UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE QUITO · En aplicación a lo determinado en la Ley de...
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
SEDE QUITO
CARRERA:
INGENIERÍA AMBIENTAL
Trabajo de titulación previo a la obtención del título de:
INGENIERA AMBIENTAL
TEMA:
DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL BALANCE HÍDRICO Y ANÁLISIS
DE LAS RELACIONES PRECIPITACIÓN Y ESCORRENTÍA DE LA
.
AUTORA:
FANNY CRISTINA OJEDA GARCÍA
TUTOR:
EDWIN RODRIGO ARIAS ALTAMIRANO
Quito, julio del 2017
MICROCUENCA DEL RIO BLANCO - PROVINCIA DE SANTO DOMINGO
DE LOS TSÁCHILAS
CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR
Yo Fanny Cristina Ojeda García, con documento de identificación N° 0201775715,
manifiesto mi voluntad y cedo a la Universidad Politécnica Salesiana la
titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de que soy autora del trabajo
de titulación intitulado: “Determinación Experimental del Balance Hídrico y Análisis
de las Relaciones Precipitación y Escorrentía de la Microcuenca del Río Blanco -
Provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas”, mismo que ha sido desarrollado
para optar por el título de: Ingeniera Ambiental, en la Universidad Politécnica
Salesiana, quedando la Universidad facultada para ejercer plenamente los
derechos cedidos anteriormente.
En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en mi condición
de autora me reservó los derechos morales de la obra antes citada. En
concordancia, suscribo este documento en el momento que hago entrega del
trabajo final en formato impreso y digital a la Biblioteca de la Universidad
Politécnica Salesiana.
..................................................
Nombre: Fanny Cristina Ojeda García
Cédula: 0201775715
Fecha: Julio del 2017
DECLARATORIA DE COAUTORÍA DEL DOCENTE TUTOR
Yo Edwin Rodrigo Arias Altamirano, declaro que bajo mi dirección y asesoría fue
desarrollado el Trabajo Experimental, “Determinación Experimental del Balance
Hídrico y Análisis de las Relaciones Precipitación y Escorrentía de la Microcuenca
del Río Blanco - Provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas” realizado por Fanny
Cristina Ojeda García, obteniendo un producto que cumple con todos los requisitos
estipulados por la Universidad Politécnica Salesiana, para ser considerados como
trabajo final de titulación.
Quito, julio del 2017
……………………………..
Edwin Rodrigo Arias Altamirano
Cédula de identidad
1710165869
DEDICATORIA
Con infinita gratitud a mi DIOS, por cada lección impartida, quise ganarle al tiempo
y fue el tiempo quien me gano ahora sé, que el tiempo DIOS es perfecto.
El presente trabajo se lo dedico a mi familia, especialmente a mis amados padres
Fanny García y Bolívar Ojeda, por ser el pilar fundamental de mi vida por el apoyo
durante este camino.
A mis queridos hermanos Jenny y Abel, a mi sobrino, cuñada y amigos
especialmente a Lore, Sabrina, Elizabeth y Carmita, por compartir conmigo
momentos de alegría y de tristezas, por su gran apoyo incondicional.
AGRADECIMIENTO
Un inmenso agradecimiento al Ingeniero Edwin Arias Altamirano, director del
presente proyecto, por brindarme su confianza y la posibilidad de realizar este
trabajo bajo su dirección, por su apoyo, tiempo y paciencia.
A la Universidad Politécnica Salesiana, en especial a los Docentes de la Carrera de
Ingeniería Ambiental por los conocimientos impartidos durante mi vida
universitaria.
Agradezco a las instituciones como el INAMHI especialmente al Ing. Santiago
Ramón, Ing. Juan Carvajal, SENAGUA al Ing. Wilmer Guachamin, por el apoyo y
tiempo brindado durante la ejecución del proyecto.
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................1
2. OBJETIVOS .........................................................................................................4
2.1 Objetivo General: .......................................................................................4
2.2 Objetivos Específicos: ................................................................................4
3. MARCO TEÓRICO ..............................................................................................5
3.1 Ciclo Hidrológico .......................................................................................5
3.2 Sistema Hidrológico ...................................................................................6
3.3 Cuenca Hidrológica ....................................................................................6
3.4 Cuenca Hidrográfica ...................................................................................7
3.5 Clasificación de la Cuenca ..........................................................................8
3.5.1 Por su Salida ........................................................................................... 8
3.6 Delimitación de la Cuenca ..........................................................................8
3.7 Características Morfológicas .......................................................................9
3.7.1 Área de la Cuenca ................................................................................... 9
3.7.2 Perímetro ................................................................................................ 9
3.7.3 Forma de la Cuenca ................................................................................. 9
3.7.4 Características de Relieve de una Cuenca .............................................. 13
3.7.4.1 Elevación de la microcuenca .......................................................... 13
3.7.4.2 Curva Hipsométrica ....................................................................... 13
3.7.4.3 Curva de Frecuencia de Altitudes ................................................... 14
3.7.5 Pendiente de la Corriente Principal de la Cuenca ................................... 15
3.7.6 Sistema de Drenaje ................................................................................ 16
3.7.7 Ordenes de Drenaje ............................................................................... 17
3.7.8 Densidad de Drenaje ............................................................................. 18
3.7.9 Tiempo concentración ........................................................................... 18
3.7.10 Orientación: .......................................................................................... 19
3.7.11 Suelo de la Cuenca ................................................................................ 19
3.7.12 Características del Lugar ....................................................................... 20
3.7.13 Características Geológicas ..................................................................... 21
3.7.14 Cobertura Vegetal ................................................................................. 21
3.8 Balance Hidrológico ................................................................................. 21
3.8.1 Ecuación del Balance Hídrico................................................................ 22
3.8.2 Análisis de los Parámetros que Intervienen en la Ecuación del Balance
Hídrico……... 24
3.8.2.1 Precipitación .................................................................................. 24
3.8.2.2 Escorrentía ..................................................................................... 26
3.8.2.3 Evapotranspiración ......................................................................... 26
3.9 Método del Soil Conservation Service o de Número de Curva SCS ........... 27
3.10 Programa HEC-HMS ................................................................................ 28
4. MATERIALES Y MÉTODOS: ........................................................................... 29
4.1 Materiales ................................................................................................. 29
4.1.1 Programas ............................................................................................. 29
4.2 Métodos .................................................................................................... 30
4.2.1 Método para la Delimitación de la Microcuenca del Río Blanco. ........... 30
4.2.1.1 Descripción General del Área de Estudio: ...................................... 31
4.2.1.2 Ubicación Geográfica ..................................................................... 32
4.2.1.3 Características de la Cuenca ........................................................... 33
4.2.1.4 Geología y suelos. .......................................................................... 34
4.2.1.5 Capacidad del Suelo. ...................................................................... 34
4.2.1.6 Usos del suelo ................................................................................ 35
4.2.1.7 Actividad Agrícola ......................................................................... 35
4.2.1.8 Zonas de planificación especial. ..................................................... 35
4.2.1.9 Riesgos .......................................................................................... 36
4.2.2 Método para el Cálculo de las Propiedades Morfométricas de la
Microcuenca .................................................................................................... 36
4.2.3 Metodología para Determinar el Balance Hídrico .................................. 45
4.2.3.1 Cálculo de los Parámetros que Intervienen en el Balance Hídrico. .. 46
4.2.3.2 Determinación Espacial de los Parámetros que intervienen en el
Balance Hídrico............................................................................................ 58
4.2.4 Calculo del Balance Hídrico con la información de los mapas. .............. 65
4.2.5 Aplicación de la Ecuación del Balance Hídrico ..................................... 66
4.2.6 Metodología para la Relación de la Precipitación y Escorrentía ............. 66
4.2.6.1 Método del Número de Curvas. ...................................................... 66
4.2.6.2 Calculo del Método de Número de Curva Microcuenca Río Blanco
DJ Toachi ..................................................................................................... 67
4.2.7 Modelización de un evento con el programa HEC-HMS ........................ 75
4.2.7.1 Metodología para la Simulación de Crecidas de la Microcuenca Río
Blanco DJ Toachi. ........................................................................................ 75
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................... 87
5.1 Morfología de la cuenca ............................................................................ 87
5.2 Resultados para el Balance Hídrico ........................................................... 89
5.3 Resultados relación Precipitación - Escorrentía ......................................... 96
5.4 Resultados Modelación HEC-HMS, cálculo de caudales. .......................... 97
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................. 100
6.1 CONCLUSIONES: ................................................................................. 100
6.2 RECOMENDACIONES: ........................................................................ 103
7. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 104
8. ANEXOS .......................................................................................................... 107
ÍNDICE DE TABLA
Tabla 1. Valores Interpretativos Factor de Forma Hortón ........................................ 11
Tabla 2. Rangos Clase de Forma ............................................................................. 12
Tabla 3. Características de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi .......................... 34
Tabla 4. Coeficiente de compacidad de Gravelius ................................................... 38
Tabla 5. Datos obtenidos ArGis-Elaboración - Curva Hipsométrica ........................ 39
Tabla 6. Datos obtenidos ArGis-Elaboración Pendiente Media ................................ 41
Tabla 7. Rangos de pendiente y tipo de terreno (Heras, 1972) ................................. 42
Tabla 8. Datos obtenidos ArGis-Elaboración Pendiente Corriente Principal ............ 42
Tabla 9. Datos obtenidos ArGis-Elaboración Longitud Red Hídrica ........................ 43
Tabla 10. Valores interpretativos de la Densidad de Drenaje ................................... 44
Tabla 11. Estaciones Climatológicas ....................................................................... 46
Tabla 12. Precipitación Media Multianual ............................................................... 47
Tabla 13. Índice de calor mensual en función de la temperatura .............................. 49
Tabla 14. Temperatura media mensual estación la Concordia .................................. 50
Tabla 15. Índice de calor en función de la temperatura media mensual estación la
Concordia ............................................................................................................... 50
Tabla 16. Valores de coeficiente (a). ....................................................................... 51
Tabla 17. Evapotranspiración mensual sin corregir - Índice de iluminación mensual
............................................................................................................................... 52
Tabla 18. Evapotranspiración mensual Potencial Thornthwaite ............................... 53
Tabla 19. Caudal Medio Mensual Río Blanco DJ Toachi ........................................ 55
Tabla 20. Coeficiente de Escorrentía - Uso de Suelo y Pendiente del Terreno ......... 56
Tabla 21. Coeficiente de Escorrentía - Uso de Suelo y Pendiente del Terreno ......... 57
Tabla 22. Volumen de Coeficiente de Escorrentía - Microcuenca del Río Blanco DJ
Toachi..................................................................................................................... 57
Tabla 23. Infiltración - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi .............................. 58
Tabla 24. Calculo Precipitación Media en base al Mapa de Isoyetas ........................ 61
Tabla 25. Calculo Temperatura Media en base al Mapa de Isotermas ...................... 62
Tabla 26. Calculo en base al Mapa de Evapotranspiración ...................................... 64
Tabla 27. Numero de Curvas de Escurrimiento para diferentes Combinaciones
Hidrológicas Suelo - Vegetación ............................................................................. 68
Tabla 28. Condición Hidrológica en función del % de Cobertura Vegetal ............... 69
Tabla 29. Condición de Humedad antecedente en función de la
precipitacióacumulada durante los 6 días previos al evento con ............................... 69
Tabla 30. Características Grupo de Suelo en Función del Potencial de Escorrentía. . 70
Tabla 31. Características La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi ...................... 71
Tabla 32. Intensidades Máximas 24 horas para varios periodos de retorno .............. 73
Tabla 33. Datos obtenidos del Cálculo del Método de Numero de Curva SCC ........ 74
Tabla 34. Método de Numero de Curva SCC .......................................................... 74
Tabla 35. Precipitación Tiempo de Retorno 50 años ................................................ 76
Tabla 36. Intervalo de Tiempo-Precipitación Tiempo de Retorno 50 años ............... 76
Tabla 37. Caracterización Fisiográfica de Microcuenca Río Blanco DJ Toachi ..... 87
Tabla 38. Balance Hídrico de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi H138............ 90
Tabla 39. Balance Hídrico de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi H138............. 91
Tabla 40. Datos Balance Hídrico Río Blanco DJ Toachi ......................................... 94
Tabla 41. Método de Numero de Curva ................................................................... 98
ÍNDICE DE FIGURA
Figura 1. Proceso del Ciclo Hidrológico ....................................................................5
Figura 2. Fenómenos que conforman el Sistema Hidrológico ....................................6
Figura 3. Cuenca Hidrológica....................................................................................7
Figura 4. Microcuenca Hidrográfica Río Blanco DJ Toachi .................................... 10
Figura 5. Curva Hipsométrica ................................................................................. 14
Figura 6. Microcuenca Hidrológica Sistema de Drenaje .......................................... 16
Figura 7. Cuenca Hidrográfica Orden de Drenaje .................................................... 17
Figura 8. Curva Granulométrica y tipo de material de suelo .................................... 20
Figura 9. Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi ................................................... 30
Figura 10. Ubicación de la Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi en Google Earth
............................................................................................................................... 31
Figura 11. Ubicación Microcuenca Hidrográfica Río Blanco DJ Toachi. ................. 32
Figura 12. Curva Hipsométrica - Río Blanco DJ Toachi .......................................... 40
Figura 13. Ubicación de Estaciones que Influencian – La Microcuenca del Río
Blanco DJ Toachi ................................................................................................... 59
Figura 14. Isotermas - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi ............................... 62
Figura 15. Evapotranspiración Potencial - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi . 63
Figura 16. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 77
Figura 17. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 78
Figura 18. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 79
Figura 19. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 79
Figura 20. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 80
Figura 21. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 81
Figura 22. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 81
Figura 23. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 82
Figura 24: Modelación de crecidas HEC-HMS........................................................ 82
Figura 25. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 83
Figura 26. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 83
Figura 27. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 84
Figura 28. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 85
Figura 29. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 86
Figura 30. Balance Hídrico Río Blanco DJ Toachi ................................................. 94
Figura 31. Mapa Balance Hídrico Río Blanco DJ Toachi ........................................ 95
Figura 32. Modelación de crecidas HEC-HMS ........................................................ 99
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 - Tablas precipitación multianual ............................................................ 107
Anexo 2 - Tablas temperatura multianual .............................................................. 108
Anexo 3 - Tablas evotranspiración multianual ....................................................... 108
Anexo 4 - Tablas balance thornthwaite.................................................................. 109
Anexo 5 - Tabla balance metodo general ............................................................... 110
Anexos 6 -Mapas .................................................................................................. 111
RESUMEN
La presente investigación se realizó en la Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi,
principalmente para la parte alta donde se encuentra ubicada la estación de Valle
Hermoso, Río Blanco DJ Toachi H-0138, misma que se encuentra entre las
provincias de Santo Domingo de los Tsáchilas, Pichincha y Cotopaxi, con una área
de 4424,29km2.
Entre los principales objetivos están el estudio Hidrológico a través de la
determinación de los parámetros Morfométricos de la Microcuenca, el Balance
Hídrico de la misma y la Relación Precipitación Escorrentía existentes a través de
métodos de análisis para cuencas grandes como el Método de Numero de Curva SCS
y la Modelación en HEC-HMS. La información necesaria para la investigación fue la
estadística de las precipitaciones, temperaturas y caudales del periodo en estudio, de
todas las estaciones que se encuentren influenciando el área de estudio, mismos que
fueron procesados por medio de Excel ArcGis y HEC-HMS.
Para la determinación de los parámetros morfométricos de la Microcuenca se basó en
la aplicación de ecuaciones básicas de morfometría y ArcGis, entre los principales la
pendiente media de 16,43% que nos indica que su velocidad de escurrimiento es
baja, y por ende la capacidad de infiltración es mayor.
El Balance Hídrico se basa en la aplicación de la ecuación de continuidad, que
establece que para cualquier periodo de tiempo las entradas y las salidas estarán
determinadas por la variación del volumen de agua almacenada, el cálculo de la
evapotranspiración potencial se lo realizó por medio del Método de Thornthwaite,
con una precipitación media total de 2955,95 mm/año. De acuerdo a la relación
precipitación escorrentía, se obtuvo que el escurrimiento en la parte alta de la
Microcuenca es menor, pero con un mayor grado de infiltración.
ABSTRACT
The present research was carried out in the Río Blanco Micro-basin DJ Toachi,
mainly for the upper part where the station of Valle Hermoso, Río Blanco DJ Toachi
H-0138 is located, which is located between the provinces of Santo Domingo de los
Tsáchilas, Pichincha and Cotopaxi, with an area of 4424.29 km2.
Among the main objectives are the Hydrological study through the determination of
the Morphometric parameters of the Micro-watershed, the Water Balance of the
same and the Precipitation Runoff Relationship existing through analysis methods
for large basins such as the SCS Curve Number Method and Modeling in HEC-
HMS. The necessary information for the investigation was the statistics of the
precipitations, temperatures and flows of the period under study, of all the stations
that are influencing the study area, which were processed by Excel, ArcGIS and
HEC-HMS.
For the determination of the morphometric parameters of the Micro-basin was based
on the application of basic morphometry and ArcGIS equations, among the main
ones the average slope of 16.43% which indicates that its runoff velocity is low, and
therefore the capacity Of infiltration is greater.
The Water Balance is based on the application of the continuity equation, which
establishes that for any period of time the inputs and outputs will be determined by
the variation of the volume of stored water, the calculation of the potential
evapotranspiration was done by means of the Thornthwaite method, with a total
mean precipitation of 2955.95 mm/year. According to the relation precipitation
runoff, it was obtained that the runoff in the upper part of the Micro-basin is smaller,
but with a higher degree of infiltration.
1
1. INTRODUCCIÓN
Una cuenca hidrográfica es toda el área de terreno que contribuye al flujo de
agua en un río o quebrada. También se conoce como el área de captación o área de
terreno de donde provienen las aguas de un río, quebrada, lago, laguna, humedal,
estuario, etc.
En el Ecuador en el año 2002 la Secretaría del ex – CNRH a través del
departamento de manejo de cuencas presento la propuesta de división hidrográfica
del país, teniendo así: 72 Cuencas Hidrográficas en la Vertiente del Pacifico, 7 en
la Vertiente del Amazonas, dando un total de 79 Cuencas Hidrográficas, también
se definieron 137 subcuencas y aproximadamente 890 microcuencas no definidas
completamente.
Las Cuencas Hidrográficas del país, en gran parte, no poseen un manejo
apropiado de conservación, por lo que el Met. Hernán Parreño (INAMHI), nos
indica que en su mayoría, son degradadas, ocasionando que el ciclo hidrológico
del agua se vea afectado, causando poca retención de humedad, erosión e
inundaciones en los periodos de lluvias y escasez de agua en los períodos de
estiaje.
Dentro del territorio que comprende la provincia de Santo Domingo de los
Tsáchilas se ubican algunas cuencas importantes tales como la Microcuenca del
Río Blanco y entre sus afluentes principales están el Río Espejo, Río Sabaleta, Río
San Antonio, Río Bajasal, Río Solaya, entre otras; la Microcuenca del Río Blanco
DJ Toachi, es de vital importancia para el desarrollo de la producción agrícola
especialmente de palma africana, piña, para la ganadería, y otros productos de
exportación de la provincia.
2
La Microcuenca hidrográfica del Río Blanco DJ Toachi, se encuentra ubicada,
entre las provincias de Santo Domingo de los Tsáchilas, Pichincha y Cotopaxi,
con una área de 4424,29km2, es uno de los sistemas hídricos más importantes
principalmente para las zonas de: Santo Domingo de los Tsáchilas, Valle
Hermoso, Mindo, Lloa, Alluriquin, Palo Quemado, Manuel Cornejo, Las Pampas
Sigchos, Chugchilian y Guangage. Santo Domingo de los Tsáchilas es una ciudad
con alto grado de vulnerabilidad en deslizamientos de tierra, inundaciones y daños
en vías cuando caen las lluvias; en estudios anteriores de análisis de
vulnerabilidad realizados por el Ministerio del Ambiente en el año 2010, esta
provincia presento un grado de vulnerabilidad con un incremento de riesgo de
inundaciones de un 0.92%, y 0,90% en deslizamientos, los sitios que concentran
la atención de las autoridades son la vía Alóag-Santo Domingo, las parroquias
rurales Alluriquín y Valle Hermoso y el recinto Unión del Toachi, debido a los
posibles embates de las lluvias, estas zonas se inundan en cada periodo lluvioso
por la creciente de los ríos Blanco y Cristal, debido a los constantes problemas
descritos anteriormente que presenta la provincia de Santo Domingo de los
Tsáchilas, principalmente en el periodo lluvioso, por la ocurrencia de
precipitaciones de moderada a fuerte intensidad, que pueden llegar a superar su
normal, de acuerdo a información obtenida del INAMHI, en el año 2012 en las
estaciones de Santo Domingo Aeropuerto y La Concordia en el mes de marzo se
registraron valores de entre 989,9 y de 773, (mm2) de precipitaciones al mes,
debido a estos antecedentes, se desea realizar este proyecto.
El Balance Hídrico principalmente se basa en la aplicación de ecuaciones que
igualan tanto las entras como las salidas de agua almacenada en una cuenca
hidrográfica, mismas que son importantes conocer ya que constituyen un medio
3
para lograr el aprovechamiento y ordenamiento de los Recursos Hídricos, por
medio del balance también se puede estimar el déficit o exceso de humedad ,
factores que son precisos para comprender las posibilidades de riego de los suelos,
ya que nos brindan información acerca del total de agua requerida en cualquier
periodo del año.
De acuerdo a (Estrela, 1992) se dice que cuando la disponibilidad del agua es
discontinua o cuando su exceso es causa de desastres como inundaciones,
deslizamientos de terreno y sequías, es necesario contar con esquemas adecuados
y fiables de evaluación de los recursos hídricos.
Siendo el objetivo principal de la investigación el análisis y evaluación de la
disponibilidad de agua a través del bance hídrico, evaluando así parámetros de
precipitación, escorrentía y evapotranspiración por medio de mapas y tablas que
sinteticen la información.
4
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo General:
Realizar un Estudio Hidrológico en la Microcuenca del Río Blanco en la
provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas que permita evaluar las relaciones
oferta-demanda hídrica y modelar las relaciones precipitación-escorrentía.
2.2 Objetivos Específicos:
Desarrollar un Balance Hídrico para la Microcuenca del Río Blanco en la
provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas, durante el periodo
comprendido entre el año 1991 y 2015, mediante la cuantificación
simultánea de precipitación, escorrentía superficial y evapotranspiración.
Evaluar el estado actual de la oferta y disponibilidad de agua de la
Microcuenca del Río Blanco en la provincia de Santo Domingo de los
Tsáchilas.
Presentar mapas que reflejen las condiciones del Recurso Hídrico.
Presentar los resultados y metodología para su conocimiento.
5
3. MARCO TEÓRICO
3.1 Ciclo Hidrológico
Se conoce como Ciclo Hidrológico a las fases que pasa el agua al filtrarse de la
tierra a la atmósfera y regresar a la tierra en forma de (Gálvez & SENAMHI,
2012):
Evaporación desde el suelo, y se consideran el mar o aguas continentales.
Condensación de nubes, precipitación, acumulación en el suelo o masas de
agua y reevaporación (Gálvez & SENAMHI, 2012)
En la siguiente figura se indica el proceso del Ciclo Hidrológico. Figura # 1.
El Ciclo Hidrológico implica un proceso de transferencia indefinido o
permanente, esta corriente permanente del ciclo se debe principalmente a dos
causas:
Al sol que suministra la energía para elevar el agua (evaporación) (Gálvez
& SENAMHI, 2012).
Ciclo Hidrológico
Figura 1. Proceso del Ciclo Hidrológico
Fuente: www.eoarth.org/article/Hydrologic_cycle, adaptado por Ordoñez, 2011
(SENAMHI, 2011, pág. 9)
Ciclo Hidrológico
Figura 1. Proceso del Ciclo Hidrológico Fuente: www.eoearth.org/article/Hydrologic_cycle, adaptado por Ordoñez, 2011
6
La gravedad terrestre, que hace que el agua condensada descienda
(precipitación y escurrimiento) (Gálvez & SENAMHI, 2012).
3.2 Sistema Hidrológico
Por medio de los Sistemas Hidrológicos se pueden dar a conocer, los
fenómenos hidrológicos de una manera más concisa ya que son muy confusos, por
lo que nunca pueden ser totalmente distinguidos.
En la siguiente figura se indica Fenómenos que conforman el Sistema
Hidrológico. Figura # 2
3.3 Cuenca Hidrológica
En relación al documento de Georgia Enviromental Protección División, se
define como una cuenca hidrológica a un sistema, el cual nos indica que es el
terreno de donde el agua, sedimentos y materiales disueltos desaguan a un punto
Sistemas Hidrológicos
Figura 2. Fenómenos que conforman el Sistema Hidrológico
Fuente: (Gálvez & SENAMHI, 2012)
7
en común que pueden ser un arroyo, humedal, lago o río, y en donde por cada
cuenca, hay un sistema de drenajes que conducen agua de lluvia a sus salidas, sus
orillas, están caracterizados por los puntos más altos de este terreno alrededor del
cuerpo de agua, como se muestra a continuación figura # 3.
3.4 Cuenca Hidrográfica
La Cuenca Hidrográfica está compuesta por el área de territorio delimitado por
la línea frontera de aguas, formado por un sistema hídrico que transporta las aguas
al curso de un río principal, a un río, lago o mar y a una zona donde se colecta las
aguas que desembocan a un mismo cauce.
“De acuerdo a los conceptos de (Chow, 1996) una Cuenca Hidrográfica es una
superficie de tierra que drena hacia una corriente en un lugar dado”.
Cuenca Hidrológica
Figura 3. Cuenca Hidrológica
Fuente: (SENAMHI, 2011)- Ordoñez, 2011
8
El punto de salida se encuentra dentro de los límites de la Cuenca y
generalmente es un lago, es decir estas siempre desembocan en lagos o lagunas,
dentro del continente.
3.5 Clasificación de la Cuenca
3.5.1 Por su Salida
Tomando en cuenta la salida de una Cuenca, pueden clasificarse en:
Cuenca Endorreica:
El punto de salida se encuentra dentro de los límites de la cuenca y
generalmente es un lago, es decir estas siempre desembocan en lagos o lagunas,
dentro del continente.
Cuenca Exorreica
Las cuencas exorreicas su punto de salida está en los límites de la cuenca,
consiguiendo ser otra corriente de agua o de mar.
Cuenca Arreicas
“En las cuencas arreicas, las aguas se evaporan o se filtran en el terreno antes
de encauzarse a un sistema de red de drenaje” (Monsalve, 1999)
Cuenca Criptorreicas
Cuencas cuyas corrientes de agua son subterráneas, alimentadas por la
infiltración casi inmediata de la lluvia a través de suelos porosos.
3.6 Delimitación de la Cuenca
Se designa como divisoria la línea que separa las precipitaciones que caen en
cuencas inmediatamente vecinas, y que encaminan la escorrentía resultante para
9
un sistema fluvial. La divisoria sigue una línea rígida, atravesando el curso de
agua solamente en el punto de salida. La divisoria de aguas une los puntos de cota
máxima entre las cuencas, con lo que no deja que en el interior de la cuenca haya
picos aislados con cotas superiores a cualquier punto de la divisoria de aguas.
3.7 Características Morfológicas
Las características morfométricas de una cuenca dependen de la
morfología (forma, relieve, red de drenaje, etc.), los tipos de suelo,
la capa vegetal, la geología, las prácticas agrícolas, etc. Estos
elementos físicos proporcionan la más conveniente posibilidad de
conocer la variación en el espacio del régimen hidrológico.
(Monsalve, 1999, pág. 37)
3.7.1 Área de la Cuenca
Es parte más importante que define a la cuenca esta nos delimita el volumen
total de agua que la cuenca va a recibir.
“Es área plana (proyección horizontal) incluida entre su divisoria topográfica”,
(Monsalve, 1999, pág. 37)
3.7.2 Perímetro
“Es la longitud total de la divisoria de aguas, desde el inicio del punto de
estudio hasta finalizar en el mismo, se mide en km u otra unidad de longitud”.
(Gutiérrez, 2014, pág. 49)
3.7.3 Forma de la Cuenca
Esta característica es importante pues se relaciona con el tiempo de
concentración, el cual es el tiempo necesario, desde el inicio de la
precipitación, para que toda la cuenca contribuya a la sección de la
corriente en estudio, es decir el tiempo que toma el agua desde los
10
limites más extremos de la cuenca hasta llegar a la salida de la
misma. (Monsalve, 1999, pág. 37)
En la figura # 4 podemos observar la representación de forma de la Microcuenca
Hidrográfica Río Blanco DJ Toachi.
Factor de forma:
Es la relación entre el ancho medio y la longitud axial de la cuenca:
La longitud axial de la cuenca se mide cuando se sigue el curso de
agua más largo desde la desembocadura hasta la cabecera más
distante en la cuenca. (Monsalve, 1999, pág. 38)
Uno de los índices más utilizados para medir la forma de la cuenca es el factor
o relación de forma de Hortón, el cual se expresa como:
𝑅𝑓 =𝐴
𝐿2
Donde:
𝑅𝑓 = Coeficiente de forma
𝐴 = Área de la cuenca (Km2)
𝐿 = Longitud de la cuenca (Km)
Microcuenca Hidrográfica Río Blanco DJ Toachi
Figura 4. Microcuenca Hidrográfica Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos IGM-Cartografía Digital, Escala 1:50.000
Elaborado por: Cristina Ojeda
11
Los valores interpretativos del Factor de Forma se encuentran clasificados según
Horton, descritos a continuación en la siguiente tabla # 1.
Tabla 1. Valores Interpretativos Factor de Forma Hortón
Valores Interpretativos Factor de Forma Hortón
Valores Aproximados Forma de la Cuenca
˃ 0,22 Muy alargada
0,22 – 0,300 Alargada
0,300 – 0,37 Ligeramente alargada
0,37 – 0,450 Ni alargada ni
ensanchada
0.450 – 0,60 Ligeramente ensanchada
0,60 – 0,80 Ensanchada
0,80 – 1,20 Muy ensanchada
˃ 1,2000 Rodeando el desagüé
Nota: Caracteristicas morfometricas
Fuente: (Delgadillo & Barrios, pág. 4)
Elaborado por: Cristina Ojeda.
Coeficiente de compacidad
Es el resultado de dividir el perímetro de la cuenca por el perímetro de un
círculo de igual área que la de la cuenca; es otro índice de forma. Para encontrar
se utiliza la siguiente fórmula:
𝐾𝑐 =0,28𝑃
(𝐴)1/2
Donde:
𝐾𝑐 = Es el coeficiente de compacidad
𝑃 = Perímetro de la cuenca
𝛱 = Signo “Pi” que es igual a 3.1416
Si Rf > 1 Forma achatada Tiempos cortos (horas minutos) para formación de
avenidas
Si Rf < 1 Forma alargada Tiempos largos (días, semanas) para formación de
avenidas
12
.𝐴 = Área de la cuenca
A continuación en la tabla # 2 se muestran los rangos de clase para determinar el
coeficiente de compacidad de la cuenca:
Tabla 2. Rangos Clase de Forma
Rangos Clase de Forma
Kc Forma
1-1.25 Redonda a Oval Redonda
1.25-1.5 Oval Redonda a Oval Oblonda
1.5-1.75 Oval Oblonda a Rectangular
Oblonda
Nota: Morfometría de cuencas- Fuente: (Fuentes & Instituto Nacional de Ecología, 2004)
Elaborado por: Cristina Ojeda.
“Cuanto más irregular sea la cuenca mayor será su coeficiente de compacidad.
Una cuenca circular posee el coeficiente mínimo, igual a uno. Hay mayor
tendencia a las crecidas en la medida en que este número sea próximo a la
unidad”. (Monsalve, 1999, pág. 38)
Las cuencas más ensanchadas poseen mayor susceptibilidad a
generar crecidas, ya que el tiempo de recorrido del agua a través de
la cuenca es mucho más corto que en las cuencas alargadas, en
otras palabras, las cuencas ensanchadas tendrían menor tiempo de
concentración y por ende mayor rapidez para la concentración de
los flujos de agua superficiales, generando mayor violencia en sus
crecidas. Caso contrario ocurre en las cuencas alargadas donde el
tiempo de viaje del agua es mucho más largo, contribuyendo a que
los picos de crecidas sean menos súbitos en caso de lluvias
concentradas o tormentas. (Delgadillo & Barrios)
13
3.7.4 Características de Relieve de una Cuenca
Entre las características de relieve de una cuenca tenemos que está compuesta de
valles principales y secundarios, con formas de relieve mayores y menores y la
red fluvial que conforma.
La influencia del relieve sobre la cuenca hidrográfica es importante ya que a
mayores pendientes corresponden mayores velocidades de agua y en las corrientes
menores será el tiempo de concentración de la cuenca. La influencia del relieve
sobre el hidrógrama es aún más evidente ya que a una mayor pendiente
corresponderá a una menor duración de la concentración de aguas de origen
escorrentía en la red de drenaje y de afluentes al curso principal.
3.7.4.1 Elevación de la microcuenca
Es un parámetro de gran importancia para entender la complejidad topográfica
que puede presentar una cuenca, dentro del cual se calcula:
Elevación mínima: Es el valor de la cota más baja de la cuenca,
comúnmente el punto de salida de la misma.
Elevación máxima: Es el valor de la cota más alta presente en la cuenca.
Elevación media: “Es el promedio de las elevaciones existentes en la
cuenca. La elevación media de la microcuenca se determina mediante la
curva hipsométrica la cual relaciona la altitud con el área.” (Villon, 2002)
3.7.4.2 Curva Hipsométrica
Esta nos sirve para definir el potencial evolutivo de la microcuenca, en base al
análisis de otras microcuencas, se ha tenido una gráfica donde:
14
Esta figura # 5 nos indica la Curva Granulométrica.
Curva A: Es una cuenca en etapa de desequilibrio, con valles profundos y
praderas amplias, geológicamente joven o una cuenca de meseta.
Curva B: Es una cuenca en etapa de equilibrio, geológicamente madura o
una cuenca de montaña.
Curva C: Es una cuenca erosionada o con valles extensos y cumbres
escarpadas.
3.7.4.3 Curva de Frecuencia de Altitudes
Es la representación gráfica, de la distribución en porcentaje, de las superficies
ocupadas por diferentes altitudes.
“Según (Gutiérrez, 2014) es un complemento de la curva hipsométrica, la cual
va representar el tanto por ciento, respecto a la superficie total, de las
superficies comprendidas entre dos curvas de nivel consecutivas”.
Curva Hipsométrica
Figura 5. Curva Hipsométrica
Fuente: http://www.ingeciv.com/que-es-una-curva-hipsometrica
15
Frecuencia de Altitudes
Altitud media: Es la ordenada media de la curva hipsométrica, en ella
el 50% del área de la cuenca, está situado por encima de esa altitud y el
50% situado por debajo de ella.
Altitud más frecuente: Es el máximo valor en porcentaje de la curva
de frecuencia de altitudes.
Altitud de frecuencia 1/2: Es la altitud correspondiente al punto de
abscisa ½ de la curva de frecuencia de altitudes.
Numéricamente la elevación media de la cuenca se obtiene con la siguiente
ecuación:
𝐸𝑚 =∑𝑎 ∗ 𝑒
𝐴
Donde:
𝐸𝑚 = Elevación media
𝑎 = Área entre dos contornos
𝑒 = Elevación media entre dos contornos
𝐴 = Área total de la cuenca
3.7.5 Pendiente de la Corriente Principal de la Cuenca
La velocidad de escurrimiento de las corrientes de agua en una cuenca
hidrográfica depende de la pendiente de los canales fluviales. En cuanto mayor
valor tome la pendiente, mayor será la velocidad del flujo, y por lo tanto, se
convierte en un factor característico del tiempo de respuesta de la cuenca de
determinada precipitación.
16
Para determinar las pendientes medias de la microcuenca se utiliza la siguiente
fórmula:
𝑃𝑚 =𝐷
𝐴(𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3 + ⋯ . 𝐿𝑛)
Donde:
𝐷 = Intervalo de nivel entre curva y curva
𝐴 = Área de la cuenca
𝐿 = Longitud de la curva de nivel
3.7.6 Sistema de Drenaje
Es el conjunto de cursos de agua que van a conducir las aguas precipitadas
sobre una determinada cuenca hidrográfica hacia el punto más bajo de la misma,
también llamado punto de control. Está constituido por el río principal y sus
tributarios, como se indica en la figura # 6.
Microcuenca Hidrológica Sistema de Drenaje
Figura 6. Microcuenca Hidrológica Sistema de Drenaje
Fuente: Base de datos IGM-Cartografía Digital, Escala 1:50.000
Elaborado por: Cristina Ojeda
Pendiente del cauce principal m/km
Microcuenca Hidrográfica Sistema de Drenaje Rio Blanco DJ Toachi
Figura 6. Microcuenca Hidrológica Sistema de Drenaje
Fuente: Base de datos IGM-Cartografía Digital, Escala 1:50.000
Elaborado: Cristina Ojeda
17
3.7.7 Ordenes de Drenaje
Se denomina al grado de ramificación o bifurcaciones que tienen
una cuenca. Estableciendo, un orden a cada uno de ellos en forma
creciente desde el inicio de la divisoria hasta llegar al curso
principal donde el orden atribuido a este muestre en forma directa
el grado de ramificación de la red de drenaje (Monsalve, 1999).
El río de segundo orden es el que solo posee ramificaciones de primer orden.
Un río de tercer orden es el que presenta ramificaciones de primer y segundo
orden, y así sucesivamente, figura # 7:
Donde:
Corrientes de 2do orden: cuando se unen dos corrientes de primer orden
(Monsalve, 1999, pág. 39).
Órdenes de Drenaje Río Blanco DL Toachi
Figura 7. Cuenca Hidrográfica Orden de Drenaje
Fuente: Base de datos IGM-Cartografía Digital, Escala 1:50.000
Elaborado por: Cristina Ojeda
18
Corrientes de 3er orden: cuando se unen dos corrientes de segundo orden
(Monsalve, 1999, pág. 39).
Corrientes de orden n+1: cuando se unen dos corrientes de orden n se
(Monsalve, 1999, pág. 39).
3.7.8 Densidad de Drenaje
“Es la relación entre la longitud total de las corrientes de agua de la cuenca y su
área total”. (Monsalve, 1999, pág. 39)
𝐷𝑑 =𝐿
𝐴
Donde:
𝐿 = Longitud total de la red de drenaje
𝐴 = Área de la cuenca km2
“Dd usualmente toman valores próximos a 0.5 K/Km2 cuenca pobremente
drenada y Dd 3.5 K/Km2 o mayores indican una red de drenaje eficiente”
(Monsalve, 1999, pág. 39)
3.7.9 Tiempo concentración
Se denomina al tiempo de respuesta o de equilibrio, sé lo define
como el tiempo requerido, para que, durante un aguacero uniforme,
alcance un estado estacionario; es decir, el tiempo necesario para
que todo el sistema (toda la cuenca) contribuya eficazmente a la
generación de flujo en el desagüe”. (Gutiérrez, 2014)
Han sido numerosos los autores que han obtenido formulaciones a
partir de las características morfológicas y geométricas de la
cuenca, una de estas es la de Kirpich. (Gutiérrez, 2014, pág. 49)
19
Formula de Kirpich
𝑇𝑐 = 0,0195 (𝐿𝑟3
𝐻)
0,385
Donde:
𝑇𝑐 = Tiempo de concentración en horas
𝐿𝑟 = Longitud del cauce principal en metros
𝐻 = Diferencia de elevación en metros
3.7.10 Orientación:
“Es la dirección geográfica de la pendiente del terreno, este parámetro
interviene en el número de horas que la cuenca es favorecida por la radiación
solar y es un factor primordial en el cálculo de la evapotranspiración potencial”
(Gutiérrez, 2014, pág. 60)
3.7.11 Suelo de la Cuenca
Al hablar del suelo de la cuenca deben tomarse en cuenta dos aspectos
principales tales como las características del lugar en donde se encuentra, y por
otro las características específicas del suelo en si como composición morfología y
propiedades.
Influyen en el fenómeno de la escorrentía, juegan un papel
importante por su naturaleza, su color y el tipo de vegetación. Entre
el impermeable es el suelo más rápido es la escorrentía, sin
embargo, no se puede hablar de un 100% de impermeabilidad.
(Gutiérrez, 2014, pág. 60)
20
En la figura nos indica la Curva Granulométrica figura.8:
3.7.12 Características del Lugar
Forma del terreno: Está ligado con el factor de relieve de la formación
del suelo, por lo que su descripción se la hace en forma sistemática.
Pendiente: Es la cuantificación del posible efecto del relieve en la
formación del suelo, por lo que conviene determinar con la máxima
precisión posible, aunque siempre referida al promedio de la ladera en que
se encuentra el suelo.
Clima: El clima se deduce de los datos proporcionados por las estaciones
meteorológicas
Vegetación o uso de la tierra: Donde se describe el tipo de cultivo, en
caso de la utilización, o la vegetación natural existente en el área.
Curva Granulométrica
Figura 8. Curva Granulométrica y tipo de material de suelo
Fuente: (Monsalve, 1999, pág. 54)
21
3.7.13 Características Geológicas
Las características geológicas nos determinan los procesos geológicos que
afectan a la cuenca como por ejemplo la posibilidad de ocurrencia de deslaves de
las laderas de ciertas elevaciones que posean fuerte pendiente, lo que favorecerá al
arrastre de sedimentos y al incremento de procesos erosivos.
3.7.14 Cobertura Vegetal
La cobertura vegetal representa los cuerpos naturales o artificiales
que cubren la superficie del suelo, por lo tanto, pueden originarse
en ambientes naturales como resultado de la evolución ecológica o
a partir de ambientes artificiales creados.
El cambio de cobertura vegetal y uso de suelo repercute
directamente en el balance hídrico de la cuenca. Y también se
puede originar un aumento de sedimentos en la cuenca. (Maverick,
2014, pág. 44)
3.8 Balance Hidrológico
El conocimiento de la distribución, movimiento, cantidad,
permanencia, variación y transporte del agua en los distintos
lugares donde pueden concentrarse, sirve para el conocimiento de
su balance, ya que este debe estar basado en el proceso global que
gobierna el ciclo hidrológico. (Gutiérrez, 2014, pág. 31)
22
3.8.1 Ecuación del Balance Hídrico
“La ecuación del balance hídrico de una cuenca, para casos de cuencas
extensas y largos periodos de tiempo, se puede expresarse de la siguiente
forma” (Gutiérrez, 2014, pág. 33).
En relación con la ecuación simplificada para el cálculo del Balance Hídrico,
que se puede expresar de la siguiente manera:
𝑃 – 𝑄 = 𝐸 + 𝑛
Donde:
𝑃 = Precipitación media del periodo y del área en (mm).
𝑄 = Caudal medio del periodo y del área efluente neto de la cuenca
𝐸 = Evapotranspiración, pérdidas medias del periodo y del área
𝑛 = Termino de discrepancia
El planteamiento simplificado de la ecuación del balance supone que las
conmutaciones de almacenamiento en periodos de tiempo largo son
insignificantes con relación a los otros términos.
Los términos de la ecuación de balance para un periodo de tiempo prolongado se
pueden expresar como el promedio anual de la lámina de agua sobre la cuenca
(mm/año) del volumen de agua (hm3/año) que dicha lámina representa la forma de
flujo (m3/s).
El valor Q se refiere al cálculo neto efluente, de modo que los valores de la
escorrentía a la salida de la cuenca deben ser transformados si existen trasvases
con las cuencas vecinas.
23
El termino Q influye tanto el flujo superficial como subterráneo. Sin embargo, con
frecuencia el caudal subterráneo resulta insignificante con relación al superficial,
de modo que se lo tomara en cuenta para el cálculo.
El termino ET representa las cantidades totales de agua que salen del ciclo de
escorrentía y retornan a la atmosfera o son consumidas.
Desde el punto de vista de la disponibilidad de recursos hídricos estos valores
corresponden a “perdidas”, palabra con la que usualmente se las designa. Ellas se
pueden producir de la siguiente forma:
Evaporación desde superficies de agua libre E, como lagos y embalses
Evaporación desde suelo húmedo Es, en zonas con un nivel freático
próximo a la superficie, como sucede en salares.
Evaporación Real desde superficies naturales ETRn, desde superficies con
riego artificial, ETRr, o en zonas con un nivel freático próximo a la
superficie a través de plantas freatofitas ETRf.
Pérdidas netas por consumos directos derivados de la actividad humana,
incluyendo los consumidores domésticos, industriales y mineros.
“La gran mayoría de las pérdidas se presentan prioritariamente en forma de
evapotranspiración” (Roura, 2004, pág. 14)
La ecuación con la cual se trabajará en el estudio es la descrita a continuación:
𝑃 = 𝑅 + 𝐸𝑇𝑅 + 𝑛
Donde:
𝑃 = Precipitación en (mm).
𝑅 = Escorrentía superficial en mm
𝐸𝑇𝑅 = Evapotranspiración real
24
𝑛 = Termino de discrepancia
3.8.2 Análisis de los Parámetros que Intervienen en la Ecuación del
Balance Hídrico.
Los tres componentes principales que intervienen en la ecuación de balance
hídrico simplificado y de un periodo se pueden ordenar de acuerdo a su
confiabilidad y exactitud en el siguiente orden:
a) Precipitación
b) Caudal o escorrentía
c) Evapotranspiración Real
3.8.2.1 Precipitación
Son todas las formas de agua (liquida o sólida), que se derivan del vapor de
agua procedentes de la atmosfera y que llegan a la superficie de la tierra.
Mecanismo para la Formación de las Precipitaciones
Las nubes están formadas por un aerosol compuesto de gotitas de
agua cuyo diámetro medio oscila entre 0.01 y 0.03 mm; y una
velocidad de caída de 1cm/s; esto hace que se mantengan flotando
en la atmosfera; en cambio, las gotas de lluvia son más gruesas su
diámetro medio varía entre 0.5 y 2 mm.
Para que exista precipitación se necesita que el volumen de cada
partícula que forma el aerosol en la nube aumente de 100 000 a
1000 000 de veces, para esta forma vencer el empuje al cual están
sometidas por las corrientes de aire turbulentas y a veces
ascendentes que le rodean. (Roura, 2004, pág. 16)
25
Tipos de Precipitación
Existen 3 tipos de Precipitación de acuerdo a las condiciones que provoca el
aire ascendente:
Precipitación Convectiva.
Se produce habitualmente en regiones cálidas y húmedas, cuando masas de aire
cálidas, al ascender en altura, se enfrían, generándose de esta manera la
precipitación, estas suelen caer en un tiempo relativamente corto sobre un área
determinada en forma de chaparrones con una intensidad que varía rápidamente,
proviene de nubes convectivas, como los cumulonimbos o cúmulos congestus.
Precipitación Orográfica.
La precipitación orográfica ocurre en el lado de barlovento de las montañas y
está originada por el movimiento ascendente de un flujo de aire húmedo a través
de la montaña, que provoca el enfriamiento adiabático y la condensación, esta
depende principalmente de la altitud, de la pendiente y de su orientación, pero
también de la distancia que separa el origen de la masa del aire caliente del lugar
del levantamiento. En general, presentan una intensidad y una frecuencia regular.
Precipitación frontal o del tipo ciclónico.
Se asocian a las precipitaciones provocadas por los ciclones extra tropicales, en
el cual se presenta dos masas de aire de distintas propiedades físicas en
movimiento donde una de ellas asciende por la superficie de disgregación (frente),
sobre la otra donde se enfría el agua, se condensa y se originaran las denominadas
lluvias ciclónicas.
26
3.8.2.2 Escorrentía
La escorrentía representa el escurrimiento superficial de régimen natural. El
escurrimiento lo compone el agua que no ha sido evaporada por las plantas o no se
ha infiltrado en la tierra, la misma que es directamente recuperable para ser usada
por la humanidad.
Las estadísticas pluviométricas al ser obtenidas a partir de
mediciones están expuestas a errores producidos en las diferentes
etapas que deben cumplirse hasta obtener los caudales medios
diarios, mensuales y anuales. Sin embargo, de todos los parámetros
que intervienen en el balance hídrico, la escorrentía superficial es la
que se puede obtener con mayor precisión. (Roura, 2004, pág. 18)
3.8.2.3 Evapotranspiración
Se muestran dos tipos de evapotranspiración, la potencial y la real o efectiva.
La evapotranspiración potencial se define como la evapotranspiración que
tendría parte si ocurriera siempre un abastecimiento adecuado de humedad.
La evapotranspiración real o efectiva es la que ciertamente se ha
producido, obedeciendo a las condiciones climáticas dominantes en la
zona.
La evapotranspiración convoca los procesos de evaporación y de transpiración.
La evaporación se origina por procesos, físico, por el cual el agua en estado
líquido pasa al estado de vapor a la temperatura normal o del medio
ambiente, este proceso se efectúa en una forma lenta, no brusca.
27
Pequeñas fracciones de agua absorbidas por las raíces de las plantas
permanecen en sus tejidos, el resto se dirige a la atmosfera en forma de
vapor, esta evaporación biológica se la conoce como transpiración.
Para el cálculo de la evapotranspiración se empleará varios métodos
aplicando varias fórmulas empíricas, los cuales serán detallados
posteriormente en la metodología.
3.9 Método del Soil Conservation Service o de Número de Curva SCS
Es un método ampliamente utilizado, por su facilidad para estimar
parámetros a partir de datos edafológicos y de vegetación, es un
procedimiento empírico desarrollado por hidrólogos del Soil
Conservation Service, en base a numerosos datos de cuencas
experimentales de los Estados Unidos, para áreas grandes, con el
fin de estimar la escorrentía directa, misma que se fundamentó en
la precipitación ocurrida y las condiciones de la cuenca,
inicialmente se desarrolló para estimar avenidas e hidrogramas de
avenidas de cuencas pequeñas, pero en la actualidad es aplicado a
cuencas grandes, este método es utilizado para la estimación de la
lluvia en exceso ocasionada por una tormenta, y se aplica
principalmente para estudios de máximas avenidas, la información
básica para este método es la consideración de un índice de
humedad del suelo anterior a la tormenta de estudio. (Gutiérrez,
2014)
28
3.10 Programa HEC-HMS
Los estudios hidrológicos hoy en día exigen y requieren la
utilización de modelos matemáticos validados científicamente,
como el conocido software de libre distribución HEC/Geo-HMS
(Hydrologic Modeling System) desarrollado por el estadounidense
Hydrological Engineering Center (U.S. Corps of Engineers).
El paquete HEC-HMS informatiza un conjunto extenso de modelos
numéricos implicados en el pronóstico de crecidas, mediante el
enlace de distintos modelos de lluvia de cálculo, escorrentía,
tránsito en cauce, tránsito en embalse, y generación de hidrogramas
entre otros, y con la extensión para SIG denominada Geo-HMS,se
pueden extraer los datos necesarios que alimenten el modelaje de la
transformación lluvia-caudal, a partir del Modelo Digital de
Elevación(MDE).(http://www.gefecohidrologia.org/pronoacutestic
o-de-crecidas-con-hecgeo hms.html)
29
4. MATERIALES Y MÉTODOS:
4.1 Materiales
Para la realización del Balance Hídrico Superficial es obligatorio conocer no
solo los procesos o caminos que sigue el agua en el suelo, sino también las
características fisiográficas, edafológicas y biológicas del lugar en los cuales ellos
se despliegan; por lo cual, una estimación precisa del Balance Hídrico está
estrechamente sujetada a la cantidad y calidad de la información disponible y, en
particular, de la red de estaciones y número de años de sus registros, por lo que, se
determinó que entre los materiales más importantes para el desarrollo de nuestro
estudio, es necesaria la siguiente información:
Información cartográfica digital en formato shapefile a escala 1:50.00, de
todo el Ecuador, obtenida por medio del Instituto Geográfico Militar
(IGM).
Información hidrometeorológica, facilitada por el Instituto Nacional de
Meteorología e Hidrología (INAMHI).
Base de datos caudales de la estación hidrológica dentro de la zona de
estudio, en el Río Blanco DJ Toachi- H0138. (INAMHI).
Base de datos de las estaciones climatológicas. (INAMHI).
Hardware (laptop).
4.1.1 Programas
Software (Word, Excel, Power Point).
ArcGIS (procesamiento de Sistemas de Información Geográfica)
Programa HEC-HMS 3.5 (utilizado para modelamiento por medio del
ingreso de parámetros hidrológicos).
30
4.2 Métodos
4.2.1 Método para la Delimitación de la Microcuenca del Río Blanco.
Para la delimitación de la Microcuenca del Río Blanco primeramente se tomó
en cuenta como parámetro principal la estación de cierre que fue la estación de
nombre: Blanco DJ Toachi (PTE.UNICOOP), después del Río Blanco,
perteneciente a la cuenca del Río Esmeraldas, estación Hidrológica H-138 de tipo
limnigráfica, ubicada en la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas, en la
parroquia Valle Hermoso, con una altitud de 283m y coordenadas UTM, de
691206 Este, y 9990337 Norte, al momento se encuentra activa y fue instalada
desde el 20 de enero de 1974, perteneciente a la red de estaciones hidrológicas del
INAMHI, conocido ya nuestro punto de descarga ,y por medio del ingreso directo
sobre la pantalla de un ordenador de datos de las curvas de nivel del Ecuador
,obtenidas como shapefile, cartografía digital a escala 1.50.00 del IGM, y la
utilización del software de SIG, que es un Sistema de Información Geográfica
para el procesamiento de información de tipo geográfico, se procedió a delimitar
la microcuenca la cual va hacer nuestra área de estudio de interés. (Figura 9)
Delimitación de Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Figura 9. Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos IGM-Cartografía Digital formato shapefile, Escala 1:50.000
Elaborado por: Cristina Ojeda
31
4.2.1.1 Descripción General del Área de Estudio:
El estudio se realizó a partir de la ubicación de la estación limnimétrica, de
nombre Río Blanco DJ Toachi – H0138, nombre que lleva nuestra área de estudio
Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi, la cual su punto de descarga se encuentra
ubicada en Valle Hermoso, parroquia rural de la provincia de Santo Domingo de
los Tsáchilas, con aproximadamente 10.000 habitantes. Se encuentra a una altura
de 307 msnm y con una temperatura promedio de 25 °C. (Figura 10)
Ubicación de la Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi con
Google Earth
Figura 10. Ubicación de la Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi en Google Earth
Fuente: Google Earth
Elaborado por: Cristina Ojeda
32
4.2.1.2 Ubicación Geográfica
Ubicación Geográfica Microcuenca Río Blanco DJ Toachi. (Figura 11)
Mapa de Ubicación Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Figura 11. Ubicación Microcuenca Hidrográfica Río Blanco DJ Toachi.
Fuente: Base de datos IGM-Cartografía Digital, Escala 1:50.000
Elaborado: Cristina Ojeda
33
Utilizando la herramienta del Google Earth, en base a la ubicación de la
estación limnimétrica, de nombre Río Blanco DJ Toachi –H0138, de donde se
procedió a la delimitación de la microcuenca del mismo nombre, y se determinó
su ubicación geográfica, por lo tanto:
La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi, se encuentra ubicada entre las
provincias de Santo Domingo de los Tsáchilas, Pichincha y Cotopaxi, con latitud
de (°9'34.58"Sur) y longitud de (79°16'55.03"Oeste), a una altura media de 347
(m.s.n.m), y cuenta con un área de 4426,63 Km².
Límites de acuerdo a la ubicación de la estación Río Blanco DJ Toachi, en
Valle Hermoso
Norte: Provincia Pichincha;
Sur: Provincia Santo Domingo de los Tsáchilas;
Este: Provincia Pichincha y
Oeste: Santo Domingo de los Tsáchilas
4.2.1.3 Características de la Cuenca
De acuerdo a la información obtenida de shapefile de uso de suelo, de zonas de
vida, geomorfología, del Instituto Geográfico Militar (IGM), se procedió a
elaborar mapas (ver anexo # 9) para determinar las características de la
Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi, principalmente se tomó en cuenta como
referencia la zona de Valle Hermoso por ser el sitio de ubicación de cierre de la
Microcuenca, también se obtuvo la información del Plan de Desarrollo Parroquial
de Valle hermoso:
34
Tabla 3. Características de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Características de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Parámetros Características de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Clima Húmedo tropical
Temperatura (°C) 23 a 26 (°C)
Precipitación mensual Máxima en abril 800 mm, mínima en agosto 100
mm
Humedad de la provincia
Pendiente
Tipo de suelo
Zonas de vida
Entre el 70 y 90%
Media 16%
Paisaje piedemonte
Bosque siempre verde de zonas bajas
Nota: Características en base a información obtenida por el Instituto Geográfico Militar (IGM) y el
Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología INAMHI.
Elaborado por: Cristina Ojeda.
4.2.1.4 Geología y suelos.
De acuerdo a la elaboración de los mapas geológicos y de uso de suelos (ver
anexo # 9 – mapas 3,4,5) para la Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi se
determinó la unidad Geológica Piedemonte y suelos de tipo entisol, molisol y en
su mayoría inceptisol.
4.2.1.5 Capacidad del Suelo.
En relación a los tipos de suelo, que posee la Microcuenca del Río Blanco DJ
Toachi, esta tiene potencialidades principalmente para actividades forestales de un
48.41% y para actividades agropecuarias de un 31.07%.
“El 61,97% del territorio tiene un uso inadecuado de acuerdo a las condiciones
de arabilidad, con los efectos de subutilización, empobrecimiento de la calidad del
35
suelo y riesgos por deslizamientos”. (Plan de Desarrollo de la parroquia de Valle
Hermoso , 2004)
4.2.1.6 Usos del suelo
El 50% del territorio está consagrado a la producción pecuaria, el
40% a la producción agrícola y el restante 10% a otros usos. De
acuerdo a la arabilidad del suelo existe un 55% del territorio con
uso inadecuado, debido a la densidad de cabezas de ganado
también observamos un 30% del territorio con uso inadecuado, por
lo general este uso se debe orientar a actividades forestales,
silvopastoriles y agroforestales. (Plan de Desarrollo de la parroquia
de Valle Hermoso , 2004)
4.2.1.7 Actividad Agrícola
De acuerdo a los mapas de vegetación (ver anexo # 9 mapa 8), se obtuvo que
en las unidades de cobertura vegetal existen plantaciones perennes como: palma
africana, café, cultivos de ciclo corto y pastos plantados.
4.2.1.8 Zonas de planificación especial.
“El Río Blanco determina que la zona poblada que se halla en sus riberas
reciba un tratamiento especial por el riesgo por inundación” (Plan de
Desarrollo de la parroquia de Valle Hermoso , 2004).
El tratamiento especial se refiere a mantener sistemas de alerta temprama para
el posible riesgo de desbordamiento del El Río Blanco, provocado por
abundantes precipitaciones, mismas que pueden generar inundaciones.
36
4.2.1.9 Riesgos
Para el riesgo de Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi, se tomó en cuenta la
información del Plan de Desarrollo de la parroquia de Valle Hermoso donde nos
indica que:
El 60% de la zona tiene un riesgo medio por deslizamientos esto
debido al uso inadecuado de tierras de forma extensiva, la zona sur
que se halla antes del río Blanco tiene un riesgo bajo aquí las tierras
son planas y se hallan dedicadas a la producción agrícola. La zona
norte de la cabecera parroquial, cruzando el puente se encuentra en
una zona susceptible de alto riesgo, al hallarse asentada junto al Río
Blanco. (Plan de Desarrollo de la parroquia de Valle Hermoso ,
2004)
4.2.2 Método para el Cálculo de las Propiedades Morfométricas de la
Microcuenca
La caracterización morfométrica de la Microcuenca, se realizó en base al
análisis de información digital de shapefile a escala 1.50.000 de ríos y curvas de
nivel, proporcionadas por el Instituto Geográfico Militar (IGM).
El cálculo de las variables requeridas para el análisis morfológico fue
procesado mediante programas informáticos de ArcGIS y Excel, y por medio de
aplicación de fórmulas morfométricas que se detallan a continuación:
Área de la cuenca
Inmediatamente elaborado la delimitación de la zona de interés hídrico, se
estableció la superficie de la cuenca mediante el programa computacional ArcGIS,
con lo que se obtuvo un área de 4424,29 km2.
37
Perímetro de la cuenca
Al igual que el área, el cálculo del perímetro de la cuenca se realizó en el
programa computacional ArcGIS, siendo el mismo 485,4 km.
Forma de la cuenca - Hortón
Para establecer la forma de la cuenca, se manejó, uno de los índices más
utilizados para medir la forma de la cuenca es el factor o relación de forma de
Hortón, el cual se expresa como:
𝑅𝑓 =𝐴
𝐿2
Donde:
𝑅𝑓 = Coeficiente de forma
𝐴 = Área de la cuenca (Km2)
𝐿 = Longitud de la cuenca (Km)
𝑅𝑓 = (4424,29 〖𝑘𝑚〗^2)/〖(146,35 𝑘𝑚)〗^2
𝑅𝑓 = 0,207
Coeficiente de compacidad de Gravelius (kc).
𝐾𝑐 =0,28𝑃
(𝐴)1/2
Donde:
𝐾𝑐 = Es el coeficiente de compacidad
𝑃 = Perímetro de la cuenca
𝛱 = Signo “Pi” que es igual a 3.1416
𝐴 = Área de la cuenca
Si Rf > 1 Forma achatada Tiempos cortos (horas minutos) para
formación de avenidas
Si Rf < 1 Forma alargada Tiempos largos (días, semanas) para
formación de avenidas
38
𝑘𝑐 =0,28(485,4) km
(4424,29 𝑘𝑚2)1/2
𝑘𝑐 = 2,04
En la tabla # 4 podemos observar la clasificación de los rangos del Coeficiente de
compacidad de Gravelius:
Tabla 4. Coeficiente de compacidad de Gravelius
Coeficiente de compacidad de Gravelius
Nota: Características Coeficiente de compacidad de Gravelius
Elaborado: Cristina Ojeda.
Siendo kc > a 1,75 asumimos que nuestra cuenca va tener una forma rectangular
oblanga, con lo que coincide con la forma que efectivamente posee la cuenca.
Ancho máximo de la cuenca (𝑙) = 84,15 𝑘𝑚
Índice de alargamiento (𝐼𝑎) = 𝐿𝑚/𝑙
Dónde: 𝐿𝑚 = longitud max
𝑙 = Ancho máximo pendiente
𝐼𝑎 =146,35 𝑘𝑚
84,15𝑘𝑚
𝐼𝑎 = 1,7
Si 𝐼𝑎 > 1 se trata de una cuenca alargada
Si 𝐼𝑎 aproxima 1 presenta una red de drenaje en forma de abanico
Ia con valor de 1,7 nos indica que es una cuenca alargada
Kc Forma
1-1.25 Redonda a Oval Redonda
1.25-1.5 Oval Redonda a Oval Oblonga
1.5-1.75 Oval Oblonga a Rectangular Oblonga
kc > a 1,75 Rectangular Oblonga
39
Altura media de la cuenca (curva hipsométrica)
“La altitud media de la cuenca se fijó por medio de la curva hipsométrica que
relaciona la altitud con el área” (Villon, 2002)
Para obtener la curva hipsométrica se utilizó el programa computación Excel,
con los siguientes pasos.
1. Se señalaron sub-áreas de la cuenca, siguiendo las curvas de nivel, para este
caso las áreas estuvieron cada 100 metros.
2. Para determinar las áreas parciales se utilizó el programa computacional
ArcGis, seguidamente se determinó las áreas acumuladas del sitio en
estudio.
3. Con los datos de porcentaje de área acumulada en el eje de las X y con las
alturas medias en el eje de las Y, se procede a graficar la tendencia de la
curva hipsométrica.
En la # 5 podemos ver los valores que se obtuvieron para la curva hipsométrica
por medio del programa computación Excel:
Tabla 5. Datos obtenidos ArGis-Elaboración - Curva Hipsométrica
Datos obtenidos ArcGIS-Elaboración - Curva Hipsométrica
N° Mínima Máxima Promedio
Intervalo
(área del
ArcGIS)
Acumulado %
Acum %Inter
1 300,00 593,71 446,85 254,97 4426,63 100,00 5,76
2 593,81 887,46 740,63 543,51 4171,65 94,24 12,28
3 887,59 1181,23 1034,41 327,92 3628,14 81,96 7,41
4 1182,49 1474,41 1328,45 449,82 3300,22 74,55 10,16
5 1475,14 1768,26 1621,70 327,23 2850,40 64,39 7,39
6 1769,01 2062,34 1915,68 443,99 2523,18 57,00 10,03
7 2062,84 2355,91 2209,37 282,01 2079,18 46,97 6,37
8 2356,60 2649,71 2503,16 332,12 1797,17 40,60 7,50
9 2650,70 2942,53 2796,61 305,78 1465,05 33,10 6,91
10 2943,79 3237,43 3090,61 375,00 1159,27 26,19 8,47
11 3237,76 3531,07 3384,42 245,42 784,27 17,72 5,54
12 3531,55 3823,53 3677,54 298,79 538,85 12,17 6,75
13 3825,33 4118,02 3971,67 142,40 240,06 5,42 3,22
14 4119,58 4412,47 4266,03 89,03 97,65 2,21 2,01
15 4416,82 4656,90 4536,86 6,53 8,62 0,19 0,15
16 4707,63 5000,00 4853,82 2,10 2,10 0,05 0,05
Nota: Datos - Curva Hipsométrica - Río Blanco DJ Toachi - Base de datos IGM- Datos
procesados en ArcGis y Excel.
Elaborado por: Cristina Ojeda
40
En la figura # 12 podemos ver la representación gráfica de la curva hipsométrica de
la cuenca:
La tendencia de la curva hipsométrica nos indica que es una cuenca con un tipo
de terreno fuertemente accidentada, de acuerdo, a la clasificación de rangos de Heras.
Pendiente media de la cuenca
Para determinar la pendiente media de la cuenca se utilizó Software de ArcGIS y
Excel, una vez obtenidos los datos por medio del ArcGIS, se procedió al cálculo de
la pendiente media por medio de Excel, utilizando como datos el número de
ocurrencias promedio, las que se obtuvieron de multiplicar el promedio y el número
de ocurrencias dadas, y finalmente se dividen el número de ocurrencias promedio
para el numero de ocurrencias dada con lo que se obtiene una pendiente media del
16,43%).
Curva Hipsométrica
Figura 12. Curva Hipsométrica - Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos IGM-Cartografía Digital, Escala 1:50.000 – Datos procesados en
ArGis y Excel.
Elaborado por: Cristina Ojeda
41
A continuación en la tabla # 6 observamos los valores procesados en Excel para el
cálculo de la pendiente media:
Tabla 6. Datos obtenidos ArGis-Elaboración Pendiente Media
Datos obtenidos ArGis-Elaboración Pendiente Media
No Inferior Superior Promedio ocurrencias
(count)
Numero de
ocurrencias
prom.
1 0,00 5,71 2,0348 4407 8967,38
2 5,71 11,42 8,6311 2848 24581,27
3 11,43 17,14 14,3803 3300 47454,86
4 17,14 22,85 19,8400 3604 71503,52
5 22,85 28,56 25,5518 1834 46862,06
6 28,57 34,27 31,2186 1328 41458,25
7 34,27 39,95 36,8161 805 29636,99
8 40,01 45,68 42,5473 422 17954,96
9 45,72 51,40 48,2179 225 10849,02
10 51,43 57,00 53,8458 125 6730,72
11 57,30 62,60 59,6540 61 3638,89
12 62,90 67,67 64,7200 20 1294,40
13 68,71 73,26 70,9295 6 425,58
14 74,59 79,90 76,5322 6 459,19
15 85,22 85,22 85,2239 1 85,22
16 91,39 91,39 91,3950 1 91,39
TOTAL 18993,000 311993,73
PENDIENTE
MEDIA 16,43 %
Nota: Datos – Pendiente Media - Río Blanco DJ Toachi -Base de datos IGM-Cartografía Digital
formato shapefile - Datos procesados en ArGis y Excel.
Elaborado por: Cristina Ojeda
Alta pendiente.- > 30% mayor velocidad de escorrentía, disminuye la
capacidad de infiltración
Baja pendiente.- < 30% menor velocidad de escorrentía, mayor
capacidad de infiltración.
42
La tabla # 7 nos indica los rangos para determinar el tipo de terreno en base a la
pendiente:
Tabla 7. Rangos de pendiente y tipo de terreno (Heras, 1972)
Rangos de pendiente y tipo de terreno (Heras, 1972)
Nota: Rangos de pendiente y tipo de terreno (Heras, 1972).
Fuente: (Gutiérrez, 2014)
Elaborado por: Cristina Ojeda
Pendiente de la Corriente Principal de la Cuenca
El cálculo de la pendiente de la corriente principal, es similar al cálculo de la
pendiente de la cuenca, la diferencia se genera porque se toman en cuenta el orden de
la red hídrica que es de 4, de igual forma se lo realizo con Software de ArcGIS y
Excel como se indica a continuación en la tabla # 8.
Tabla 8. Datos obtenidos ArGis-Elaboración Pendiente Corriente Principal
Datos obtenidos ArGis-Elaboración Pendiente Corriente Principal
Nota: Pendiente Corriente Principal - Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos IGM-Cartografía Digital formato shapefile-
Datos procesados en ArGis y Excel.
Elaborado por: Cristina Ojeda
Rangos de pendiente (%) Tipo de Terreno
0 - 2 Llano 2 - 5 Suave
5 - 10 Accidentado medio 10 - 15 Accidentado 15 - 25 Fuertemente
accidentado 25 - 50 Escarpado
> 50 Muy escarpado
Orden de la Red Hídrica
Número de veces (1)
Promedio (%)(1)
Numero de ocurrencias (1)x(2)
1 728 2,92 2124
2 420 2,61 1096
3 228 2,97 677
4 124 1,60 199
TOTAL 1500,00 10 4096
PENDIENTE
PROMEDIO
3%
43
Longitud de las corrientes (Ld)
Los datos para el cálculo de la longitud de corrientes, se los obtuvo por medio del
Software de ArcGIS, luego por medio de Excel se procedió a la sumatoria de todas
las corrientes, dando una longitud de corrientes de 718,93, como se muestra a
continuación en la tabla # 9.
Tabla 9. Datos obtenidos ArGis-Elaboración Longitud Red Hídrica
Datos obtenidos ArGis-Elaboración Longitud Red Hídrica
Orden de la Red
Hídrica
Longitud de la Red
Hídrica
1 340,39
2 203,62
3 111,78
4 63,14
TOTAL 718,93
Nota: Longitud Red Hídrica - Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos IGM-Cartografía Digital formato shapefile, Datos procesados en
ArGis y Excel.
Elaborado por: Cristina Ojeda
Densidad de drenaje
Para establecer la densidad de drenaje se utilizó el programa ArcGIS, y la
siguiente fórmula.
𝐷𝑑 =𝐿𝑑
𝐴
Donde:
𝐿 = Longitud de toda la red de drenaje.
𝐴 = Área de la cuenca.
𝐷𝑑 =718,93 𝑘𝑚
4424,29 𝑘𝑚2
44
𝐷𝑑 = 0,16
Tabla 10. Valores interpretativos de la Densidad de Drenaje
Valores interpretativos de la Densidad de Drenaje
Densidad de Drenaje
Km/km2 Categoría
˂ 1 Baja
1 a 2 Moderada
2 a 3 Alta
˂ 3 Muy Alta
Nota: Valores Densidad de Drenaje (Delgadillo & Barrios)
Elaborado por: Cristina Ojeda
0,5 Km/km2= drenaje pobre.
3,5 km/km2= cuenca bien drenada.
Con un valor de densidad de drenaje de 0,16 mismo que es > 1 se concluye que es
una cuenca con densidad de drenaje baja.
Constante de estabilidad del río (C )
La constante de estabilidad de un río, propuesta por (Schumm 1956) es el valor
inverso de la densidad de drenaje, representa físicamente la superficie necesaria de la
cuenca para mantener las condiciones hidrológicas estables en una unidad de
longitud de canal. (Hidrograficas).
𝐶 =𝐴
𝐿𝑑
1 > estabilidad del recurso hídrica, esto significa que es una zona con densa
cobertura vegetal ya que tiene un valor alto de constante de estabilidad y un valor
bajo en su densidad de drenaje (Hidrograficas).
45
𝐶 =4424,29 𝑘𝑚2
718,93 𝑘𝑚
𝐶 = 6,16 𝑘𝑚
Tiempo concentración
El tiempo de concentración es el tiempo que la lluvia que cae en el
punto más distante de la corriente de agua de la cuenca, toma para
llegar a una sección determinada de dicha corriente, se mide en
minutos u horas. (Monsalve, 1999)
Para el cálculo del tiempo de concentración utilizaremos la siguiente formula:
Formula de Kirpich
𝑇𝑐 = 0,0195 (𝐿𝑟3
𝐻)
0,385
Donde:
𝑇𝑐 = Tiempo de concentración en horas
𝐿𝑟 = Longitud del cauce principal en metros
𝐻 = Diferencia de elevación en metros
𝑇𝑐 = 0,0195 ((146351𝑚)3
600)
0,385
𝑇𝑐 = 1536,31 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
4.2.3 Metodología para Determinar el Balance Hídrico
Para el determinar el balance Hídrico en la Microcuenca del Río Blanco DJ
Toachi, fue necesario utilizar la información de las estaciones climáticas que se
encuentren influenciando el área de estudio, las mismas que cuentan con datos de
precipitación y humedad, dentro del periodo de estudio (1991 – 2015) se tomó en
46
cuenta los últimos 25 años, por tener buena información y actualizada dentro de este
periodo, ya que de años atrás es escasa la información y poco confiable.
En la tabla # 11 se indican todas las estaciones climatológicas, utilizadas para la
investigación:
Tabla 11. Estaciones Climatológicas
Estaciones Climatológicas
CODIGO ESTACIONES CLIMATICAS COORDENAD
A EN X
COORDENA
DA EN Y
M1066
COTOPILALO CONVENIO
INAMHI-CESA
755744 9924042
M0362 LAS PAMPAS 726246 9952566
M0025 LA CONCORDIA 680253 9997254
M0003 IZOBAMBA 772463 9959068
M0375 SAQUISILI 759818 9907293
M0363 SIGCHOS 734555 9922270
M0361 NONO 769931 9991520
M0354 SAN JUAN-PICHINCHA
(CHILLOG.) 763277 9968135
M0348 SANTA ANITA-KM.10 VIA
CHONE 694704 9974138
M0339 NANEGALITO 758392 10007008
M0335 LA CHORRERA 774138 9977322
M0116 CHIRIBOGA 746635 9976342
XO85 SANTO DOMINGO AEROPUERTO 700085 9972478
M064 COTOPAXI- LATACUNGA
AEROPUERTO 765133 9898593
Nota: Estaciones utilizadas en el Balance Hidricon Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Fuente: (Hidrología I. N., 2015) - Elaborado por: Cristina Ojeda.
4.2.3.1 Cálculo de los Parámetros que Intervienen en el Balance Hídrico.
Calculo de la Precipitación
Para realizar el cálculo de este parámetro, se utilizaron 14 estaciones
meteorológicas, cercanas al área de estudio, que nos den datos de precipitación, los
mismos que se obtienen a continuación como se indica en la tabla # 12:
47
Tabla 12. Precipitación Media Multianual
Precipitación Media Multianual
Nota: Estaciones – valores de precipitación media multianual
Fuente: (INAMHI, 2000/2015)
Elaborado por: Cristina Ojeda
En cada una de las estaciones seleccionadas se calculó la precipitación media
multianual que es la que nos interesa para poder realizar el cálculo del Balance
Hídrico.
El cálculo de la Precipitación Media Multianual consiste en sumar la precipitación
(mm), durante los doce meses del año; esto se lo hace para cada año y con estos
CODIGO
ESTACION ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
M1066
COTOPILALO
CONVENIO INAMHI-
CESA
68,3 80,2 87,8 99,9 79,0 32,7 18,3 10,4 36,8 58,7 67,8 73,8
M0362 LAS PAMPAS 306,8 340,1 353,9 339,3 217,4 79,4 42,8 38,1 67,8 90,4 86,9 169,2
M0025 LA CONCORDIA 471,8 500,8 606,9 623,8 359,7 151,2 78,5 47,3 80,7 90,7 68,5 187,2
M0004
RUMIPAMBA-
SALCEDO
48,8 54,0 64,1 69,5 51,0 29,4 18,6 15,0 26,7 44,8 69,1 56,6
M0003 IZOBAMBA 133,0 155,8 197,5 196,9 152,0 64,3 35,5 36,2 73,4 127,4 151,7 143,4
M0375 SAQUISILI 68,2 83,9 99,9 90,2 68,2 58,5 36,8 27,0 44,8 72,4 93,2 83,3
M0363 SIGCHOS 154,2 134,4 144,8 156,4 154,2 47,2 21,3 14,9 40,0 56,3 77,4 84,4
M0361 NONO 99,0 101,7 135,4 167,3 104,6 36,8 22,7 14,7 42,9 104,3 69,8 84,1
M0354
SANJUANPICHINCHA
(CHILLOG.)
167,5 167,5 167,5 260,1 197,9 127,2 67,2 60,0 78,7 157,1 181,1 166,3
M0348
SANTA ANITA-KM.10
VIA CHONE
338,7 387,5 409,9 454,9 271,9 102,8 49,5 39,4 69,2 56,9 61,6 165,0
M0339 NANEGALITO 328,9 351,9 355,0 356,1 328,9 113,6 79,2 37,9 77,0 105,3 328,9 198,0
M0335 LA CHORRERA 126,4 159,2 213,4 220,2 123,1 51,1 25,4 28,9 64,0 155,3 160,6 128,7
M0116 CHIRIBOGA 489,8 452,9 533,2 528,6 489,8 247,1 182,9 112,4 224,3 274,9 294,1 370,4
M064
LATACUNGA
AEROPUERTO
51,7 63,6 68,1 80,9 47,8 27,2 14,6 10,5 26,4 54,3 64,1 57,0
XO85
SANTO DOMINGO
AEROPUERTO
460,1 523,0 542,7 553,7 302,8 120,3 58,3 42,8 72,9 74,1 86,8 204,1
48
datos anuales se establece la media aritmética del periodo en estudio, obteniéndose
de esta manera un solo dato que representa la precipitación media multianual de la
estación.
En el siguiente cuadro, se presentan los resultados del cálculo de la precipitación
media multianual de cada estación.
Calculo de la Evapotranspiración (ETP)
Existen varios métodos para estimar la evapotranspiración, pero en el caso de
estudio se utilizó Thornthwaite y Turc.
Método de Thorntwaite
El método de Thornthwaite fue desarrollado a partir de datos de
precipitación y escorrentía para diversas cuencas de drenaje. El
resultado es básicamente una relación empírica entre la
evapotranspiración (ETP) y la temperatura del aire. Este funciona bien
para regiones húmedas y también para la estimación de la
evapotranspiración en períodos mínimos de una semana a partir de
fórmulas empíricas para una estación sea tanto meteorológica como
hidrológica; la expresión encontrada fue la siguiente: (Monsalve,
1999, pág. 166)
Fórmula de Thornthwaite
La fórmula de Thornthwaite se basa en la temperatura y en la latitud
determinando que esta última constituye un buen índice de la energía
en un lugar específico. Estima la evapotranspiración potencial a partir
de la media mensual de las temperaturas medias diarias del aire, con el
49
que calcula un índice de calor anual, a partir de la expresión:
(Monsalve, 1999, pág. 166)
𝑖 = (𝑡/5)1,514 Índice de Calor Mensual Thornthwaite
La tabla # 13 nos muestra los índices de calor mensual para el cálculo del
método de Thornthwaite.
Tabla 13. Índice de calor mensual en función de la temperatura
Índice de calor mensual en función de la temperatura. Se obtiene a partir de una
temperatura determinada, entrando con el valor entero por el eje vertical y con el
decimal por el horizontal.
tm(°C) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
20 8,16 8,22 8,28 8,34 8,41 8,47 8,53 8,59 8,66 8,72
21 8,78 8,85 8,91 8,97 9,04 9,10 9,16 9,23 9,29 9,36
22 9,42 9,49 9,55 9,62 9,68 9,75 9,81 9,88 9,95 10,01
23 10,08 10,15 10,21 10,28 10,35 10,41 10,48 10,55 10,61 10,68
24 10,75 10,82 10,89 10,95 11,02 11,09 11,16 11,23 11,30 11,37
25 11,44 11,50 11,57 11,64 11,71 11,78 11,85 11,92 11,99 12,06
26 12,13 12,21 12,28 12,35 12,42 12,49 12,56 12,63 12,70 12,78
Nota: Valores Índice de calor en base a la temperatura - Ven Chow, 1994
Elaborado por: Cristina Ojeda
Calculo de los índices de calor para la estación la Concordia con una:
Latitud: 0 °1' 29" N, Longitud: 79° 22' 49" W, Elevación: 379.00, como se
muestra a continuación en la tabla # 14.
50
Tabla 14. Temperatura media mensual estación la Concordia
El cálculo del índice de calor mensual “i”, se obtiene en base a la temperatura
tabla (# 15), que nos permite obtener un valor para el índice de calor anual
(I), siendo I = Σi la suma de los doce índices mensuales del año considerado.
Tabla 15. Índice de calor en función de la temperatura media mensual estación la
Concordia
∑ 𝑖 = 11,9 + 11,37 + 10,95 + 11,71 + 11,44 + 10,95 + 10,68 + 10,61 + 10,75 + 10,68 + 10,68 + 11,02
∑ 𝑖 = 131,93
Para meses teóricos de 30 días, con 12 horas diarias de sol, formula la siguiente
expresión:
𝐸𝑇𝑃𝑠in corr = 16 (10𝑡
𝐼)
𝑎
Temperatura media mensual estación la Concordia
LA CONCORDIA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
TEMPERATURA
MEDIA 24,5 24,9 25,3 25,4 25,0 24,3 23,9 23,8 24,0 23,9 23,9 24,4
Nota: Temperatura media mensual estación la Concordia
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
Índice de calor en función de la temperatura media mensual estación la Concordia
LA CONCORDIA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
TEMPERATURA
MEDIA 24,5 24,9 25,3 25,4 25,0 24,3 23,9 23,8 24,0 23,9 23,9 24,4
i 11,0 11,4 10,9 11,7 11,4 10,9 10,7 10,6 10,7 10,7 10,7 11,0
Nota: Índice de calor en función de la temperatura media mensual
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
51
Siendo:
𝐸𝑇𝑃 = Evapotranspiración potencial media en mm/día
𝑡 = Temperatura media diaria del mes en ºC
𝐼 = Índice de calor anual (I = Σi)
𝑎 = 675.10 − 9 𝐼3 − 771.10 − 7𝐼2 + 1972.10 − 5𝐼 + 0,49239
En la tabla # 16 se indica los valores de índice de calor para Thornthwaite.
Tabla 16. Valores de coeficiente (a).
Valores de coeficiente (a). Se entra con el valor del índice de calor anual I y se
lee directamente el valor - Thornthwaite
I a
130 3,0
131 3,03
132 3,07
Nota: Valores de coeficiente (a) – Thornthwaite en función de I - Ven Chow, 1994
Elaborado por: Cristina Ojeda
Donde que el coeficiente de a, se calculó en base a la tabla (#14), y el valor el
índice de calor anual (I):
𝐼 = 131,93 ≈ 132,0
𝑎 = 3.07
52
Ejemplo para julio ver el (tabla # 17):
Tabla 17. Evapotranspiración mensual sin corregir - Índice de iluminación
mensual
𝐸𝑇𝑃𝑠in corr = 16 (10(23,9)
131,93)
3,07
𝐸𝑇𝑃𝑠in corr = 99,2 𝑚𝑚/𝑚𝑒𝑠
El índice de iluminación mensual de 12 horas, corrige la ETP sin ajustar para
obtener según Thornthwaite:
La fórmula de Thornthwaite tiene en cuenta la duración real del mes y el
número máximo de horas de sol, según la latitud del lugar, y llega a la
expresión:
𝐸𝑇𝑃 = 𝑁/12 ∗ 𝑑/30. 𝐸𝑇𝑃𝑠𝑖𝑛 𝑐𝑜𝑟𝑟
𝐿 = 𝑁/12 ∗ 𝑑/30
Donde:
𝐸𝑇𝑃 = Evapotranspiración potencial (mm/mes)
Evapotranspiración mensual sin corregir - Índice de iluminación mensual
LA CONCORDIA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
TEMPERATURA
MEDIA 24,5 24,9 25,3 25,4 25,0 24,3 23,9 23,8 24,0 23,9 23,9 24,4
ETPsincorr 107,0 112,5 118,1 119,5 113,9 104,3 99,2 97,9 100,4 99,2 99,2 105,7
L 1,02 0,94 1.04 1,01 1,04 1,01 1,04 1,04 1,01 1,04 1 1,04
Nota: Valores de Evapotranspiración mensual sin corregir - Índice de iluminación mensual Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
53
𝑁 = Número máximo de horas de sol, según la latitud y el mes
𝑑 = Número de días del mes
𝐸𝑇𝑃𝑠𝑖𝑛 𝑐𝑜𝑟𝑟 = valor obtenido de la fórmula ε = 16(10 t/I) a
𝐸𝑇𝑃𝑇ℎ𝑜 = 𝐿 𝑥 𝐸𝑇𝑃 𝑠𝑖𝑛 𝑐𝑜𝑟𝑟
De forma que para una Latitud: 0 °1' 29"S
𝐸𝑇𝑃𝑇ℎ𝑜 = 99,2 𝑥 1,04
𝐸𝑇𝑃𝑇ℎ𝑜 = 103,1𝑚𝑚/𝑚𝑒𝑠
En la siguiente tabla se observa la evapotranspiración para todos los meses de
la Estación La Concordia, este mismo procedimiento se realiza para cada
estación ver tabla # 18.
Tabla 18. Evapotranspiración mensual Potencial Thornthwaite
Evapotranspiración mensual Potencial Thornthwaite
Nota: Ubicación de Estaciones que Influencian –La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
Método de Turc:
“Utiliza como parámetros la precipitación anual y la temperatura media anual. Su
expresión es” (Monsalve, 1999, pág. 170)
𝐸𝑇𝑅 =𝑃
√0.9 +𝑃2
𝐿2
𝐸𝑇𝑅 = Evapotranspiración real anual (en mm)
𝑃 = Precipitación anual (en mm)
LA
CONCORDIA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
ETPsincorr 107,0 112,5 118,1 119,5 113,9 104,3 99,2 97,9 100,4 99,2 99,2 105,7
L 1,02 0,94 1.04 1,01 1,04 1,01 1,04 1,04 1,01 1,04 1 1,04
ETPTho 109,1 105,7 122,8 120,7 118,4 105,4 103,1 101,8 101,4 103,1 99,2 109,9
54
𝑃 = Un parámetro heliotérmico que tiene por expresión:
𝐿 = 300 + 25(𝑇°𝐶) + 0.05 (𝑇°𝐶)3
(Monsalve, 1999, pág. 170)
Temperatura media anual en °C (T°C)
𝐿 = 300 + 25(𝑇°𝐶) + 0.05 (𝑇°𝐶)3
𝐿 = 300 + 25(16°𝐶) + 0.05 (16°𝐶)3
𝐿 = 904,8
𝐸𝑇𝑅 = 2955,95 𝑚𝑚/𝑎ñ𝑜/√0.9 +(2955,95 𝑚𝑚/𝑎ñ𝑜)2
(904,8)2
𝐸𝑇𝑅 = 82,4𝑚𝑚/𝑚𝑒𝑠
Calculo del Escorrentía
Para realizar el cálculo de la escorrentía específicamente se utilizó la estación
hidrológica Río Blanco DJ Toachi H0138, punto de cierre y de descarga de la
cuenca, posee datos de caudal para un periodo en estudio (1991 – 2015); y cuenta
con limnigrafo.
Con información de caudales (tabla # 19), que se obtiene de los anuarios
hidrológicos que publica el INAMHI. Con las series estadísticas de datos se procedió
al cálculo del Caudal Medio Multianual el mismo consiste en determinar la media
aritmética de los caudales de la serie en estudio.
Para calcular la escorrentía, es necesario el área de la cuenca.
55
Tabla 19. Caudal Medio Mensual Rio Blanco DJ Toachi
Caudal Medio Mensual Río Blanco DJ Toachi
Nota: Caudal Medio Mensual Río Blanco DJ Toachi - Base de datos INAMHI - Datos procesados en
Fuente: (INAMHI, 2000/2015)
Excel. - Elaborado por: Cristina Ojeda
Calculo de la escorrentía superficial:
𝑉𝑚 = 𝐶𝑥𝑃𝑚𝑥𝐴
𝑉𝑚 = volumen medio que puede escurrir m3
𝐴 = área de la cuenca km2
𝐶 = coeficiente de escorrentía (adimensional)
𝑃𝑚 = precipitación media mm
Para aplicar la fórmula del volumen medio es necesario determinar el valor de
coeficiente de escorrentía de acuerdo con los tipos de suelo, usos de suelo y
AÑOS ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
1991 410,7 592,2 581,5 401,5 376,6 178,2 71,2 60,5 62,8 63,3 79,0 195,9
1992 315,0 630,16 735,7 683,3 600,4 362,4 116,3 84,5 47,1 31,6 57,3 118,8
1993 313,2 530,8 769,1 638,1 593,4 139,8 89,8 27,9 67,2 100,0 108,2 239,4
1994 416,3 467,4 623,5 485,0 471,3 57,8 189,9 52,3 50,2 55,6 45,3 271,4
1995 648,8 526,0 544,7 661,5 484,4 159,1 125,2 132,3 102,6 103,9 137,3 31,8
1996 504,2 746,5 848,8 610,2 369,0 175,4 126,2 95,9 90,3 34,3 45,3 31,8
1997 376,1 510,6 534,4 526,8 435,9 415,8 301,2 203,8 242,6 347,1 469,7 494,6
1998 125,1 175,2 187,9 208,7 233,8 154,7 70,2 50,9 41,9 32,0 43,2 28,2
1999 89,24 188,6 207,0 216,0 162,1 108,4 78,0 45,3 44,9 55,5 47,1 118,4
2000 112,5 181,2 211,9 234,8 190,5 95,8 47,6 37,6 39,8 36,8 25,0 40,0
2001 88,60 93,6 169,9 141,1 115,2 58,3 33,9 29,2 28,3 22,0 29,6 53,5
2002 332,7 469,9 699,0 807,3 463,5 189,6 63,6 46,2 41,4 88,8 123,6 340,3
2003 356,0 360,4 500,5 280,6 260,6 169,9 124,0 62,8 54,6 71,2 60,1 156,1
2004 262,5 295,1 272,2 389,1 349,9 92,6 91,5 43,8 69,4 119,3 73,3 161,4
2005 123,6 337,6 315,2 386,3 224,9 94,7 44,6 43,9 39,7 39,2 50,1 124,4
2006 350,1 584,5 490,8 462,7 297,2 150,9 75,2 77,0 90,2 72,2 196,6 196,5
2007 300,8 373,5 368,6 442,6 407,8 252,0 118,6 68,6 61,1 56,8 79,6 104,9
2008 494,7 560,7 476,8 496,7 365,1 221,7 169,2 164,8 163,8 167,0 135,0 162,9
2009 455,0 593,1 569,0 248,4 283,6 146,0 109,6 79,9 54,9 55,6 48,4 218,1
2010 283,9 455,4 379,1 591,6 349,9 148,9 179,8 102,7 91,5 59,6 134,0 298,5
2011 509,2 507,5 569,5 601,5 234,6 155,4 159,1 104,0 90,2 114,4 76,9 86,3
2012 474,0 515,1 532,1 471,7 357,3 207,7 128,5 68,8 51,7 69,7 105,4 86,7
2013 285,9 432,5 424,0 430,1 312,1 196,8 125,7 75,9 65,3 66,0 73,6 96,6
2014 356,6 468,8 537,1 426,2 465,2 236,1 125,6 74,9 77,4 110,7 87,2 88,64
2015 238,5 493,7 453,1 391,7 330,0 227,0 161,0 96,1 84,2 166,6 112,8 249,0
MEDIA 328,9 443,6 480,1 449,3 349,4 175,8 117,0 77,2 74,1 85,6 97,7 159,8
CAUDAL 74,3 100,2 108,5 101,5 78,9 39,7 26,4 17,4 16,7 19,3 22,1 36,1
56
pendiente, de la cuenca en estudio, de acuerdo a las siguientes condiciones de la tabla
# 20:
Tabla 20. Coeficiente de Escorrentía - Uso de Suelo y Pendiente del Terreno
Coeficiente de Escorrentía - Uso de Suelo y Pendiente del Terreno
Nota: Cálculo para el coeficiente de escorrentía - Coeficiente de Escorrentía
Fuente:( (Ramser, 1929)).
Elaborado por: Cristina Ojeda
Para conocer el tipo de suelo de la microcuenca Río Blanco DJ Toachi, se realizó
un mapa de cobertura de uso de suelo (anexo#9-mapa 3.) del cual se pudo obtener los
tipos de suelo, para el cálculo del coeficiente de escorrentía, también es necesario
tomar en cuenta la pendiente media de que en nuestro caso de estudio es 16,43%.
De acuerdo a la tabla # 21 podemos observar las características de tipo de uso de
suelo de la Microcuenca del Río Blanco para la determinación del coeficiente de
escorrentía.
Uso de Suelo y Pendiente del Terreno
Gruesa
Textura
Media
Fina
Bosque
Plano (0-5% pendiente)
Ondulado (6-10% pendiente) Escarpado (11-30% pendiente)
0,10
0,25 0,30
0,30
0,35 0,50
0,40
0,50 0,60
Pastizales
Plano (0-5% pendiente)
Ondulado (6-10% pendiente) Escarpado (11-30% pendiente)
0,10
0,16 0,22
0,30
0,36 0,42
0,40
0,55 0,60
Terrenos cultivados Plano (0-5% pendiente)
Ondulado (5-10% pendiente)
Escarpado (11-30% pendiente)
0,30
0,40
0,52
0,50
0,60 0,72
0,60
0,70
0,82
57
Tabla 21. Coeficiente de Escorrentía - Uso de Suelo y Pendiente del Terreno
Coeficiente de Escorrentía - Uso de Suelo y Pendiente del Terreno
Nota: Coeficiente de Escorrentía - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Fuente: (Ramser, 1929) - Datos procesados en Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
𝐶 = ((0, 50 ∗ 47%𝑘𝑚2) + (0, 42 ∗ 11%𝑘𝑚2) + (0, 72 ∗ 17%𝑘𝑚2))
𝐶 = 0, 40
En la tabla # 22 podemos observar los valores de precipitación media mensual y del
volumen de medio calculado en base al coeficiente de escorrentía.
Tabla 22. Volumen de Coeficiente de Escorrentía - Microcuenca del Rio Blanco
DJ Toachi
𝑉𝑚 = 𝐶 ∗ 𝑃𝑚 ∗ 𝐴
𝑉𝑚 = (0, 40) (375, 6) (4424, 29)/1000
𝑉𝑚 = 664,6 𝑚3
USO DE SUELO MICROCUENCA
RÍO BLANCO DJ TOACH
Pendiente media
de16, 43%.
Escarpado (11-
30% pendiente)
Tipo de Suelo Área % Uso Textura
Bosque 2056,84 47% Medio 0,50
Pastizales 470,54 11% Medio 0,42
Cultivos 1415,17 17% Medio 0,72
Volumen de Coeficiente de Escorrentía - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Pm(mm) 375,6 419,4 478,2 349,1 201,5 152,2 91,7 59,7 87,8 111,9 108,4 183,7
Vm(mm) 664,6 742,2 846,3 617,9 356,7 269,4 162,2 105,6 155,3 198,1 191,8 325,1
Nota: Volumen de Coeficiente de Escorrentía – Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
58
Infiltración
𝑃𝑗 = 𝑃𝑗 – (𝑃𝑗 ∗ 𝑘𝑒𝑗)
𝑃𝑗 = infiltración potencial mensual, en mm
𝑃𝑗 = precipitación mensual promedio, en mm
𝐾𝑒𝑗= coeficiente de escorrentía mensual, adimensional
A continuación en la tabla # 23 podemos observar el cálculo de la infiltración
mensual en base a la precipitación mensual.
Tabla 23. Infiltración - Microcuenca del Rio Blanco DJ Toachi
𝑃𝑗 = 𝑃𝑗 – (𝑃𝑗 ∗ 𝑘𝑒𝑗)
𝑃𝑗 = 375,6 – (375,6 ∗ 0,40)
𝑃𝑗 = 225,3
4.2.3.2 Determinación Espacial de los Parámetros que intervienen en el
Balance Hídrico.
La determinación espacial de los parámetros que intervienen en el Balance
Hídrico, se basa específicamente en la elaboración de mapas de isoyetas e isotermas,
mismos que se realizan por medio del procesamiento de información a través del
software de ArcGIS.
Infiltración - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Pm(mm)
375,6 419,4 478,2 349,1 201,5 152,2 91,7 59,7 87,8 111,9 108,4 183,7
Pj 225,3 251,6 286,9 209,5 120,9 91,3 55,0 35,8 52,7 67,2 65,0 110,2
Nota: Infiltración mensual – Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en Excel.
Elaborado por: Cristina Ojeda
59
Ubicación de las estaciones meteorológicas con las que se trabajara para la
elaboración de los mapas de isoyetas e isotermas. Figura # 13.
La ubicación de cada estación está en referencia a latitud y longitud de las
mismas. En el mapa se encuentran ubicadas las estaciones con las cuales se elabora
las isoyetas e isotermas.
Mapeo de Isolineas de Precipitación-Isoyetas.
Para evaluar la precipitación espacial se utilizó el método de Isoyetas.
Método de las Isoyetas; que presenta las siguientes ventajas:
Permite estimar la variación paulatina de la precipitación en el
espacio, aun en zonas montañosas.
Ubicación de Estaciones que Influencian
La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Figura 13. Ubicación de Estaciones que Influencian – La Microcuenca del Rí
o Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en ArGis y Excel.
Elaborado por: Cristina Ojeda
60
Facilita el trazado del mapa de evapotranspiración real apoyándose en
el de isotermas.
Permite evaluar la precipitación caída en una cuenca y compararla con
la escorrentía registrada a su salida.
Precipitación Media
Para el cálculo del valor de la precipitación media de la zona en estudio se utilizó
el mapa de isoyetas; integrando las superficies comprendidas entre isoyetas
consecutivas; multiplicando cada superficie por el promedio de dos isoyetas
limítrofes, sumando estos productos y dividiendo la suma por la superficie total de la
cuenca se obtiene la precipitación media.
Se utiliza la siguiente ecuación:
Mapa de Isoyetas - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Figura 15: Isoyetas - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en ArGis y Excel.
Elaborado por: Cristina Ojeda
XO85
XO85
M0116 M0335
M0339
M0348
M0354
M0361
M0363
M0375
M0003
M0004
M0025
M0362
M1066
050
0
1500
1000
-500
2000 2500
3000
-1000
3500
-1500-2000
4000
-250045
00
-3000
5000
5500
6000
-3500
6500
0
1000
0
500
1500
1000
-500
500
-500
2000
680000,000000
680000,000000
700000,000000
700000,000000
720000,000000
720000,000000
740000,000000
740000,000000
760000,000000
760000,000000
780000,000000
780000,0000009880
000 ,0
0000
0
9880
000,0
0000
0
9900
000 ,0
0000
0
9900
000,0
0000
0
9920
000 ,0
0000
0
9920
000,0
0000
0
9940
000 ,0
0000
0
9940
000,0
0000
0
9960
000 ,0
0000
0
9960
000,0
0000
0
9980
000 ,0
0000
0
9980
000,0
0000
0
1000
0000
,000
000
1000
0000
,000
000
680000,000000
680000,000000
700000,000000
700000,000000
720000,000000
720000,000000
740000,000000
740000,000000
760000,000000
760000,000000
780000,000000
780000,0000009880
000 ,0
0000
0
9880
000,0
0000
0
9900
000 ,0
0000
0
9900
000,0
0000
0
9920
000 ,0
0000
0
9920
000,0
0000
0
9940
000 ,0
0000
0
9940
000,0
0000
0
9960
000 ,0
0000
0
9960
000,0
0000
0
9980
000 ,0
0000
0
9980
000,0
0000
0
1000
0000
,000
000
1000
0000
,000
000
61
𝑃𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 = ∑𝐴𝑖𝑥𝑃𝑖
𝐴𝑖
𝑛
𝑖=1
Donde:
𝑃𝑚 = Precipitación mínima
𝑃𝑖 = Valor medio entre de una isoyetas
𝐴𝑖 = Área de la superficie comprendida entre las isoyetas
𝐴𝑐 = Área total de la zona de estudio
Para facilitar la estimación de la precipitación media de la cuenca se divide en
subcuencas, en nuestro caso por ser una microcuenca grande, está dividida en 13
subcuencas, y el trazado de las isolineas se las realizó cada 500 (mm), de
precipitación, como se muestra a continuación en la siguiente tabla # 24:
Tabla 24. Calculo Precipitación Media en base al Mapa de Isoyetas
Calculo Precipitación Media en base al Mapa de Isoyetas
Nota: Calculo Precipitación Media en base al Mapa de Isoyetas
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en ArGis y Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
N° INICIO
ISOYETAS FIN
ISOYETAS ISOMEDIAS
AREAS PARCIALES
ISOMEDIA x AREA
1 2000 1500 1750 126,10 220679,69
2 500 1000 750 368,11 276082,42
3 1000 1500 1250 985,00 1231253,15
4 1500 2000 1750 484,89 848564,91
5 2000 2500 2250 326,80 735307,24
6 2500 3000 2750 251,53 691712,23
7 3000 3500 3250 214,58 697397,44
8 3500 4000 3750 254,35 953828,50
9 4000 4500 4250 278,31 1182828,37
10 4500 5000 4750 272,29 1293381,03
11 5000 5500 5250 283,21 1486854,20
12 5500 6000 5750 318,50 1831420,65
13 6000 6500 6250 260,595 1628715,79
TOTAL 4424,29 13078025,62
62
𝑃𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 =13078025,62 mm ∗ km2
4424,29 km2
𝑃𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 = 2955,95 𝑚𝑚/𝑎ñ𝑜
Mapeo de Isolineas de temperatura.
A continuación en la tabla # 25 se muestra el cálculo de la temperatura media en base
a los datos obtenidos del mapa de isotermas:
Tabla 25. Calculo Temperatura Media en base al Mapa de Isotermas
Calculo Temperatura Media en base al Mapa de Isoterma
Nota: Calculo Temperatura Media en base al Mapa de Isotermas
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en ArGis y Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
N° INICIO
ISOYETAS
FIN
ISOYETAS ISOMEDIAS
AREAS
PARCIALES
ISOMEDIA x
AREA
1 10.0 12.0 11.0 379,17 4170,87
2 12.0 14.0 13.0 865,32 11249,16 3 14.0 16.0 15.0 906,56 13598,4
4 16.0 18.0 17.0 615,08 10456,36
5 18.0 20.0 19.0 596,73 11337,87 6 20.0 22.0 21.0 570,51 11980,71
7 22.0 24.0 23.0 165,21 379,96
8 24.0 26.0 25.0 474,40 11860
TOTAL 4424,29 75033,33
Mapa de Isotermas - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Figura 14. Isotermas - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en ArGis y Excel.
Elaborado por: Cristina Ojeda
18
16
20
14
22
12
24
X085
M064
M0362
M0003
M0004
M0025
M1066
680000,000000
680000,000000
700000,000000
700000,000000
720000,000000
720000,000000
740000,000000
740000,000000
760000,000000
760000,000000
780000,000000
780000,000000
9880
000,0
0000
0
9900
000 ,0
0000
0
9900
000,0
0000
0
9920
000 ,0
0000
0
9920
000,0
0000
0
9940
000 ,0
0000
0
9940
000,0
0000
0
9960
000 ,0
0000
0
9960
000,0
0000
0
9980
000 ,0
0000
0
9980
000,0
0000
0
1000
0000
,000
000
1000
0000
,000
000680000,000000
680000,000000
700000,000000
700000,000000
720000,000000
720000,000000
740000,000000
740000,000000
760000,000000
760000,000000
780000,000000
780000,000000
9880
000,0
0000
0
9900
000 ,0
0000
0
9900
000,0
0000
0
9920
000 ,0
0000
0
9920
000,0
0000
0
9940
000 ,0
0000
0
9940
000,0
0000
0
9960
000 ,0
0000
0
9960
000,0
0000
0
9980
000 ,0
0000
0
9980
000,0
0000
0
1000
0000
,000
000
1000
0000
,000
000
63
𝑇𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 =75033,33 °C ∗ km2
4424,29 km2
𝑇𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 = 15,96 °𝐶
Mapeo de Isolineas de Evapotranspiración.
Para realizar el mapa de isolineas de evapotranspiración real se tomó en cuenta la
evapotranspiración potencial obtenida por el Método de Thortwhaite, para realizar el
mapa se seleccionar 14 estaciones. El trazado de este mapa se lo realiza en forma
similar al de las isoyetas.
Mapa de Evapotranspiración Potencial - Microcuenca del Río Blanco DJ
Toachi
Figura 15. Evapotranspiración Potencial - Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en ArGis y Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
15
0
20
0
25
0
30
0
10
0
50
350
400
X085
M064
M0362
M0003
M0004
M0025
M1066
680000,000000
680000,000000
700000,000000
700000,000000
720000,000000
720000,000000
740000,000000
740000,000000
760000,000000
760000,000000
780000,000000
780000,000000
99
00
00
0
,000
000
99
00
00
0,0
00
000
99
20
00
0
,000
000
99
20
00
0,0
00
000
99
40
00
0
,000
000
99
40
00
0,0
00
000
99
60
00
0
,000
000
99
60
00
0,0
00
000
99
80
00
0
,000
000
99
80
00
0,0
00
000
10
00
00
00
,000
000
10
00
00
00
,000
000
680000,000000
680000,000000
700000,000000
700000,000000
720000,000000
720000,000000
740000,000000
740000,000000
760000,000000
760000,000000
780000,000000
780000,000000
99
00
00
0
,000
000
99
00
00
0,0
00
000
99
20
00
0
,000
000
99
20
00
0,0
00
000
99
40
00
0
,000
000
99
40
00
0,0
00
000
99
60
00
0
,000
000
99
60
00
0,0
00
000
99
80
00
0
,000
000
99
80
00
0,0
00
000
10
00
00
00
,000
000
10
00
00
00
,000
000
64
Evaporación Real Media
Para obtener la evaporación real media (ETRm), se sigue el mismo procedimiento
que se utilizó para la obtención de la precipitación media, donde se suman las áreas
de las isolineas de evaporación y se dividen para el área total de la cuenca como se
observa en la tabla # 26.
Tabla 26. Calculo en base al Mapa de Evapotranspiración
Calculo en base al Mapa de Evapotranspiración
Nota: Calculo en base al Mapa de Evapotranspiración.
Fuente: Base de datos INAMHI - Datos procesados en ArGis y Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
𝐸𝑇𝑃 =959765,75 ∗ km2
4424,29 km2
𝐸𝑇𝑃 = 216,93 𝑚𝑚/𝑎ñ𝑜
A partir de este mapa y aplicando la fórmula de Turc se calcula la ETR
(evapotranspiración real) en cada punto.
𝐸𝑇𝑅 = 𝑃/√(0.9 + 𝑃2 /𝐿2)
𝐸𝑇𝑅 = 𝑃/√(0.9 + 𝑃2 /𝐿2
𝐸𝑇𝑅 = 1306,6
Escorrentía Media
Para realizar el cálculo de la escorrentía media se tomó en cuenta el caudal medio
de la estación hidrológica Río Blanco DJ Toachi H138, con las series de datos
estadísticos se procedió al cálculo del caudal medio multianual.
N° INICIO
ISOYETAS
FIN
ISOYETAS ISOMEDIAS
AREAS
PARCIALES ISOMEDIA x AREA
1 100 150 125 315,39 39423,75
2 150 200 175 1554,54 272044,5
3 200 250 225 1327,97 298793,25
4 250 300 275 981,45 269898,75
5 300 350 325 244,94 79605,5
TOTAL 4424,29 959765,75
65
Q = ∑ 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 … … … .
𝑛
𝑘=0
𝑄 = 74,36 + 100,28 + 108,52 + 101,57 + 78,98 + 39,75 + 26,46 + 17,46 + 16,77 + 19,35 + 22,10 + 36,12/12
𝑄 = 236,59
Para proceder al cálculo de la escorrentía es necesario el área de la cuenca, misma
que fue calculada anteriormente siendo esta de 4424,29𝑘𝑚2, con este dato se procede
al cálculo del caudal específico que es igual a:
𝑀 = 𝑄/𝐴
𝑀 = Caudal especifico en l/s/𝑘𝑚2
𝐴 = Área de la cuenca 𝑒𝑛 𝑘𝑚2
𝑀 = 236,59m/s /4424, 29𝑘𝑚2 ∗ 1000
𝑀 = 53, 48 en l/s/𝑘𝑚2
Finalmente se procede al cálculo del escurrimiento donde:
𝑅 = 𝑀 ∗ 𝑇
𝑅 = Escurrimiento en mm
𝑀 = Caudal especifico en l/s/𝑘𝑚2
𝑇 = Tiempo en segundos que tiene el año (31,5)
R = (53,48 en l/s/𝑘𝑚2) (31,5) mm
R = 1684,62 mm
4.2.4 Calculo del Balance Hídrico con la información de los mapas.
El cálculo del Balance Hídrico se lo realizo en un área aproximada de 4424,29
km2
66
4.2.5 Aplicación de la Ecuación del Balance Hídrico
La ecuación a utilizarse en este estudio es la siguiente:
𝑃 = 𝑅 + 𝐸𝑇𝑅 + 𝑛
𝑃 = Precipitación en mm. (2955,95 mm/año)
𝑅 = Escorrentía superficial en mm. (1306,6mm)
𝐸𝑇𝑅 = Evapotranspiración real en mm. (1684,62mm)
𝑛 = Termino de discrepancia
El término de discrepancia n no es alto por lo que puede asumirse este valor como
infiltración.
𝑃 = 𝑅 + 𝐸𝑇𝑅 + 𝑛
2955,95𝑚𝑚 = 1684,62𝑚𝑚 + 1306,6𝑚𝑚 + 𝑛
𝑛 = 2955,95 − 2991,22
𝒏 = 𝟑𝟒, 𝟐𝟕 (𝑻𝒆𝒓𝒎𝒊𝒏𝒐 𝒅𝒆 𝒅𝒊𝒔𝒄𝒓𝒆𝒑𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂)
4.2.6 Metodología para la Relación de la Precipitación y Escorrentía
Para esta relación de los parámetros de precipitación y escorrentía utilizaremos el
Método de Número de Curva, por ser nuestra cuenca de estudio una cuenca grande
con 4424km2 de área.
4.2.6.1 Método del Número de Curvas.
“Este método fue desarrollado por el Servicio de Conservación de
Suelos (SCS) de los EE.UU. en base al análisis de un alto número de
datos hidrológicos de cuencas en ese país, y permite la estimación de
la escorrentía producto de tormentas en base a información del uso de
la tierra, el tipo de cobertura vegetal y de las condiciones de humedad
67
existentes en la cuenca antes de iniciarse la tormenta” (Gutiérrez,
2014).
Infiltración Potencial (S): Representa la máxima cantidad de infiltración
que potencialmente podría generarse durante el tiempo en que ocurre la
escorrentía.
Infiltración Real (F): Se refiere a la cantidad de infiltración que realmente
ocurre durante el tiempo en que se origina la escorrentía.
Escorrentía Potencial (Pe): Representa la máxima cantidad de escorrentía
que podría ocurrir durante el tiempo de la lluvia efectiva.
Escorrentía Real (Q): Corresponde a la escorrentía que realmente ocurre
durante la duración de la lluvia efectiva.
4.2.6.2 Calculo del Método de Número de Curva Microcuenca Río Blanco
DJ Toachi
La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi presenta las siguientes características:
Posee una vegetación tipo pastos de pastoreo, bosques y cultivos de ciclo
corto que cubre su superficie en aproximadamente un 65 %. En base al mapa
de uso de suelos (anexo #9-mapa 3.)
Sus suelos presentan textura media e infiltración moderada, suelos húmedos.
De acuerdo a las características se procede de la siguiente manera:
Por medio de la tabla # 27 de Uso de suelo y Cobertura, escogemos, cultivos,
pastos de pastoreo y bosques de acuerdo a las características obtenidas
anteriormente para el cálculo del coeficiente de escorrentía ver (tabla #21).
68
Tabla 27. Numero de Curvas de Escurrimiento para diferentes Combinaciones
Número de Curvas de Escurrimiento para diferentes Combinaciones
Hidrológicas Suelo - Vegetación
Uso del suelo y
cobertura Tratamiento o método
Condición
para la
infiltración
A B C D
Rastrojos
Hilera recta
……………
77
86
91
94
Cultivos en
hilera
Hilera recta
Hilera recta
Curvas de nivel
Curvas de nivel
Curvas de nivel y terrazas
Curvas de nivel y terrazas
Mala
Buena
Mala
Buena
Mala
Buena
72
67
70
65
66
62
81
78
79
75
74
71
88
85
84
82
80
78
91
89
88
86
82
81
Cultivos en
hilera estrechas
Hilera recta
Hilera recta
Curvas de nivel
Curvas de nivel
Curvas de nivel y terrazas
Curvas de nivel y terrazas
Mala
Buena
Mala
Buena
Mala
Buena
65
63
63
61
61
59
76
75
74
73
72
70
84
83
82
81
79
76
88
87
85
84
82
82
Leguminosas en
hileras estrechas
o forrajes en
rotación
Hilera recta
Hilera recta Curvas de nivel
Curvas de nivel
Curvas de nivel y terrazas
Curvas de nivel y terrazas
Mala
Buena Mala
Buena
Mala
Buena
66
58 64
55
63
51
77
72 75
69
73
67
85
81 83
78
80
76
89
85 85
83
83
80
Pastos de
pastoreo
…………………….
…………………….
…………………….
Curvas de nivel
Curvas de nivel
Curvas de nivel
Mala
Regular
Buena
Mala
Regular
Buena
68
49
39
47
25
6
79
69
61
67
59
35
86
79
74
81
75
70
89
84
80
88
83
79
Pastos de corte …………………….
Buena
30 58 71 78
Bosques
…………………….
…………………….
…………………….
Mala
Regular
Buena
45
36
25
66
60
55
77
73
70
83
79
77
Patios …………………….
……………
59
74 82 86
Camino de
tierra
…………………….
…………… 72 82 87 89
Pavimentos …………………….
…………… 74 84 90 92
Nota: Número de Curvas de Escurrimiento
Fuente: (Ventura, 2004, pág. 144) Elaborado por: Cristina Ojeda
69
A continuación en la tabla Nº 28 determinamos la condición hidrológica
“REGULAR”, en vista de que la cuenca posee una cobertura vegetal desde 50
% hasta 75% de su superficie.
Tabla 28. Condición Hidrológica en función del % de Cobertura Vegetal
Condición Hidrológica en función del % de Cobertura Vegetal
% De Cobertura Vegetal Condición Hidrológica
Mayor de 75% Buena
Desde 50% Hasta 75% Regular
Menor de 50% Mala
Nota: Condición Hidrológica en función del % de cobertura vegetal –
La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Fuente: (Ventura, 2004, pág. 144) Elaborado por: Cristina Ojeda
Con la tabla # 29 seleccionamos, la Condición de Humedad de nuestra
cuenca, siendo la condición de tipo “III”, ya que en base a las características
de precipitación esta será mayor de 53mm, y también con motivo de alcanzar
el máximo escurrimiento y garantizar así la obtención de los mayores
caudales.
Tabla 29. Condición de Humedad antecedente en función de la
precipitacióacumulada durante los 6 días previos al evento con
Condición de Humedad antecedente en función de la precipitación acumulada
durante los 6 días previos al evento considerado.
Precipitación acumulada durante
los 5 días previos al evento a
considerar
Condición de humedad antecedente
Desde 0 hasta 35 mm I
Desde 35 hasta 53 mm II
Mayor de 53 mm III
Nota: Condición de Humedad - La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Fuente: (Ventura, 2004, pág. 145)
Elaborado por: Cristina Ojeda
70
De acuerdo a la tabla # 30 y las Características del Suelo de la cuenca,
seleccionamos el Grupo de Suelo de la cuenca, para nuestro caso en base de
mapas de suelos (anexo #9 mapa 3) elaborados para nuestra investigación con
lo que se determinó que la cuenca tiene suelos con condiciones de infiltración
moderada, que se ubican dentro de la categoría del Grupo “B”.
Tabla 30. Características Grupo de Suelo en Función del Potencial de Escorrentía.
Características Grupo de Suelo en Función del Potencial de Escorrentía.
Grupo Potencial
de Escorrentía Características del suelo
A Bajo Alta infiltración, conformado por arenas o gravas
profundas
B Moderadamente
Bajo
Infiltración moderada, textura moderadamente fina
hasta moderadamente gruesa, textura franco arenosa.
C Moderadamente
Alto
Infiltración lenta, textura moderadamente fina hasta
fina, pobremente drenados, con textura franco
arcillosa
D Alto Infiltración muy lenta, suelo poco profundo, sobre
material casi impermeable con textura arcillosa
Nota: Grupos de Suelo en Función del Potencial de Escorrentía
La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi
Fuente: (Ventura, 2004, pág. 145) Elaborado por: Cristina Ojeda
Ya definidas las condiciones:
Uso de la Tierra = Cultivos, Pastos de pastoreo, Bosques.
Condición Hidrológica = Buena, Regular.
Grupo de suelo = B
En base a las tablas anteriores # 27,28,29 ,30 se procede en la tabla # 31 a
determinar las principales características de la Microcuenca para el cálculo del
número de curva
71
Tabla 31. Características La Microcuenca del Rio Blanco DJ Toachi
Características La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi para realización del
Método de Numero de Curva
CN PONDERADO
CULTIVOS
Mala
C.N. = 79
PASTOS
Regular
C.N. = 59
BOSQUES
Buena
C.N. = 55
TIPO
CN (III)
Área(km2) % CN Área(km2) % CN Área(km2) % CN Total
318,19 7,19 79 470,54 10,64 59 2056,84 46,49 55 37,53
Nota: Características La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi, Tipo de vegetación, porcentaje de cobertura.
Fuente: Datos procesados en ArGis y Excel. Elaborado por: Cristina Ojeda
Mediante la tabla # 31 el Nº de Curva correspondiente a la condición de humedad
antecedente “III “, tenemos que:
𝑪𝑵 = ((79 ∗ 7,19%) + (59 ∗ 10,54%) + (55 ∗ 46,49%))
𝑪𝑵 = 50,53
Ya con los datos de C.N. se calculan los valores de infiltración potencial (S),
abstracción inicial (Ia), infiltración real (F) y escorrentía (Q) tomando en
consideración la precipitación total de la tormenta simulada, de acuerdo a
como se indica a continuación:
Infiltración potencial (S) =
𝑆 =25400
𝐶𝑁(88)− 254 𝑆 = 16,65 𝑚𝑚
72
Abstracción Inicial (Ia) =
𝐼𝑎 = 0,2 𝑥𝑆 𝐼𝑎 = 0,2 𝑥16,65 𝐼𝑎 = 3,33 𝑚𝑚
Infiltración Real (F) =
𝐹 =𝑆 𝑋 (𝑃−𝐼𝑎)
𝑃−𝐼𝑎+𝑆
La precipitación se calculó para un tiempo de 24 horas, con tiempos de retorno de
2, 5, 10, 25,50 y 100 años, por medio de las tablas de estudios de intensidad del
INAMHI.
Precipitación para 100 años igual a 2364mm.
𝐹 =16,65 𝑥 (2364 − 3,33)
2364 − 3,33 + 16,65
𝐹 = 16,72 mm
Escorrentía (Q) =
𝑄 = (𝑃 − 0,2 𝑥𝑆)2
𝑃 + 0,8 𝑥 𝑆
𝑄 = (2364 − 0,2 𝑥16,65)2
2364 + 0,8 𝑥 16,65
𝑄 = 2344,195 𝑚3/𝑠
La suma de 𝐼𝑎 + 𝐹 + 𝑄 debe ser igual a la precipitación total (𝑃)
Precipitación = 𝐼𝑎 + 𝐹 + 𝑄
𝑃 = (3,33 + 16.72 + 2344,195) 𝑚𝑚
𝑃 = 2364 𝑚𝑚.
73
Utilizando la misma ecuación de escorrentía, se calculó los valores de
escurrimiento para diferentes intervalos de tiempo y en base al tiempo de
concentración, obteniéndose la precipitación máxima en 24 horas y su
relación a 60minutos, en base al área de la cuenca que es de 4424,29 km2, se
obtendrá el escurrimiento ocurrido en cada intervalo de tiempo, tal como se
muestra a continuación:
Nota: Esta simulación se la realizo para la Estación de La Concordia por
encontrarse cerca de nuestra cuenca y por ser de referencia para la provincia
de Santo Domingo de los Tsáchilas, en base al estudio de intensidades del
INAMHI, en relación a la estación, se obtuvo los valores de intensidades de 24
horas para cada tiempo de retorno (tabla # 32), y con la ecuación de intensidad
se obtuvo la intensidad para la precipitación de la estación, los datos y cálculos
se muestran en las tablas a continuación # (33 -34).
Tabla 32. Intensidades Máximas 24 horas para varios periodos de retorno
Intensidades Máximas 24 horas para varios periodos de retorno
Código Estación X Y TR
2
TR
5
TR
10
TR
25
TR
50
TR
100
M025 La
Concordia 681248. 10002948 5.89 7.29 8.16 9.18 9.92 10.63
Nota: Intensidades Máximas 24 horas-Estación La Concordia Fuente: Base de datos INAMHI -.
Fuente: (Hidrología I. N., 2015)
Elaborado por: Cristina Ojeda
74
Tabla 33. Datos obtenidos del Cálculo del Método de Numero de Curva SCC
Datos obtenidos del Cálculo del Método de Numero de Curva SCC
Nota: Cálculo del Método de Numero de Curva SCC con las Intensidades Máximas
24 horas-Estación La Concordia
Fuente: Base de datos INAMHI -.
Elaborado por: Cristina Ojeda
Tabla 34. Método de Numero de Curva SCC
Método de Numero de Curva SCC
Nota: Método de Numero de Curva SCC. Infiltración potencial (S)
Abstracción inicial (Ia), Tiempo de Retardo (LAGTINE)
Fuente: Base de datos INAMHI
Elaborado por: Cristina Ojeda
Coef. Escorre
Tr
id Tr
Tc
ITr
Precipitación 24 HORAS
Precipitación = 60
Q
años
min mm/h mm mm m3/s
0,39 2 5,89 1536,31 54,58 1309,91 1397,512891 261,60
0,42 5 7,29 1536,31 34,71 833,08 888,7937429 179,17
0,44 10 8,16 1536,31 38,85 932,50 994,8637781 210,10
0,48 25 9,18 1536,31 43,71 1049,06 1119,22175 257,85
0,51 50 9,92 1536,31 47,23 1133,62 1209,44224 296,05
0,54 100 10,63 1536,31 50,61 1214,76 1296,005142 335,90
S Ia LAGTINE
34,64 6,93 921,785044
75
4.2.7 Modelización de un evento con el programa HEC-HMS
4.2.7.1 Metodología para la Simulación de Crecidas de la Microcuenca
Río Blanco DJ Toachi.
Por medio de este programa, procederemos a efectuar la simulación de crecidas en
la cuenca de estudio, con sistemas estructurados de eventos hidrológicos sucesivos
que representan los procesos de escorrentía y la corriente del agua en la red de
drenaje.
HEC-HMS presagia caudales punta e hidrogramas de crecidas generadas por
lluvias asociadas a periodos de retorno de interés, en nuestro caso la modelación la
realizamos para un periodo de retorno de 50 años, debido a que nuestra cuenca de
estudio pose una área grande y este sería un periodo de retorno adecuado para el
control de inundaciones, donde el tiempo de concentración es más largo, donde se
puede asumir unas horas donde la intensidad de lluvia será menor con una descarga
pico mínimo por unidad de área, para lo cual los datos a introducir son los elaborados
posteriormente por el Método de Número Curva.
Planteamos la modelización para la Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi,
donde no hay datos de caudal previo (flujo base, escorrentía básica), solo contamos
con datos de precipitación neta calculada para un periodo de retorno de 50 años, en
base al tiempo de concentración de 25 horas, en una área de 4424km2, como se
indica en la tabla # 35 y en la tabla # 36 de intervalo del tiempo.
76
Tabla 35. Precipitación Tiempo de Retorno 50 años
Precipitación Tiempo de Retorno 50 años
Nota: Cálculos de la precipitación, con un tiempo de retorno de 50 años.
Elaborado por: Cristina Ojeda
Tabla 36. Intervalo de Tiempo-Precipitación Tiempo de Retorno 50 años
Intervalo de Tiempo-Precipitación Tiempo de Retorno 50 años
Intervalo
tiempo Tiempo Precipitación
Intervalo
tiempo Tiempo Precipitación
0:00:00 0 0,00 14:00:00 14,00 51,34
2:00:00 2,00 12,36 15:00:00 15,00 51,91
3:00:00 3,00 19,25 16:00:00 16,00 52,35
4:00:00 4,00 27,03 17:00:00 17,00 52,72
5:00:00 5,00 34,81 18:00:00 18,00 53,07
6:00:00 6,00 38,88 19:00:00 19,00 53,37
7:00:00 7,00 42,44 20:00:00 20,00 53,67
8:00:00 8,00 45,33 21:00:00 21,00 53,86
9:00:00 9,00 46,78 22:00:00 22,00 53,95
10:00:00 10,00 48,23 23:00:00 23,00 54,03
11:00:00 11,00 49,19 0:00:00 24,00 54,24
12:00:00 12,00 50,00 1:00:00 25,00 54,45
13:00:00 13,00 50,76 2:00:00 26,00 55,42
Nota: Cálculos de la precipitación, con un tiempo de retorno de 50 años y con un intervalo de Tiempo de una hora, en base al tiempo total de 25,61 horas.
Elaborado por: Cristina Ojeda
CURVAS: HUFF
CUARTIL PRIMER
PROBAB: 30%
Cuartil 1 1%
30% Ptotal: 54,58 mm
Tiempo total: 25,61 hora
Tiempo Precipitación Tiempo Precipitación m b
(h) (mm) (h) (mm)
0 0 0 0 6,18 0 0,1 0,29 2,56 15,83 7,78 -4,09
0,2 0,655 5,12 35,75 3,56 17,52 0,3 0,822 7,68 44,86 1,45 33,73
0,4 0,89 10,24 48,58 0,81 40,28 0,5 0,928 12,80 50,65 0,58 43,28
0,6 0,955 15,36 52,12 0,36 46,56
0,7 0,972 17,92 53,05 0,30 47,70
0,8 0,986 20,48 53,82 0,09 52,07 0,9 0,99 23,04 54,03 0,21 49,12
1 1 25,61 54,58 2,13 0,00
77
1. Creación del proyecto
Creamos un proyecto, y en la primera casilla le damos un nombre, en base a
nuestro proyecto Microcuenca Río Blanco DJ Toachi, como se muestra en la
siguiente figura:
2. Modelo de Cuenca
Creamos el modelo de cuenca
Componentes>Basin Model Manager > New, en la primera casilla le
damos un nombre Cuenca 1: Río blanco DJ Toachi). En el área ha
aparecido una nueva carpeta, abrimos esta carpeta, picando en el signo y
aparece la cuenca que hemos creado, hacemos doble clic sobre y a la
derecha aparece la ventana en blanco que indican como ahí, se situarán
todos los elementos del modelo.
Para crear la Cuenca picamos arriba en el botón:
Creación del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Figura 16. Modelación de crecidas HEC-HMS Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
78
Abrimos el contenido de la Cuenca, abajo aparecen todos los métodos y
parámetros de la microcuenca:
Lo primero: escribimos la superficie de la cuenca, de 4424,29 km
Después cambiamos las opciones que nos ofrece el programa para cada fase de
cálculo, picamos en el cuadro, como en este caso vamos a introducir Precipitación
neta, elegiremos la opción --None--para que no realice ningún cálculo y considere
toda la precipitación como neta.
Luego elegimos la opción, SCS Unit Hydrograph y como hemos elegido el
método del SCS para transformar la precipitación neta en caudal, ingresamos los
valores de Ia (intensidad), CN (número de curva), también nos solicita el lagtime en
minutos. Según este método, que es de (Lag), tiempo que transcurre desde el centro
de gravedad de la Precipitación neta hasta la punta del hidrograma) es
aproximadamente
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Figura 17. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
79
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca
Río Blanco DJ Toachi
Figura 18. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca
Río Blanco DJ Toachi
Figura 19. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
80
3. Time Series Data Manager
Agregamos los datos pluviométricos, nos vamos a Componentes > Time Series
Data Manager > Nuevo y aparece un cuadro en el que podemos crear dispositivos de
medida de datos diversos- Precipitation Gages, picando arriba e ingresamos las
fechas y horas predeterminadas anteriormente, con datos de precipitaciones en
intervalos de una hora.
.
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca
Río Blanco DJ Toachi
Figura 20. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
81
En la segunda pestaña, indicamos la fecha y hora de comienzo y fin de la
precipitación.
Finalmente picamos en la pestaña para introducir los datos pluviométricos,
calculados anteriormente, y en el siguiente ítem podemos ver, el hietograma
graficado con relación a la precipitación en función al tiempo determinado.
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca
Río Blanco DJ Toachi
Figura 21. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca
Río Blanco DJ Toachi
Figura 22. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
82
4. Modelo Meteorológico
Creamos el modelo meteorológico: Componentes > Meteorologic Model
Manager> New, le damos nombre de Modelo Meteorológico, en el cuadro superior
izquierdo ha aparecido la carpeta, al picar en ella, en la parte de abajo (cuadro
inferior izquierdo) podemos especificar el tipo de precipitación, para nuestro caso
dejamos las opciones ofrecidas.
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca
Río Blanco DJ Toachi
Figura 23. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca
Río Blanco DJ Toachi
Figura 24: Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
83
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Figura 25. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Figura 26. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
84
5. Especificaciones de control
Componente > Control Specifications Manager> Nuevo, como en los casos
anteriores, le damos nombre CONTROL DEL MODELO, las especificaciones de
control sirven para indicar el periodo de tiempo (comienzo y final) en el que HMS
tiene que realizar los cálculos y el incremento de tiempo para ello (Time Interval),
arriba picamos en CONTROL MODELO y abajo rellenamos los datos que se ven a
la derecha, las especificamos que calcule el hidrograma de 0:00 del 01 de enero del
20015 a 02:00 horas del 02 de enero del 20015, pues la lluvia cesó a las 20:00, pero
la escorrentía continuará después de las 2:00. La fecha, aunque es irrelevante para el
cálculo, debe ser la misma que indicamos para las precipitaciones:
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Figura 27. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
85
6. Ejecución y obtención de resultados
Finalmente, ejecutamos el modelo:
Primero creamos una etiqueta de ejecución (un “Run”): Compute > Create
Compute > Simulación Run, elegimos el Run 1 al cual le colocamos el nombre de
nuestra cuenca, MICROCUENCA RÍO BLANCO: definimos el Run con las tres
cosas que preparaos: Modelo de cuenca, Modelo meteorológico y un Control.
Finalmente, ejecutamos el programa, primero elegimos el “Run” (aquí sólo hay
uno para elegir):
Compute > Select Run y finalmente para iniciar el cálculo: Compute> Compute
Run [Run 1], para obtener los resultados, el modo más cómodo es hacer clic con el
botón derecho sobre el elemento elegido (aquí el único existente: la
MICROCUENCA RÍO BLANCO, elegimos la primera opción (View Results) y en
ella podemos elegir ver resultados numéricos, un resumen (Summary Table) o el
gráfico:
Podemos ver que HMS ha efectuado los cálculos cada hora, como le
habíamos indicado en el Control. El cuadro resumen de resultados (Summary
Table) indica el caudal máximo (Peak Discharge) y la hora a la que se
produjo):
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Figura 28. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
86
El hietograma que aparece sobre el hidrograma tiene la misma forma que el
que nosotros introdujimos, pero los valores son distintos, el pequeño eje
vertical del hietograma va sólo de 0,0 a 0,8. La explicación es que el
hietograma de esta figura esta dibujado de acuerdo a los incrementos de
tiempo señalados en las especificaciones de control en nuestro caso 1 hora. Si
en la primera hora indicamos 6.00 mm en una hora, en cada intervalo de 6
minutos cayeron: 5,1/6 = 0,85 mm
Modelo del Proyecto en HEC-HMS- Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Figura 29. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
87
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se muestra los resultados que se han conseguido para cada uno de los objetivos
planteados, así como la discusión e interpretación de los mismos.
5.1 Morfología de la cuenca
Los resultados de los cálculos obtenidos que marcan las características
fisiográficas principales de la Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi, se muestran
en la siguiente tabla:
Tabla 37. Caracterización Fisiográfica de Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Caracterización Fisiográfica de Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
CARACTERISTICA VALOR UNIDAD
Área de la cuenca (Ha) 4424,29 Km2
Perímetro de la cuenca 485,4 Km
Longitud del río principal (L) 146,351 Km
Cota máxima 1970 m.s.n.m
Cota mínima 1370 m.s.n.m
Longitud total de afluentes 718930 m
Ancho máximo (l) 84,15 Km
Coeficiente de forma 0,207
Coeficiente de compacidad (Kc) 2,04
Índice de alargamiento 1,7
Numero de orden 4
Constante de estabilidad del río (C ) 0,16 Km/Km2
Constante de estabilidad del río (C ) 6,16
Elevación media 1670 m.s.n.m
Posición y Orientación Este-Oeste
Tiempo de concentración 1536,31 horas
Nota: Caracterización Fisiográfica de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
88
Con lo que de acuerdo a las características morfométricas de la Microcuenca del
Río Blanco DJ Toachi, podemos decir que esta cuenta con una área de estudio que
tiene una superficie de; (4424,29 Km2), y un perímetro de 485, 4 km, se la clasificó
según el criterio de Máximo Bollón 2002, como una cuenca grande, con una
longitud axial de 146,35 Km tomada desde el punto más alto (1979 m.s.n.m)de la
cuenca hasta el punto más bajo (1370 m.s.n.m), que en este caso es la
desembocadura (estación Río Blanco DJ Toachi H-0138). Según el índice de
compacidad (K) de Gravelius, 2, 04 se la clasificó como una cuenca con tendencia a
ser Oval Oblonda a Rectangular con una pendiente media de 16,43%, ya que su
coeficiente es mayor a la unidad y con un coeficiente de forma de 0,21 que es > 1, lo
que nos indica que posee una forma achatada con tiempos cortos (horas minutos)
para la formación de avenidas, como se la clasificó como una cuenca grande, los
caudales violentos o de gran magnitud no sucederán, en caso de que la precipitación,
como la intensidad sean de larga duración puede existir la posibilidad de que ocurra
un evento fortuito, también cuenta con un índice de alargamiento (Ia) de 1,7, lo cual
nos indica que es > a 1 y por ende podemos decir que se trata de una cuenca
alargada.
La altura media de la cuenca es de 1670 msnm, valor obtenido mediante la
interpretación de la curva hipsométrica, ver anexos.
La pendiente media de la cuenca con un valor de 16,43%, indica que es una
cuenca con un tipo de terreno fuertemente accidentada, de acuerdo, a la clasificación
de rangos de Heras, al mismo tiempo que su velocidad de escurrimiento es menor y
por ende la capacidad de infiltración es mayor.
89
La Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi, cuenta con una longitud de corrientes
de 718,93 km y una densidad de drenaje 0,26 km/km2, lo que nos revela que es una
cuenca pobremente drenada, esto se debe a dos factores: el tipo de geología que
presenta la cuenca y la otra por la intervención antrópica. Ver anexo 14,
Es una Microcuenca con un orden de la red hídrica de 4, que posee un tipo
quebradas permanentes y perennes, con una constante de estabilidad de 6,16 que es
mayor que 1 por lo cual habrá una estabilidad del recurso hídrico. Cuenta con una
orientación de Este-Oeste y con un tiempo de concentración aproximado de 1536,31
horas, que nos va indicar que es el tiempo en el que la lluvia va caer en el punto más
distante de la corriente de agua de la cuenca.
5.2 Resultados para el Balance Hídrico
El Balance Hídrico de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi, se obtuvo del
análisis del periodo comprendido entre 1991 al 2015, de acuerdo a la información
obtenida del INAMHI, se calculó los valores de temperatura media mensual para 7
estaciones y precipitación media mensual para 13 estaciones y el cálculo de la
evapotranspiración mensual por el método de Thorthwaite, para 7 estaciones que
contaban con datos de temperatura, también se obtuvo los valores mensuales de la
Evapotranspiración Real ETR , Déficit, la Reserva y el Excedente del Agua en el
suelo como se indica en las siguientes tablas (38-39):
90
Tabla 38. Balance Hídrico de la Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi H138
Balance Hídrico de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi H138 – Método de Thornthwaite
Nota: Método de Thornthwaite - Microcuenca Río Blanco DJ Toachi - Elaborado por: Cristina Ojeda
MESES
Precipitacio
nes
Pp mm
Evapotransp
iración ETP
mm/m
Pp – ETP
Reserva del Suelo
R
Variación de
la Reserva
(VR)
ETR Falta de Agua (ET-ETR) Exceso (EX) Desagüé (D)
ENE 375,55 220,95 154,46 154,46 154,46 225,7 -4,75 0 0
FEB 419,41 204,96 214,45 368,91 214,45 210,4 -5,44 0 0
MAR 478,24 233,09 245,15 614,06 245,15 237,6 -3,97 0 0
ABR 349,14 227 122,14 736,2 122,14 231,8 -4,8 0 0
MAY 201,53 230,71 -29,18 707,02 -29,2 235,2 -4,5 0 0
JUN 152,22 207 -54,78 652,24 -54,8 212,2 -5,2 0 0
JUL 91,68 199,9 -108,22 544,02 108,22 205,2 -5,3 0 0
AGO 59,66 201,56 -141,9 402,12 -141,9 206,7 -5,14 0 0
SEP 87,77 208,94 -121,2 280,92 -121,2 214 -5,06 0 0
OCT 111,96 226,65 -114,7 166,22 -114,7 230,9 -3,44 0 0
NOV 108,4 217,77 -109,4 56,82 -109,4 222,4 -4,63 0 0
DIC 183,71 226,97 -43,3 13,52 -43,3 231,4 -4,43 0 0
91
Balance Hídrico de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi H138 – Método de Thornthwaite
Tabla 39. Balance Hídrico de la Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi H138
Balance Hídrico de la Microcuenca Río Blanco DJ Toachi H138 – Método General
Nota: Método de Thornthwaite - Microcuenca Río Blanco DJ Toachi- P – Q –ETP – I = ΔS - Elaborado por: Cristina Ojeda
MES Meses/
Días
Precipitación (Pp -
mm)
Caudal
Medio
Qs m3/s)
Q (mm) ETP
mm/mes
Infiltración
(I)
BALANCE
HIDRICO
Déficit de
Agua
Almacena
miento de
Agua
ΔS
ENE 31 375,55 328,9 74,36 220,95 225,33
-299,69 0
FEB 28 419,41 443,66 100,28 204,96 251,65 -351,92 0
MAR 31 478,24 480,11 108,52 233,09 286,94 -395,46 0
ABR 30 349,14 449,39 101,57 227,0 209,48 -311,06 0
MAY 31 201,53 349,42 78,98 230,71 120,92 -199,9 0
JUN 30 152,22 175,85 39,75 207,0 91,33 -131,08 0
JUL 31 91,68 117,07 26,46 199,9 55,01 -81,47 0
AGO 31 59,66 77,23 17,46 201,56 35,8 -53,25 0
SEP 30 87,77 74,18 16,77 208,94 52,66 -69,43 0
OCT 31 111,96 85,62 19,35 226,65 67,18 -86,53 0
NOV 30 108,4 97,8 22,1 217,77 65,04 -87,14 0
DIC 31 183,71 159,81 36,12 226,97 110,23 -146,35 0
92
Al encontrarse el Río Blanco en la parte alta de la Provincia de Santo Domingo de
los Tsáchilas, el Balance Hídrico Mensual, nos indica que el almacenamiento de
agua es cero; lo que se considera que tiene una influencia de régimen climático de la
Región Costa, donde las precipitaciones van a variar durante todo el año, en cambio
en la parte media y baja de la Microcuenca se tiene precipitaciones con distribución
unimodal, es decir con un periodo marcado.
Con lo que se determina que la Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi, en el
punto de cierre de esta, posee un régimen de precipitaciones abundantes en los meses
de Enero, Febrero, Marzo y Abril, cuyos valores están cerca a la evapotranspiración,
motivo del excederte en la Microcuenca en esta época, al pasar este periodo las
precipitaciones disminuyen y van variando a medida que pasa el año hasta llegar a
Diciembre, con la diferencia que existe un incremento en la evapotranspiración en
los meses de Mayo a Diciembre, razón por la cual en estos meses hay menor
infiltración en comparación con los meses de mayor lluvia e infiltración.
En la tabla # (39), se indica el comportamiento mensual del Balance Hídrico
donde podemos observar que para los meses de Agosto a Noviembre existe un
Déficit de Agua, en comparación con los otros meses que existe un excedente lo que
concuerda con los periodos climáticos de la zona, a pesar que durante todo el año se
puede observar que existe una variabilidad climática ya que los periodos climáticos
ya no son tan marcados.
También se realizó el cálculo del Balance Hídrico anual en base al resultado del
cálculo de la Precipitación Media y Evapotranspiración Potencial Media de la
Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi, en una área de 4424,29 km2, obtenido a
93
través de los mapas de isolineas (Isoyetas, Isotermas, Isolineas de
Evapotranspiración) de cada parámetro.
El mapa de balance hídrico nos indica que la Microcuenca del Río Blanco DJ
Toachi está dividida en:
Cuenca alta con una tonalidad azul la cual nos refleja un exceso de agua de
21% con superficie de 947,03 km2, esta zona corresponde al lugar donde se
encuentra el punto de descarga de nuestra microcuenca y que corresponde al
sector de Valle Hermoso ubicado en la provincia de Santo Domingo de los
Tsáchilas, donde existe mayor probabilidad de que ocurran eventos fortuitos
de desborde del río, o problemas de deslizamiento de tierras por ser una
zona con precipitaciones fuertes de acuerdo a los datos de valores
promedios mensuales.
Cuenca media con color amarrillo representa a las zonas con estabilidad
hídrica del 20% en una superficie de 879,02 km2, la cual nos indica que las
precipitaciones son moderadas, ubicada en la provincia de pichincha.
Cuenca baja de color naranja, ubicada en la provincia de Cotopaxi nos
refleja un déficit hídrico de 59% en una superficie de 2598,24km2, lo cual
concuerda con los datos de valores de precipitación media obtenidos de las
estaciones ubicadas en esta provincia ya que las precipitaciones son muy
escasas, con un pequeño incremento en el periodo lluvioso, mismas que no
superar sus normales, como se indica en la tabla # 40 a continuación:
94
Tabla 40. Datos Balance Hídrico Rio Blanco DJ Toachi
Datos Balance Hídrico Río Blanco DJ Toachi
Nota: Balance Hídrico Río Blanco DJ Toachi Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel - ArGis Elaborado por: Cristina Ojeda
De acuerdo al Balance Hídrico analizado en la microcuenca del Río Blanco DJ
Toachi existe mayor déficit hídrico con un 59%, pero en relación a nuestra zona de
estudio en la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas presenta un exceso
hídrico del 21% que concuerdan con las características climáticas de la zonas como
se muestra observa en la figura # 31 del mapa de Balance Hídrico de la Microcuenca
del Río Blanco DJ Toachi.
BALANCE HIDRICO SUPERFICIE
(Km)² PORCENTAJE %
DEFICIT HIDRICO 2598,24 59,00
ESTABILIDAD
HIDRICA 879,02 20,00
EXCESO HIDRICO 947,03 21,00
TOTAL 4424,29 100
Balance hídrico Microcuenca Río Blanco Dj Toachi
Figura 30. Balance Hídrico Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel - ArGis
Elaborado por: Cristina Ojeda
59%20%
21%
BALANCE HIDRICO MICROCUENCA RIO BLANCO DJ TOACHI
DEFICIT HIDRICO
ESTABILIDAD HIDRICA
EXCESO HIDRICO
95
Finalmente se aplicó la ecuación de Balance Hídrico, con los cálculos
anteriormente obtenidos de precipitación igual a 2955,95 mm/año, escorrentía de
1684,62mm y evapotranspiración 1306,6mm, obteniendo un valor de término de
discrepancia de 34,27 puesto que el valor de n (termino de discrepancia) no es muy
alto se lo asume como infiltración.
𝑃 = 𝑅 + 𝐸𝑇𝑅 + 𝑛
2955,95𝑚𝑚 = 1684,62𝑚𝑚 + 1306,6𝑚𝑚 + 𝑛
𝑛 = 2955,95 − 2991,22
𝒏 = 𝟑𝟒, 𝟐𝟕 (𝑻𝒆𝒓𝒎𝒊𝒏𝒐 𝒅𝒆 𝒅𝒊𝒔𝒄𝒓𝒆𝒑𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂)
El estudio del Balance Hídrico Superficial, nos da una evaluación cuantitativa
espacial temporal de los recursos hídricos disponibles.
Mapa Balance Hídrico Microcuenca Río Blanco Dj Toachi
Figura 31. Mapa Balance Hídrico Río Blanco DJ Toachi
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel - ArGis
Elaborado por: Cristina Ojeda
96
5.3 Resultados relación Precipitación - Escorrentía
Para el cálculo de la relación precipitación escorrentía, se utilizó la metodología
del Número de Curva(Soil Conservation Service SCS),con lo cual se determina el
volumen de escurrimiento que es igual a la precipitación efectiva, como el resultado
de la precipitación caída en el área de la Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi,
específicamente se tomó en cuenta el cálculo, las intensidades máximas, para un
tiempo de 24 horas, con tiempos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años, de la
Estación La Concordia con coordenadas en X: 680253 y Y:9997254 ,por estar cerca
del punto de descarga se establecieron varios parámetros:
a) Tipo y uso de suelo,
b) Pendiente,
c) Vegetación,
d) Porcentaje de cobertura,
e) Grado de humedad.
Para lo que se obtuvo una Retención Real de Agua en la Microcuenca durante la
lluvia simulada de (F) = 33,67 milímetros, una Perdida Inicial de (Ia) = 6,93
milímetros y un Valor Máximo de Capacidad de Retención (S) = 34,64 milímetros.
Obteniendo un valor de Escorrentía (Q) = 1174,16 m3/s , que nos muestra un valor
de Exceso de Precipitación la cual es la Escorrentía Directa(precipitación efectiva)
acumulada en el tiempo, para este valor de Escorrentía se tomó en cuenta el valor de
la precipitación para 100 años que fue de 1214,76 milímetros. La suma de F + Ia + Q
es igual a la Precipitación Total que es de 1214, 76 milímetros.
A través del cálculo de todos estos parámetros se determinó un valor del Numero
de Curva de Escorrentía y Cobertura Vegetal (CN) igual a 38, cuando se tiene un
97
valor de CN de 100 y un Valor Máximo de Capacidad de Retención (S) de 0 esto
nos indica que el suelo va estar saturado o es impermeable, en nuestro caso podemos
decir que en base a nuestro CN y S, tenemos un suelo poco saturado y poco
impermeable, que coincide con la pendiente media de 16,43%, el cual nos indica que
se tiene un suelo con velocidad de escurrimiento menor y una capacidad de
infiltración mayor.
5.4 Resultados Modelación HEC-HMS, cálculo de caudales.
Para el cálculo de caudales pico, se utilizó el Modelo Hidrológico HEC-HMS,
programa de simulación Hidrológica, desarrollado para apreciar Hidrogramas de
salida de cuencas, a partir de las diversas condiciones de precipitación dadas, para el
caso de la investigación se aplicó este programa para la Modelización de Caudales
Máximos, en base al cálculo del Método del Hidrograma Unitario del SCS ,
(Método propuesto por el Servicio de Conservación de Suelos SCS( de los Estados
Unidos, visto anterior mente para la Relación de Precipitación Escorrentía, por medio
de este Hidrograma Unitario, se encontró que el tiempo de retraso, fórmula propuesta
por Feldman 2000, en función del tiempo de concentración de Microcuenca es igual
a TLAG = 0.6xTc = 0,6x 1536 horas.921,6, que equivale al tiempo de retraso.
A través del Método de Numero de Curva, se obtuvo los valores de Perdida Inicial
(Ia), que se calcularon del 20% de la Capacidad Máxima de Retención del Suelo (S),
en base al número de curva ponderado con lo que se obtuvo los siguientes valores
como se muestra en la tabla # 41 a continuación:
98
Tabla 41. Método de Numero de Curva
Método de Numero de Curva
Nota: Método Número de Curva
Elaborado por: Cristina Ojeda
Se escogió la Estación de La Concordia, por encontrarse dentro de la Provincia de
Santo Domingo de los Tsáchilas, donde se determinó el volumen de Escurrimiento,
en base al área de 4424,29 km2, pendiente media de 16,43% y el mapa de uso de
suelos (anexo#) de nuestra Microcuenca, en esta zona se observan la presencia de
cuerpos de agua, pocas zonas urbanas, bosques, pastizales y cultivos.
Para el Hidrograma de Salida, se utilizaron los valores de Tiempo de
Concentración para el cálculo de las precipitaciones, en un tiempo estimado de 25
horas, con intervalos de dos horas.
Con lo que al introducir todos los datos anteriores mencionados en el programa de
simulación hidrológica, se pudo obtener resultados por medio de tablas y
gráficamente, así como lo vemos a continuación:
En la figura # 32 podemos observar el comportamiento del caudal en ese cauce,
donde el caudal pico que se obtuvo es 378,7 m3/s, en el Histograma se puede
evidenciar que a las 15 horas se presenta una precipitación de 55,42 mm, con una
pérdida de 47,51 mm que representa la infiltración (color rojo) y un exceso de 7,91
mm que representa la escorrentía (color azul).
Zona
Área
Microcuenca
DJ Toachi
NC
Ponderado
Capacidad de
Retención
Máxima (S)
Perdida
Inicial
Ia
La Concordia 4424,29 km2 38 34,64 6,93
99
En Hietograma podemos observar que el porcentaje de escorrentía que está en azul
es menor al porcentaje de infiltración que está en rojo es mayor, que coincide con lo
determinado anteriormente en las características morfométricas que nos indica que es
una cuenca con velocidad de escurrimiento menor y con capacidad de infiltración
mayor.
Hietograma - HEC-HMS- Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Figura 32. Modelación de crecidas HEC-HMS
Fuente: Base de Datos Inamhi-Procesados Excel
Elaborado por: Cristina Ojeda
100
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 CONCLUSIONES:
Para la realización de la investigación se calculó el número máximo de
parámetros para determinar la morfología de la Microcuenca del Río
Blanco DJ Toachi, los cuales nos demostraron que es una cuenca grande
de forma oval alargada con un área de 4424 km2, de longitud axial de
146,35 Km, y que de acuerdo al índice de compacidad (K) de Gravelius, 2,
04 se la clasificó como una cuenca con tendencia a ser Oval Oblonda a
Rectangular de pendiente media de 16,43%, con coeficiente de forma de
0,21 que nos indica que tiene una forma achatada con tiempos cortos
(horas minutos) para la formación de avenidas.
Con el fin de obtener la mejor descripción posible para las características
de nuestra Microcuenca, se realizaron mapas como; de cantones de
influencia siendo estos: Latacunga, Mejía, Quito, Salcedo, Santo
Domingo, San Miguel de los Bancos, Sigchos, Pujilí, adicionalmente
mapas de Usos de Suelo, Tipos de Suelo, Geológicos, Geomorfológicos,
de Ecosistemas, Vegetación, Tipos de Clima, Déficit Hídrico, e
Inundaciones, todo esto en base a información digital facilitada por el
Instituto Geográfico Militar, y procesada por medio de ArcGIS.(software
para Sistemas de Información Geográfica).
El Balance Hídrico de la Microcuenca del Río Blanco DJ Toachi, trató de
abarcar el mayor número posible de estaciones meteorológicas tanto de
primer orden como de segundo orden, para el cálculo de los parámetros de
precipitación y evapotranspiración necesarios, y para el cálculo de
caudales la estación de cierre de nuestra microcuenca la estación
101
hidrológica Río Blanco DJ Toachi H-138, tomando en cuenta que tengan
un registro dentro del periodo de estudio 1991-2015.
Se determinó que la precipitación media anual de la Microcuenca
analizada es de 2955,95 mm/año. Con una distribución unimodal, en la
cual en la parte alta existe un porcentaje de exceso hídrico, la parte media
de la Microcuenca un 13% de estabilidad hídrica, y la parte baja
correspondiente a la provincia de Cotopaxi con un déficit hídrico de 20%.
Los índices de Escurrimiento de la Microcuenca son bajos, con capacidad
de infiltración mayor principalmente en la parte alta de la cuenca donde
existe exceso hídrico, de acuerdo al Método de Curva SCS y a la
Modelación con HEC-HMS, con un valor de Escorrentía de 7,91 mm.
Tanto el análisis del Balance Hídrico, Método de Curva SCS y el
Modelación con HEC-HMS, nos indican que la Microcuenca posee mayor
capacidad de infiltración principalmente en la zona alta lo que produce
deslizamientos de tierras y menor escorrentía, esto también se determinó a
través de las propiedades morfométricas que nos muestran que la
velocidad de escurrimiento es menor y por ende la capacidad de
infiltración mayor.
También se puede concluir que en base a los mapas elaborados con la
información de shapefile de déficit hídrico y de inundaciones del Instituto
Geográfico Militar (IGM), se determinó que la microcuenca en estudio
posee un déficit hídrico bajo siendo este mayor en la parte baja de la
cuenca (anexo # 9 mapa 10) y un nivel de zonas propensas a inundaciones
mínimo, siendo la parte de las riveras del río las más propensas a
102
desbordamientos y la parte alta de la cuenca a sufrir precipitaciones más
fuertes (anexo # 9 mapa 11).
Los datos para la realización de este proyecto se obtuvieron principalmente
del Instituto Nacional de Meteorología (INAMHI), y fueron procesados a
través de programas computacionales como Excel, ArcGis, y HEC-HMS.
Finalmente la investigación se pondrá a disposición tanto del INAMHI,
como la Universidad Politécnica Salesiana, para su conocimiento y
posiblemente posterior elaboración de futuros proyectos de la misma
Microcuenca o proyectos similares de estudio de parámetros hidrológicos
de diferentes cuencas.
103
6.2 RECOMENDACIONES:
De forma general en base a los problemas que se tuvieron en la realización
de esta investigación se recomienda que antes de realizar cualquier estudio
se verifique la información tanto meteorológica como hidrometeorológica
existente en los anuarios, puesto que no es 100% confiable y existe mucha
información faltante.
Se recomienda que se profundicen temas de hidrología por parte de las
Universidades, con el fin de tener objetivos claros al momento de
plantearse una investigación.
Tomar más seguido en cuenta la información tanto meteorológica como
hidrológica ya que es una parte fundamental para el desarrollo en temas de
investigación, planificación y toma de decisiones en diferentes proyectos
que involucran varias áreas principalmente de infraestructura, de
minimización de desastres, al momento que se produzcan crecidas de ríos,
inundaciones por fuertes precipitaciones etc.
Se recomienda a la institución habilitar tanto las estaciones hidrológicas
como meteorológicas que se encuentran inactivas, ya que son de gran
importancia para la realización de investigación similares a esta índole.
104
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107
8. ANEXOS
ANEXO 1 - TABLAS PRECIPITACIÓN MULTIANUAL
PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL MULTIANUAL (mm)
PERIODO 1991 – 2015
Tabla de Precipitación Multianual # 1
CODIGO ESTACION ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC SUMA
M1066 COTOPILALO CONVENIO INAMHI-CESA 68,3 80,2 87,8 99,9 79,0 32,7 18,3 10,4 36,8 58,7 67,8 73,8 713,8
M0362 LAS PAMPAS 306,8 340,1 353,9 339,3 217,4 79,4 42,8 38,1 67,8 90,4 86,9 169,2 2132,0
M0025 LA CONCORDIA 471,8 500,8 606,9 623,8 359,7 151,2 78,5 47,3 80,7 90,7 68,5 187,2 3267,1
M0004 RUMIPAMBA-SALCEDO 48,8 54,0 64,1 69,5 51,0 29,4 18,6 15,0 26,7 44,8 69,1 56,6 547,6
M0003 IZOBAMBA 133,0 155,8 197,5 196,9 152,0 64,3 35,5 36,2 73,4 127,4 151,7 143,4 1467,2
M0375 SAQUISILI 68,2 83,9 99,9 90,2 68,2 58,5 36,8 27,0 44,8 72,4 93,2 83,3 826,5
M0363 SIGCHOS 154,2 134,4 144,8 156,4 154,2 47,2 21,3 14,9 40,0 56,3 77,4 84,4 1085,5
M0361 NONO 99,0 101,7 135,4 167,3 104,6 36,8 22,7 14,7 42,9 104,3 69,8 84,1 983,3
M0354 SAN JUAN-PICHINCHA(CHILLOG.) 167,5 167,5 167,5 260,1 197,9 127,2 67,2 60,0 78,7 157,1 181,1 166,3 1798,2
M0348 SANTA ANITA-KM.10 VIA CHONE 338,7 387,5 409,9 454,9 271,9 102,8 49,5 39,4 69,2 56,9 61,6 165,0 2407,4
M0339 NANEGALITO 328,9 351,9 355,0 356,1 328,9 113,6 79,2 37,9 77,0 105,3 328,9 198,0 2660,8
M0335 LA CHORRERA 126,4 159,2 213,4 220,2 123,1 51,1 25,4 28,9 64,0 155,3 160,6 128,7 1456,3
M0116 CHIRIBOGA 489,8 452,9 533,2 528,6 489,8 247,1 182,9 112,4 224,3 274,9 294,1 370,4 4200,5
M064 LATACUNGA AEROPUERTO 51,7 63,6 68,1 80,9 47,8 27,2 14,6 10,5 26,4 54,3 64,1 57,0 566,3
XO85 SANTO DOMINGO AEROPUERTO 460,1 523,0 542,7 553,7 302,8 120,3 58,3 42,8 72,9 74,1 86,8 204,1 3041,5
VALOR MEDIO MENSUAL MULTIANUAL
PERIODO 1991 - 2015 ( 25 AÑOS)
108
ANEXO 2 - TABLAS TEMPERATURA MULTIANUAL
TEMPERATURA MEDIA MENSUAL MULTIANUAL (mm)
PERIODO 1991 – 2015
Tabla de Temperatura Multianual # 2
ANEXO 3 - TABLAS EVOTRANSPIRACIÓN MULTIANUAL EVOTRANSPIRACIÓN MULTIANUAL
METODO DE THORNTHWAITE (mm) PERIODO 1991 – 2015
Tabla de Evapotranspiración Multianual # 3
CODIGO ESTACION ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC SUMA PROMEDIO
M1066 COTOPILALO CONVENIO INAMHI-CESA 11,1 11,1 11,1 11,1 11,1 10,8 10,6 10,6 10,8 11,0 11,0 11,1 131,3 10,9
M0025 LA CONCORDIA 24,5 24,9 25,3 25,4 25,0 24,3 23,9 23,8 24,0 23,9 23,9 24,4 293,1 24,4
M0004 RUMIPAMBA-SALCEDO 14,6 14,5 14,5 14,5 14,2 13,5 13,0 13,0 13,6 14,6 14,9 14,7 169,6 14,1
M0003 IZOBAMBA 12,0 12,0 12,0 12,0 12,2 12,1 12,0 12,1 12,3 12,2 11,9 12,1 144,8 12,1
M0362 LAS PAMPAS 17,7 17,8 18,2 18,4 18,4 18,1 17,9 17,9 18,0 17,9 18,1 17,7 216,1 18,0
M0173 COTOPAXI-LATACUNGA AEROPUERTO 14,6 14,5 14,4 14,3 14,2 13,6 13,2 13,3 13,8 14,6 14,8 14,9 170,1 14,2
XO85 SANTO DOMINGO AEROPUERTO 23,5 24,0 24,6 24,7 24,1 23,2 22,7 22,6 22,8 22,7 22,7 23,2 281,0 23,4
PROMEDIO MENSUAL DE TEMPERATURA MEDIA
PERIODO 1991 - 2015 ( 25 AÑOS)
CODIGO ESTACION ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC SUMA PROMEDIO
M1066 COTOPILALO CONVENIO INAMHI-CESA 276,1 252,7 281,2 267,6 263,6 218,7 201,0 198,2 222,1 282,9 288,9 290,1 3043,0 253,6
M0025 LA CONCORDIA 109,1 105,7 122,8 120,7 118,4 105,4 103,1 101,8 101,4 103,1 99,2 109,9 1300,8 108,4
M0004 RUMIPAMBA-SALCEDO 276,1 252,7 281,2 267,6 263,6 218,7 201,0 198,2 222,1 282,9 288,9 290,1 3043,0 253,6
M0003 IZOBAMBA 320,0 290,1 323,9 317,5 338,8 323,7 322,3 335,0 337,4 339,1 306,7 330,6 3885,2 323,8
M0362 LAS PAMPAS 164,8 152,6 181,3 181,2 187,5 172,8 173,9 173,6 170,2 173,9 171,4 167,5 2070,5 172,5
M0173 COTOPAXI-LATACUNGA AEROPUERTO 275,2 246,9 269,5 253,1 254,5 215,3 204,2 208,9 225,1 277,1 277,3 294,7 3001,7 250,1
XO85 SANTO DOMINGO AEROPUERTO 115,1 113,8 136,3 133,2 128,0 110,8 106,2 105,1 104,9 105,3 102,0 113,8 1374,4 114,5
EVOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL METODO DE THORNTHWAITE
PERIODO 1991 - 2015 ( 25 AÑOS)
109
ANEXO 4 - TABLAS BALANCE THORNTHWAITE
Tabla de Resultados Balance hídrico de la cuenca alta del Río Blanco DJ Toachi- Método Thornthwaite # 1.
Fuente: Elaborado por Cristina Ojeda
MESES
Precipitaciones
Pp mm
Evapotrans
piración
ETP mm/m Pp – ETP
Reserva del
Suelo
R
Variación de la
Reserva (VR) ETR
Falta de Agua
(ET-ETR)
Exceso
(EX)
Desagüé
(D)
ENE 375,55 220,95 154,46 154,46 154,46 225,7 -4,75 0 0
FEB 419,41 204,96 214,45 368,91 214,45 210,4 -5,44 0 0
MAR 478,24 233,09 245,15 614,06 245,15 237,6 -3,97 0 0
ABR 349,14 227 122,14 736,2 122,14 231,8 -4,8 0 0
MAY 201,53 230,71 -29,18 707,02 -29,2 235,2 -4,5 0 0
JUN 152,22 207 -54,78 652,24 -54,8 212,2 -5,2 0 0
JUL 91,68 199,9 -108,22 544,02 108,22 205,2 -5,3 0 0
AGO 59,66 201,56 -141,9 402,12 -141,9 206,7 -5,14 0 0
SEP 87,77 208,94 -121,2 280,92 -121,2 214 -5,06 0 0
OCT 111,96 226,65 -114,7 166,22 -114,7 230,9 -3,44 0 0
NOV 108,4 217,77 -109,4 56,82 -109,4 222,4 -4,63 0 0
DIC 183,71 226,97 -43,3 13,52 -43,3 231,4 -4,43 0 0
Tabla de Resultados Balance hídrico de la cuenca alta del Rio Blanco DJ Toachi-H0138. Método de
Thornthwaite # 1
Fuente: Elaborado por Cristina Ojeda
110
ANEXO 5 - TABLA BALANCE METODO GENERAL
Tabla de Resultados Balance hídrico de la cuenca alta del Río Blanco DJ Toachi- Método General # 2.
Fuente: Elaborado por Cristina Ojeda
MES Meses/Días
Precipitación (Pp -
mm)
Caudal
Medio
Qs m3/s) Q (mm)
ETP
mm/mes Infiltración (I)
BALANCE
HIDRICO
Déficit de
Agua Almacenamient
o de Agua
ENE 31 375,55 328,9 74,36 220,95 225,33
-299,69 0
FEB 28 419,41 443,66 100,28 204,96 251,65 -351,92 0
MAR 31 478,24 480,11 108,52 233,09 286,94 -395,46 0
ABR 30 349,14 449,39 101,57 227,0 209,48 -311,06 0
MAY 31 201,53 349,42 78,98 230,71 120,92 -199,9 0
JUN 30 152,22 175,85 39,75 207,0 91,33
-131,08 0
JUL 31 91,68 117,07 26,46 199,9 55,01 -81,47 0
AGO 31 59,66 77,23 17,46 201,56 35,8 -53,25 0
SEP 30 87,77 74,18 16,77 208,94 52,66 -69,43 0
OCT 31 111,96 85,62 19,35 226,65 67,18 -86,53 0
NOV 30 108,4 97,8 22,1 217,77 65,04 -87,14 0
DIC 31 183,71 159,81 36,12 226,97 110,23 -146,35 0
P –
Q –
ET
P –
I = Δ
S
111
ANEXOS 6 -MAPAS
Mapa # 1: Ubicación Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
112
Mapa # 3: Uso de Suelo Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
113
Mapa # 4: Suelos Microcuenca Río Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 5: Geológico Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
114
Mapa # 6: Geomorfológico Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 7: Ecosistemas Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
115
Mapa # 8: Vegetación Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 9: Tipos de Clima - Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
116
Mapa # 10: Déficit Hídrico Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi Elaborado por: Cristina Ojeda
117
Mapa # 11: Inundaciones Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
118
Mapa # 12: Isoyetas Enero - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 13: Isoyetas Febrero - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
119
Mapa # 14: Isoyetas Marzo - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
120
Mapa # 15: Isoyetas Abril - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
121
Mapa # 12: Isoyetas Enero - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 16: Isoyetas Mayo - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 17: Isoyetas Junio - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
122
Mapa # 19: Isoyetas Agosto - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 18: Isoyetas Julio - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
123
Mapa # 20: Isoyetas Septiembre - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 21: Isoyetas Octubre - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
124
Mapa # 23: Isoyetas Diciembre - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 22: Isoyetas Noviembre - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
125
Mapa # 24: Evapotranspiración Enero - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 25: Evapotranspiración Febrero - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
126
Mapa # 27: Evapotranspiración Abril - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 26: Evapotranspiración Marzo - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
127
Mapa # 28: Evapotranspiración Mayo - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 29: Evapotranspiración Junio - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
128
Mapa # 30: Evapotranspiración Julio - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 31: Evapotranspiración Agosto - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
129
Mapa # 32: Evapotranspiración Septiembre - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 33: Evapotranspiración Octubre - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
130
Mapa # 34: Evapotranspiración Noviembre - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
Mapa # 35: Evapotranspiración Diciembre - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda
131
Mapa # 36: Balance Hídrico - Microcuenca Rio Blanco DJ Toachi
Elaborado por: Cristina Ojeda