x 30 m), el limitado número de secciones topográficas y la ubicación de las

comunidades son incongruentes entre ellas. Por lo tanto, ir a definir un campo de inundación, obtenido a

partir del modelo hidráulico implementado utilizando las secciones topográficas y plasmar este resultado

dentro el modelo digital del terreno, podría llevar a una representación del campo de inundación

equivocada en el sentido que el resultado del análisis podría dar áreas indudables que en la realidad no lo

son y por lo contrario áreas no inundables que en la realidad lo son. Por lo tanto un mapa de áreas

inundables con estas limitantes podría llevar a la toma de decisiones equivocadas.

Para entender este aspecto a continuación se reporta un ejemplo.

KuduWas

El análisis hidráulico que utiliza las secciones topográficas indica que la comunidad se ve afectada cuando el

caudal supera la cota de 183 m s.n.m.m. Sin embargo si plasmamos esta información sobre el modelo

digital del terreno encontramos que la comunidad se vería afectada para valores de caudal con niveles que

se encuentran por encima de los 200.5 m s.n.m.m.

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55

La Figura 52 representa en el detalle el área inundable en correspondencia de KuduWas por una cota del

nivel hídrico de 200.5 m s.n.m.m.

Si se comparan la sección transversal obtenida desde el DEM en correspondencia del levantamiento

topográfico realizado (Fig. 53) con el levantamiento topográfico de KuduWas (Fig. 54) se observa una

incongruencia consistente tanto en la planimetría así como en la altimetría.

En particular el fondo álveo en el DEM está indicado a la cota 200 m s.n.m.m. y el levantamiento

topográfico, más detallado, indica que el fondo álveo se encuentra a una cota de 174 m s.n.m.m.

Mientras que el ancho del río, según el DEM es de 300 m y según el levantamiento topográfico es de 40 m.

Estas diferencias son consistentes para ir a definir, a escala de comunidad, un campo de inundación

detallado.

Las razones de estas incongruencias son debidas a las limitaciones del DEM que se acentúan notablemente

en zonas de planicie.

Para poderlas resolver sería necesario realizar una campaña de levantamiento topográfico mucho más

detallada y mucho más costosa.

Desde estas limitaciones se tomó la decisión que el estudio hidrológico e hidráulico será implementado sin

ser acompañado por un mapa de áreas inundables que además no influye en la implementación y

funcionamiento del SAT.

Cabe destacar también que, aunque el DEM presenta limitaciones a pequeña escala, a escala de cuenca ha

permitido hacer algunas consideraciones que justifican ciertos aspectos que han sido evidenciados en la

encuesta de campo y que no han sido evidenciados por el modelo de simulación hidráulica.

En particular, desde la recopilación de las encuestas, sobresalió que durante el Mitch, la población local

observaba un remanso del Río Coco hacia el Río Bocay y que la comunidad de Amak se ve mayormente

afectada por el Río que lleva el mismo nombre.

Prep Consulting


56

Fig. 53 Campo de inundación a partir del DEM para una cota en KuduWas de 200.5 m s.n.m.m.

Sección topográfica

levantada

Blue-line (Talweg del Río

obtenido a partir del DEM)

Comunidad

Áreas Inundables

Prep Consulting


57

Fig. 54 Sección transversal obtenida desde el DEM en correspondencia del levantamiento topográfico de KuduWas

Fig. 55 Levantamiento topográfico de KuduWas

7. Modelo hidrológico e hidráulico

7.1. Modelo hidrológico

La falta absoluta de datos hidrométricos a lo largo del tramo del Río Bocay que se está estudiando requiere

que el hidrograma de diseño, en correspondencia de las secciones de control de las distintas comunidades,

sea estimado utilizando la relación precipitación-escorrentía. Se reproduce, a través de un modelo

hidrológico, el hidrograma de crecida cuya caudal máximo, llamado caudal de diseño, se determina por una

precipitación desconocida de duración al menos igual a la duración crítica de la cuenca, asumiendo que la

escorrentía base es insignificante respecto a lo de la crecida.

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58

La estimación de los caudales se lleva a cabo mediante la aplicación de un modelo numérico que simula los

procesos de precipitación-escorrentía (Modelo SCS-CN) y la propagación de las crecidas en la red fluvial

(modelo de Muskingum).

El área total de la cuenca se divide en 6 sub-cuencas, basadas en la red hidrográfica y la presencia de dos

afluentes principales (Cano de Wina y Amak), con el fin de reconocer con suficiente precisión la variabilidad

temporal de la respuesta hidrológica de la cuenca a las precipitaciones que se consideran uniformes debido

a la falta de información histórica específica.

Hec-hms (3.3)

HEC-HMS es un software libre desarrollado por el Cuerpo de los Ingenieros del Ejército de los EE.UU. que

implementa un modelo hidrológico conceptual, integral y concentrado. El flujo de agua en cada sub-cuenca

es simulado mediante el modelo del Numero de Curva (Curve Number, CN). Este parámetro se estima en

parte por las características geo-edafológicas de las cuencas y en parte es necesariamente sujeto a la

calibración.

Fig. 56 Esquema hidrológico del Río Bocay

Tab. 18 Tamaño de las sub-cuencas

CUENCA Área [km2]

Bocay_upstream 1200

Wina 366

Bocay_up_middle 300

Amaka 610

Bocay_down_middle 360

Bocay_downstream 124

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59

Evento de julio 1978. El único evento de inundación significativo para ser utilizado para la

verificación/calibración del modelo está representado por la inundación de 1978. Este evento se registró

tanto en términos de precipitación así como en términos de escorrentía en Uruskirna. Aunque los datos de

medición diaria no ofrecen una posibilidad de simulaciones detalladas, el control del modelo todavía se

puede realizar de una manera aceptable.

Como se puede observar, una suficiente exactitud de la simulación se consigue mediante la imposición de

un valor de CN de 90. Este valor puede considerarse representativo de una condición de alta saturación de

los suelos.

En la Figura 56 se reporta el hietograma utilizado para la implementación del modelo mientras que en la

Tablas 19 y 20 se reportan los parámetros de entrada del modelo hidrológico.

En la Figura 57 se reportan los hidrogramas obtenidos por el modelo de simulación hidrológica para el

evento del 1978, mientras en la Tabla 21 se reportan los valores de caudal pico simulados y medido.

Como se puede observar, hay una muy baja diferencia entre los valores de caudales medidos y simulados

en Uruskirna lo que garantiza una calibración suficientemente valida del modelo hidrológico a pesar de las

limitantes debidas a las informaciones de base.

Fig. 57 Hietograma sintético de precipitación obtenida por el Método de Chicago

Tab. 19 Parámetros del modelo de escorrentía

Cuenca Initial abstraction Número de Curva % impervious

Bocay_upstream 5 90 0.0

Wina 5 90 0.0

Bocay_down_middle 5 90 0.0

Amaka 5 90 0.0

Bocay_downstream 5 90 0.0

Bocay_up_middle 5 90 0.0

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60

Tab. 20 Parámetros del modelo Muskingum para propagación de crecidas

Cuenca Longitud

[m]

Pendiente

medio [%] Manning Forma

Anchura

[m]

Pendiente de las

orillas [%]

Reach_upstream 30’000 0.0050 0.030 Trapezoide 30 3

Reach_up_middle 35’000 0.0010 0.030 Trapezoide 50 5

Reach-down_middle 30’000 0.0005 0.045 Trapezoide 60 7

Reach-downstream 9’000 0.0015 0.045 Trapezoide 75 10

Fig. 58 Hidrograma de escorrentía (T vs Q [m3/s])

Tab. 21 Caudal pico de escorrentía superficial

Secciones Caudal pico simulado

[m3/s] Caudal pico medido

[m3/s]

Tunawalan 340

Wina 180

Boca de wina 480

Amaka 240

Amak 660

Uruskirna 680 770

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

15/7 16/7 17/7 18/7 19/7 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7

descarga bocay en tunawalan

descarga wina en Boca de wina

descarga bocay en Boca de wina

descarga amaka en amak

descarga bocay en amak

descarga bocay en uruskirna

descarga mesurada bocay en uruskirna

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61

7.2 Modelo hidráulico

Hec-ras (3.1.1)

Se utilizó el software HEC-Ras 3.1.1, un código de cálculo libre desarrollado por el Cuerpo de los Ingenieros

del Ejército de los EE.UU. que implementa el modelo hidráulico de la moto variada unidimensional

descripta por las ecuaciones de De Saint Venant. La integración de las ecuaciones es a través de un

esquema numérico de diferencias finitas.

qt

A

x

Q=

∂

∂+

∂

∂ ecuación de continuidad

∂

∂−−=

∂

∂

∂+

∂

∂

x

hjiAg

A

Q

tt

Q2

ecuación del moto

dónde:

x= abscisa curvilínea a lo largo del eje del curso de agua;

t = tiempo; Q = caudal;

A = área hidráulica; i = pendiente del fondo;

j = cadente energética; h = tirante hidráulico;

g = aceleración terrestre.

En la Figura 58 se reporta el esquema geométrico del rio Bocay y sus afluentes principales implementado

para la simulación hidráulica, mientras la Tabla 22 reporta los parámetros geométricos e hidráulicos

utilizados en el modelo.

Fig. 59 Hec-Ras - Geometría del Río Bocay y afluentes principales

Prep Consulting


62

Tab. 22 Parámetros geométricos e hidráulicos utilizados (la rugosidad es un valor bibliográfico que no está sujeto a

la calibración por falta de verificación de datos)

Sub - Cuenca Longitud

[m]

Pendiente medio

[%] Manning

Ancho del rio

[m]

Reach_up_middle 35’000 0.0010 0.025/0.035 50

Reach-down_middle 30’000 0.0005 0.040/0.050 60

Reach-downstream 9’000 0.0015 0.040/0.050 75

Para las simulaciones de flujo uniforme, se asumieron las siguientes condiciones de borde:

� caudal en el cauche en cada tramo;

� altura del nivel de agua en la sección abajo: flujo uniforme o altura supuesta del Río Coco.

7.2.1. Verificación de los datos de aforos 2013

Las indicaciones procedentes de la campaña de medición realizada por INETER (marzo 2013) ofrecen la

posibilidad de una verificación del modelo hidráulico en términos de los niveles hidrométricos simulados.

Los resultados obtenidos por el modelo de simulación hidráulica no difieren mucho de los resultados

medidos (Tab. 23). Sin embargo se está simulando una situación de estiaje que no permite realizar una

calibración consistente de los parámetros hidráulicos del modelo, ya que el uso específico se pretende que

el modelo, en el presente estudio, simule las condiciones de crecida.

Tab. 23 Comparación aforos medidos y simulados

Nombre Q [m3/s] H [m] h_SIM [m]

Tunawalang 5.9 0.42 0.49

Silamplanta

Sakara Asang 6.3 0.97 1

Wisuh

Kiuhsy

Yapuwas

Kudah Was

Boca de Wina 9.4 1.65 1.56

Ahsa Was

Nawah Was

Kayayawas

Britput Was 13.6 1.15 0.93

Amak

Samaska

Peñas Blancas 16.4 1.67 1.14

Puluwas 3.6 1.38 2.84

Prep Consulting


63

7.2.2. Comparación con los datos del evento 1978

La simulación para el evento del 1978 se lleva a cabo con el único propósito de verificar el correcto

funcionamiento del modelo con los únicos datos medidos disponibles.

En tal sentido a través del modelo de simulación hidrológica se han definido los valores de caudal a

utilizarse en el modelo de simulación hidráulica. En la Tabla 24 se sintetizan los valores de caudal obtenidos

por la simulación hidrológica para cada una de las comunidades involucradas en el SAT.

Para averiguar los eventuales efectos de remanso que puede ocasionar el Río Coco hacia el Río Bocay la

simulación hidráulica ha sido realizada bajo dos condiciones de borde distintas: la primera que el Río Coco

no tenga ninguna influencia en el comportamiento del Río Bocay y la segunda haciendo la hipótesis de una

crecida de 10 m del Río Coco lo que produce un remanso hacia el Río Bocay.

Los perfiles de crecida que se obtienen (Figg. 59 y 60) muestran que la inundación de 1978 no ha

producidos efectos significativos a lo largo del Río Bocay. Esta situación parece ser confirmada por la falta

de información histórica sobre posibles inundaciones.

Además como se puede ver en el perfil de Figura 60, el remanso del Río Coco no es muy significativo.

Tab. 24 Caudales obtenidos a través del modelo de simulación hidrológica para el evento del mes de julio del 1978 y

que se han utilizados en la simulación hidráulica

Nombre Q [m3/s]

Tunawalang 530

Silamplanta 530

Sakara Asang 530

Wisuh 530

Kiuhsy 530

Yapuwas 530

Kudah Was 530

Boca de Wina 1030

Ahsa Was 1030

Nawah Was 1030

Kayayawas 1030

Britput Was 1030

Amak 1060

Samaska 1060

Peñas Blancas 1060

Puluwas 390

Prep Consulting


64

Fig. 60 Perfiles de crecida (evento julio de 1978)

Fig. 61 Perfiles de crecida (evento julio de 1978) con hipótesis de crecida del Río Coco (h=10 m)

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000130

140

150

160

170

180

190

200

210

Main Channel Distance (m)

Ele

va

tio

n (

m)

Legend

EG PF 1

WS PF 1

Crit PF 1

Ground

LOB

ROBsa

ma

ska

am

ak d

ow

n

bri

tpu

twa

s d

ow

n

ka

ya

ya

wa

s

na

wa

hw

as

ah

sa

wa

s

bo

ca

de

win

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ow

n

ku

du

wa

s

ya

sp

uw

as

kiu

hsy

wis

uh

sa

ka

ra_

asa

ng

_d

ow

n

sila

mp

lan

ta

tun

aw

ala

n_

do

wn

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000130

140

150

160

170

180

190

200

210


Ele

va

tio

n (

m)

Legend

EG PF 1

WS PF 1

Crit PF 1

Ground

LOB

ROB

sa

ma

ska

am

ak d

ow

n

bri

tpu

twa

s d

ow

n

ka

ya

ya

wa

s

na

wa

hw

as

ah

sa

wa

s

bo

ca

de

win

a d

ow

n

ku

du

wa

s

ya

sp

uw

as

kiu

hsy

wis

uh

sa

ka

ra_

asa

ng

_d

ow

n

sila

mp

lan

ta

tun

aw

ala

n_

do

wn

Prep Consulting


65

7.2.3. Calculo de los umbrales de alerta

El primer paso para calcular los umbrales de alerta hidrométrica es la definición de las situaciones de riesgo

a escala comunitaria, basada en la geometría de tramos fluviales estudiados y las posiciones de los

elementos expuestos de la comunidad (hogares).

Dada la geometría del cauce, lo que se necesita es estimar la variación de escorrentía mediante el modelo

hidráulico. De esta manera, es posible asociar a cada nivel crítico el caudal crítico correspondiente.

Por último, con el fin de tener un marco coherente de caudales que transitan en el cauce del río, al menos

en los diferentes tramos homogéneos identificados en el esquema hidrológicos, es necesario identificar una

serie de eventos de diseño, que se definen en función de la precipitación esperada con asignado tiempo de

retorno (Tr), y evaluar por consiguiente, la serie de perfiles de crecida relacionados a estas precipitaciones a lo

largo del Río Bocay.

De esta manera es posible detectar la presencia de posibles correlaciones entre los niveles de las secciones

agua arriba y la aparición de las condiciones críticas en las secciones agua abajo y aumentar la eficacia de la

alerta hidrométrica a lo largo de todo el Río Bocay.

Definición de los datos pluviométricos

Se construyó, a partir de las elaboraciones estadísticas, la máxima precipitación esperada haciendo la

hipótesis de invariancia de escala temporal. En la Figura 61 se reporta un ejemplo para el caso de

precipitación de 1 hora de duración.

Fig. 62 Máxima precipitación esperada de duración 1 hora

Sucesivamente se construyeron los hietogramas de diseño para diferentes tiempos de retorno.

En las Figuras 62, 63, 64 65 y 66 se reportan los hietogramas y las curvas de lluvia cumulada para tiempos

de retorno respectivamente de: 3, 5, 10, 50 años y PMP.

Estos hietogramas han sido utilizados en el modelo de simulación hidrológica para definir los valores de

caudal de diseño.

0

50

100

150

1 10 100 1000 10000

Tr [anni]

mas

sim

a p

iog

gia

att

esa

di d

ura

ta 1

ora

Max

pre

cip

itac

ión

es

per

ada

de

du

rad

a 1

h

Tr [años]

Prep Consulting


66

Fig. 63 Hietograma de diseño Tr = 3 años


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 7 13 19 25 31 37 43

mm

mm

/h

horas

Hietograma de diseño (Tr = 3 años)

i_chicago

P_cumulada

0

20

40

60

80

100

120

0

10

20

30

40

50

60

1 7 13 19 25 31 37 43

mm

mm

/h

horas


i_chicago

P_cumulada

Prep Consulting


67


Fig. 66 Hietograma de diseño Tr = 50 años (fase intensa huracán Mitch)

0

20

40

60

80

100

120

140

0

10

20

30

40

50

60

70

1 7 13 19 25 31 37 43

mm

mm

/h

horas


i_chicago

P_cumulada

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 7 13 19 25 31 37 43

mm

mm

/h

horas


i_chicago

P_cumulada

Prep Consulting


68

Fig. 67 Hietograma de diseño con Precipitación Máxima Probable

7.3 Resultados del modelo hidrológico

En las Figuras 67, 68, 69, 70 y 71 se reportan los resultados obtenidos por el modelo de simulación

hidrológica para los diferentes tiempos de retornos antes mencionados.

Estos resultados, y en particular los valores de caudal de pico, han sido sucesivamente utilizados en el

modelo de simulación hidráulica para definir las curvas de gasto y los valores de umbrales críticos.

0

50

100

150

200

250

300

0

20

40

60

80

100

120

140

0 6 12 18 24 30 36 42

mm

mm

/h

horas

Hietograma de diseño (PMP)

i_chicago

P_cumulada

Prep Consulting


69

Fig. 68 Hidrograma de crecida (Tr = 3 años)


0

500

1000

1500

2000

2500

16/7 17/7 18/7 19/7 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7

Cau

dal

[m

3 /s]

Fecha

Modelo de simulación hidrológica (Tr = 3 años)







0

500

1000

1500

2000

2500

16/7 17/7 18/7 19/7 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7

Cau

dal

[m

3 /s]

Fecha








Prep Consulting


70

Fig. 70 Hidrograma de crecida (Tr =10 años)


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

16/7 17/7 18/7 19/7 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7

Cau

dal

[m

3 /s]

Fecha








0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

16/7 17/7 18/7 19/7 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7

Cau

dal

[m

3 /s]

Fecha








Prep Consulting


71

Fig. 72 Hidrograma de crecida máxima probable

7.4. Resultados del modelo hidráulico

Desde la modelación hidrológica ha sido posible definir los valores de caudal de pico a utilizar en la

modelación hidráulica. La Tabla 25 resume estos caudales para las seis secciones de control y para los

tiempos de retorno escogidos para la implementación del SAT.

Tab. 25 Caudales pico [m3/s] que se utilizaron para las simulaciones hidráulicas

Secciones Tr=3 Tr=5 Tr=10 Tr=50 PMP

Tunawalan 1170 1320 1600 2200 4200

Wina 800 900 1150 1500 2800

Boca de wina 1510 1710 2060 2800 5300

Amaka 985 1110 1330 1800 6600

Amak 2000 2290 2805 3400 3400

En las Figuras 72, 73 y 74 se reporta un ejemplo de los perfiles longitudinales de crecida obtenidos por la

simulación hidráulica para tiempos de retorno respectivamente de 3, 5 y 10 años mientras que en anexo al

presente informe se reportan las curvas de gasto de cada comunidad obtenidas por la simulación

hidráulica.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

16/7 17/7 18/7 19/7 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7

Cau

dal

[m

3 /s]

Fecha

Modelo de simulación hidrológica (PMP)







Prep Consulting


72

Fig. 73 Perfil de crecida (Tr = 3 años)

Fig. 74 Perfil de crecida (Tr =5 años)

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000130

140

150

160

170

180

190

200

210


Ele

va

tio

n (

m)

Legend

EG tr:3

WS tr:3

Crit tr:3

Ground

LOB

ROBsa

ma

ska

am

ak d

ow

n

bri

tpu

twa

s d

ow

n

ka

ya

ya

wa

s

na

wa

hw

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ah

sa

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s

bo

ca

de

win

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ow

n

ku

du

wa

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ya

sp

uw

as

kiu

hsy

wis

uh

sa

ka

ra_

asa

ng

_d

ow

n

sila

mp

lan

ta

tun

aw

ala

n_

do

wn

0 20000 40000 60000 80000

140

160

180

200


Ele

va

tio

n (

m)

Legend

EG tr=5

WS tr=5

Crit tr=5

Ground

LOB

ROB

sa

ma

ska

am

ak d

ow

n

bri

tpu

twa

s d

ow

n

ka

ya

ya

wa

s

na

wa

hw

as

ah

sa

wa

s

bo

ca

de

win

a d

ow

n

ku

du

wa

s

ya

sp

uw

as

kiu

hsy

wis

uh

sa

ka

ra_

asa

ng

_d

ow

n

sila

mp

lan

ta

tun

aw

ala

n_

do

wn

Prep Consulting


73

Fig. 75 Perfil de crecida (Tr =10 años)

7.5. Análisis de los resultados de la simulación hidráulica

A partir del análisis realizado, se obtiene las siguientes indicaciones:

• los tramos que parecen más críticos son los que tienen menor pendiente: entre Kayayawas, Boca

de Wina y KuduWas;

• el remanso del Río Coco parece probable resentirse como máximo sólo en Peñas Blanca pero sin

amplificación apreciable de los efectos debido al aumento de la pendiente de Río Bocay en la

porción terminal agua debajo de Amak (se ha hecho la hipótesis de un tirante hídrico de 10 m para

el Río Coco).

• en el tramo Bocay-up_middle, no hay criticidades si no en Tunawalang donde hay 1100 m3/s y en

Boca de Wina 1200 m3/s;

• en el tramo Bocay-down_middle. Kayayawas y AshaWas son las secciones más en riesgo con

caudales respectivamente de 1200 m3/s y 1700 m3/s;

• los tramos Bocay-downstream, no están en riesgo por la dinámica del Río Bocay.

En la Tabla 26 se reportan los umbrales de alerta roja y los valores de caudales obtenidos por el modelo de

simulación hidráulica.

0 20000 40000 60000 80000

140

160

180

200


Ele

va

tio

n (

m)

Legend

EG tr=10

WS tr=10

Crit tr=10

Ground

LOB

ROBsa

ma

ska

am

ak d

ow

n

bri

tpu

twa

s d

ow

n

ka

ya

ya

wa

s

na

wa

hw

as

ah

sa

wa

s

bo

ca

de

win

a d

ow

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sila

mp

lan

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aw

ala

n_

do

wn

Prep Consulting


74

Tab. 26 Niveles y caudales críticos - Síntesis de los resultados

Sector de la Cuenca Sección Cota Alerta Roja [m s.n.m.m[

Caudal Alerta Roja [m3/s]

Tr crítico [años]

Bocay-Reach_up_middle Tunawalang 206 1100 3

Bocay-Reach_up_middle Silamplanta 201 >> 2500 > 50

Bocay-Reach_up_middle Sakara Asang 202 >> 2500 > 50

Bocay-Reach_up_middle Wisuh 194 > 2500 > 50

Bocay-Reach_up_middle Kiuhsy 198 > 2500 > 50

Bocay-Reach_up_middle Yapuwas 188 3500 > 50

Bocay-Reach_up_middle KuduWas 183 1550 10

Bocay-Reach_up_middle Boca de Wina 181 1100 3

Bocay-Reach-down_middle Ahsa Was 175 1700 5-10

Bocay-Reach-down_middle Nawah Was 172 2900 50

Bocay-Reach-down_middle Kayayawas 168 1100 3

Bocay-Reach-down_middle Britput Was 172 3750 >> 50

Bocay-Reach-down_middle Amak 168 2600 10-50

Bocay-Reach downstream Samaska 164 3600 50

Bocay-Reach downstream Penas Blancas 156 4500 > 50

Amaka Puluwas 175 >1800 > 50

Si se comparan los resultados con las indicaciones recopiladas in situ (en su mayoría sobre la base de la

memoria de los efectos del Huracán Mitch), se puede comprobar cualitativamente las indicaciones que

salen del modelo y sintetizadas en la Tabla 27.

Tab. 27 Propensión de las comunidades a ser inundadas

1 Tunawalang Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por los eventos históricos y por los resultados de la modelización hidráulica.

2 Silimplanta Comunidad no inundable o inundable en condiciones catastróficas que no pueden ser simuladas.

3 Sakara Asang Comunidad no inundable o inundable en condiciones catastróficas que no pueden ser simuladas.

4 Wisuh Comunidad no inundable o inundable en condiciones catastróficas que no pueden ser simuladas.

5 Kiuhsy Comunidad inundable. Se comprobó este resultado solamente por los eventos históricos.

6 Yapuwas Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por los eventos históricos y por los resultados de la modelización hidráulica.

7 Kudah Was Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por los eventos históricos y por los resultados de la modelización hidráulica.

8 Boca de Wina Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por los eventos históricos y por los resultados de la modelización hidráulica.

9 Ahasa Was Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por los eventos históricos y por los resultados de la modelización hidráulica.

10 Nawah Was Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por los eventos históricos y por los resultados de la modelización hidráulica.

11 Kayayawas Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por los eventos históricos y por los resultados de la modelización hidráulica.

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75

12 Britput Was Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por los eventos históricos y por los resultados de la modelización hidráulica considerando eventos extremos.

13 Puluwas Comunidad no inundable o inundable en condiciones catastróficas que no pueden ser simuladas.

14 Amak Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por los eventos históricos y por los resultados de la modelización hidráulica considerando eventos extremos.

15 Samaska Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por los eventos históricos y por los resultados de la modelización hidráulica considerando eventos extremos.

16 Peñas Blancas Comunidad inundable. Se comprobó este resultado por la modelización hidráulica considerando eventos extremos.

En particular, observamos que el modelo parece subestimar los efectos de la crecida en las secciones de

Kiushy, Yaspuwas, Britput Was, Amak y Samaska, mientras que para las otras 11 secciones las indicaciones

del modelo son coherentes con la información disponible.

Para las secciones de Kiushy y Yaspuwas, no es posible actualmente justificar lo que los comunitarios dicen,

sino asumir condiciones hidráulicas especiales y extemporáneas, como la obstrucción de la parte de la

sección hidráulica debida, por ejemplo, por transporte sólido, que pueda llevar a un incremento del tirante

hídrico y consecuentemente a una inundación. Este tipo de situaciones son puntuales y ocasionales y

completamente impredecibles. No es posible gestionar fenómenos similares dentro del modelo de

simulación hidráulica.

Para las secciones de Britput Was, Amak y Samaska, la investigación de campo evidencia que la inundación

fue causada por el Río Coco. El análisis hidráulico, sin embargo, excluye la presencia de remanso tan

importante capaz de interferir con la dinámica del Río Bocay hasta llegar a Britput Was, considerando

también que en Peñas Blancas, la comunidad más cercana a la confluencia de los Ríos Coco-Bocay, no hay

informaciones sobre efectos similares. La hipótesis más creíble es que, durante el Huracán Mitch, el Río

Coco desbordó en su derecha hidráulica, influenciando en su dinámica el tramo final del Río Bocay.

Aunque razonable, esta hipótesis no se puede sostener con un análisis puntual; lo que se requeriría, para su

comprobación es un estudio específico del Río Coco utilizando modelo digital del terreno con más alta

resolución (levantamiento lidar o topográfico de detalle).

También, para la sección de Amak, se señala que los niveles de crecida del Río Bocay podrían dar lugar a

fenómenos importantes de remanso con consecuente incremento del tirante hídrico del Río Amak. Esta

situación podría dar lugar a un desbordamiento del Río Amak aguas arriba de la comunidad de Amak.

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76

8. Conclusiones

El modelo hidrológico e hidráulico implementado permite llegar a una definición preliminar de los umbrales

de alerta. Los umbrales así determinados se consideran preliminares porque es necesario proceder a sus

calibraciones de manera iterativa todas las veces que se activa el SAT para una cualquiera situación de alerta.

Este principio es válido no solamente por el SAT del Río Bocay, sino más bien para cualquier SAT que se

quiere implementar, si se pretende tener una respuesta del sistema más adherente a la realidad.

Los resultados de la simulación evidencian que hay comunidades que no son afectadas por el

desbordamiento del Río Bocay o que se verían afectadas por valores de caudales extremadamente altos

que presuponen lluvias para tiempos de retorno muy altos (superiores a 50 años o PMP). En el detalle las

comunidades que no sufren los efectos de desbordamiento del Río Bocay son:

• Silimplanta;

• SakaraAsang;

• Wisuh;

• Kiusy;

De hecho, como puede verse desde las Figuras 75, 76, 77 y 78, los niveles de alertas nunca intersectan las

curvas de gasto correspondientes a las secciones del Río en dichas comunidades; lo que evidencia que las

comunidades están ubicadas en una posición tal que nunca se verían afectadas por cualquier incremento

del tirante hídrico del Río.

Fig. 76 Umbrales de Alerta Comunidad de Silimplanta - Controlada por Tunawalang

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77

Fig. 77 Umbrales de Alerta Comunidad de Wisuh - Controlada por SakaraAsang

Fig. 78 Umbrales de Alerta Comunidad de SakaraAsang

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78

Fig. 79 Umbrales de Alerta

Comunidad de Kiuhsy - Controlada por SakaraAsang

Estos resultados llevan a la conclusión que las comunidades arriba mencionadas pueden quedarse excluidas

del SAT del Río Bocay.

En YapuWas, los umbrales de alerta (Fig. 79) indican que la comunidad podría ser afectada (alerta roja) por

valores de caudales del orden de 3750 m3/s, que son valores muy poco probables siendo que se pueden

verificar solamente por eventos con tiempo de recurrencia superiores a los 50 años.

Un razonamiento análogo se puede hacer también para la comunidad de BritputWas (Fig. 80) y para la

comunidad de PuluWas (Fig. 81).

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79

Fig. 80 Umbrales de Alerta Comunidad de YapuWas - Controlada por SakaraAsang

Fig. 81 Umbrales de Alerta Comunidad de BritputWas

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80

Fig. 82 Umbrales de Alerta Comunidad De PuluWas

Para las comunidades de Amak y Samaska, aunque la modelización hidrológica e hidráulica indica que

dichas comunidades pueden ser afectadas por valores de caudales muy altos y por lo tanto por eventos

raros, las encuestas de campo han evidenciados que dichas comunidades han sido afectadas por eventos

históricos y en particular por el Huracán Mitch.

Los resultados de la encuesta de campo y la falta de una comprobación de estos resultados en el modelo de

simulación hidrológica e hidráulica ha llevado la investigación a analizar otros aspectos.

En particular, los resultados de la encuesta evidenciaban que durante el Mitch se ocasionó un remanso del

Río Coco hacia el Río Bocay y que este particular fenómeno fue lo que provocó los fenómenos de

inundaciones en la parte baja de la cuenca del Río Bocay.

La simulación hidráulica realizada para el evento del 1978, haciendo la hipótesis de un incremento del

tirante hídrico del Río Coco de 10 m, excluye esta posibilidad (Fig. 82).

Fig. 83 Perfil de avenida (evento del mes de julio 1989) - hipótesis de Río Coco en avenida (h = 10 m)

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000130

140

150

160

170

180

190

200

210


Ele

vation (

m)

Legend

EG PF 1

WS PF 1

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Ground

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kiu

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sakara

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sila

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tunaw

ala

n_dow

n

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81

Se observa que dar por cierto que el fenómeno del remanso del Río Coco hacia el Río Bocay implica un

análisis hidráulico de toda la cuenca del Río Coco hasta la confluencia con el Río Bocay que ésula del

alcance de dicha investigación.

Sin embargo dando por cierto que el remanso del Río Coco no puede incidir en las inundaciones de dichas

comunidades, fueron investigados otros aspectos que también deberían ser validados por una investigación

hidráulica de toda la cuenca del Río Coco hasta la confluencia con el Río Bocay.

En el detalle, si se observa la disposición en planimetría (Fig. 83) del Río Coco y del Río Bocay después de

Amak se puede observar que los dos ríos se acercan mucho el uno hacia el otro y morfológicamente los dos

ríos son separados por un promontorio que degrada hacia la confluencia pasando por una altura media de

25 m en Amak a una altura media de 12 m en Samaska (Figg. 84 y 85).

Esta condición orográfica hace presuponer que los efectos observados por los pobladores de las

comunidades de Amak y Samaska durante el Mitch fue un desbordamiento en derecha hidráulica del Río

Coco que invadió el cauce del Río Bocay.

Estos efectos no pueden ser controlados por el SAT del Río Bocay a través la sección de control de

BritputWas; sin embargo pueden ser controlados localmente por las mismas comunidades de Amak y

BritputWas.

Fig. 84 Planimetría del Río Coco y Bocay en proximidad de la confluencia

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82

Fig. 85 Sección Transversal en Amak

Fig. 86 Sección Transversal en Samaska

Además Amak presenta otra singularidad evidenciada en este caso por el modelo de simulación hidráulica.

Cuando el tirante hídrico en el Río Amak sobrepasa la cota medida en PuluWas de 165 m s.n.m.m. (Fig. 87),

es muy probable que el Río Bocay se encuentra en avenida y remanse hacia el Río Amak impidiendo a este

ultimo de desembocar en el Río Bocay.

Fig. 87 Umbrales de Alerta Comunidad de Amak - Controlada por PuluWas

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83

Este fenómeno determina que el Río Amak busque otra salida y un análisis de la morfología (Fig. 87) indica

que el Río, con muy alta probabilidad, pueda afectar la comunidad de Amak porque la encuentra en su

nueva salida.

Fig. 88 Planimetría y perfil Longitudinal del Río Amak en correspondencia de la confluencia con el Río Bocay

Estas consideraciones llevan a la conclusión que es de fundamental importancia para el SAT definir los

umbrales de Alerta de Amak a través la sección de control de PuluWas (Fig. 86).

Para todas las otras Comunidades valen los criterios generales de alerta descriptos en el documento que

detalla el SAT y su protocolo de funcionamiento.

A continuación se reportan los umbrales de alertas que han sido definidos para estas comunidades y que

serán retomados en el SAT.

Fig. 89 Umbrales de Alerta Tunawalang

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84

Fig. 90 Umbrales de Alerta KudaWas controlada por SakaraAsang

Fig. 91 Umbrales de Alerta Boca de Wina

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85

Fig. 92 Umbrales de Alerta AhasaWas controlada por Boca de Wina

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86

Fig. 93 Umbrales de Alerta NawahWas controlada por Boca de Wina

Fig. 94 Umbrales de Alerta KayayaWas controlada por Boca de Wina

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87

Fig. 95 Umbrales de Alerta Amak controlada por BritputWas

Fig. 96 Umbrales de Alerta Peñas Blanca

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88

Fig. 97 Umbrales de Alerta Samaska controlada por BritputWas

En la Tabla 28 se reporta el resumen de los umbrales de alerta por cada comunidad.

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89

Tab. 28 Resumen Umbrales de Alerta por cada comunidad

9. Recomendaciones

La investigación realizada ha permitido definir los umbrales de alerta para cada comunidad.

Hay que considerar estos umbrales como experimental, siendo que las informaciones de base disponibles

(hidrológica, hidráulica, morfológica, topográficas etc.) no era muy consistente.

Esta condición de base lleva a la necesidad que los operadores del SAT, en particular INETER, deberán

afinar los umbrales así definidos a medida que el SAT entre en función, comprobando los efectos reales con

los efectos identificados y definidos en esta investigación.

Esta actividad complementada con las actividades de aforo, necesarias en las secciones de control,

permitirán ajustar las curvas de gasto teóricas, calculadas con el modelo de simulación hidráulica, a las

curvas reales de gasto de cada una de estas secciones.

La investigación ha evidenciado que existen algunos aspectos por los cuales es necesario realizar una

investigación a la escala de la cuenca del Río Coco. En particular esta investigación es necesaria para definir

con exactitud la interferencia que existe entre el Río Coco y el Río Bocay en correspondencia de la

confluencia.

Alerta Roja [m] Caudal [m3/s] Alerta Amarilla -6h [m] Caudal [m3/s] Alerta Verde [m] Caudal [m3/s]

1 Tunawalang 206 1100 205 700 204 450

2 - - - - - -

2 Silimplanta 201 >>2500 - - - -

3 Sakara Asang 202 >>2500 - - - -

4 - - - - -

5 - - - - - -

6 196.5 3800 193.8 1650 190.1 700

7 193.5 1550 192 1000 189.6 500

4 Wisuh 194 >2500 - - - -

5 Kiuhsy 198 >2500 - - - -

6 Yapuwas 188 3500 184.9 1650 181.9 700

7 Kudah Was 183 1550 181 1000 178 500

8 Boca de Wina 181 1100 179 750 176 370

9 182.4 1700 180.8 1100 177.7 600

10 184.8 2900 183.5 2000 180 950

11 181.4 1100 179.5 800 175.8 300

9 Ahasa Was 175 1700 172.5 1100 169.9 600

10 Nawah Was 172 2900 170.3 2000 167.5 950

11 Kayayawas 168 1100 166.4 800 163.4 300

12 Britput Was 172 3750 169.5 2700 166.3 1350

14 169.3 2600 167.5 1650 165.5 1100

15 171.5 3600 169.8 2900 167.8 1750

13 Puluwas 175 >1800 - - - -

14 168 1350 165 350 163 200

14 Amak 168 2600 164.7 1650 161.7 1100

15 Samaska 164 3600 162.5 2900 159.5 1750

16 Peñas Blancas 156 4500 154.5 3350 151.5 1750

influecia remanso del bocay por avenida del bocay agua arriba de amak

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90

A través de esta investigación podría ser posible identificar los efectos de los dos ríos en las comunidades

que se encuentran agua debajo de Amak y mejor definir los umbrales de alerta del SAT para estas

comunidades.

La información de base disponible no ha permitido definir con certidumbre los campos de inundación a lo

largo del Río Bocay. Sin embargo la metodología adoptada garantiza el perfecto funcionamiento del SAT

tanto a nivel central (gestionado por INETER) así como a nivel local (cada comunidad gestiona su alerta).

Este último aspecto garantiza, además de la redundancia del SAT, un aspecto muy importante que es la

sostenibilidad del SAT mismo.

En este sentido el SAT así pensado, si gestionado a nivel comunitario, es sustentable siendo que no necesita

de gasto de gestión y manutención del mismo.

Mientras que si gestionado a nivel central (INETER) su sostenibilidad está relacionada a los gastos mínimos

anuales referentes a las actividades de aforo y a las actividades de gabinete para afinar las curvas de gasto y

a las actividades de recolección y recopilación de las informaciones hidrométricas en las secciones de

control.

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91

ANEXO: CURVAS DE GASTO OBTENIDAS POR EL MODELO DE SIMULACIÓN HIDRÁULICA

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92

200

202

204

206

208

210

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

TUNAWALANG

187

189

191

193

195

197

199

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

SILAMPLANTA

185

187

189

191

193

195

197

199

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

SAKARA ASANG

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93

181

183

185

187

189

191

193

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

WISUH

179

181

183

185

187

189

191

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

KIUHSY

176

178

180

182

184

186

188

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

YAPUWAS

Prep Consulting


94

174

176

178

180

182

184

186

188

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

KUDAH WAS

170

172

174

176

178

180

182

184

186

188

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

BOCA DE WINA

163

165

167

169

171

173

175

177

179

181

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

AHSA WAS

Prep Consulting


95

160

162

164

166

168

170

172

174

176

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

NAWAH WAS

158

160

162

164

166

168

170

172

174

176

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

KAYAYAWAS

158

160

162

164

166

168

170

172

174

176

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

BRITPUT WAS

Prep Consulting


96

154

156

158

160

162

164

166

168

170

172

174

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

AMAK

148

150

152

154

156

158

160

162

164

166

168

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

SAMASKA

143

145

147

149

151

153

155

157

159

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

PEÑAS BLANCA

Prep Consulting


97

143

145

147

149

151

153

155

157

159

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

PEÑAS BLANCA

159

161

163

165

167

169

171

173

175

0 1000 2000 3000 4000

Co

ta [

m s

.n.m

.m.]

Caudal [m3/s]

PULUWAS

remanso río bocay

informe estudio hidrológico y hidráulico

Documents