ESTRUCTURACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE LA RED
HIDROMETEOROLÓGICA PARA LAS CUENCAS DE LOS RÍOS PAMPLONITA, ZULIA, ALGODONAL Y TÁCHIRA, EN EL DEPARTAMENTO NORTE DE
SANTANDER
ROSSY PAOLA ALBARRACÍN RAMÍREZ
Proyecto de Grado para Optar al título de Ingeniero Ambiental y Sanitario.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA BOGOTÁ
ESTRUCTURACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE LA RED
HIDROMETEOROLÓGICA PARA LAS CUENCAS DE LOS RÍOS PAMPLONITA, ZULIA, ALGODONAL Y TÁCHIRA, EN EL DEPARTAMENTO NORTE DE
SANTANDER
ROSSY PAOLA ALBARRACÍN RAMÍREZ
Director:
Ing. José Antonio Galindo
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA BOGOTÁ
A Dios, a mis Papas y a mi Hermano por la fuerza en el día a día. A David por su entrega y apoyo incondicional. A todas las personas de mi familia que intervinieron en la realización de mi proyecto de vida. Sin ellos esto no hubiera sido posible
AGRADECIMIENTOS
La autora expresa sus agradecimientos a:
Dr. Yesid Navas Peñaranda, director general de CORPONOR, por brindarme la oportunidad de realizar mi trabajo de pasantía en la Corporación.
Subdirección de Control y calidad ambiental en cabeza del Ingeniero Luís Lizcano Contreras, quien me prestó el apoyo necesario para el cumplimiento de los objetivos propuestos
Ingeniero Edgar Arturo Gutiérrez Limas, funcionario de CORPONOR, quien se convirtió en más que en un asesor en mi amigo.
Ingeniero Antonio Galindo que aunque a la distancia me dio todas las herramientas para la culminación con éxito de este producto.
IDEAM, seccional Bogotá y Bucaramanga, quienes me compartieron sus conocimientos y experiencias y con su acompañamiento facilitaron las actividades realizadas.
A todas aquellas personas que de una forma u otra, colaboraron para alcanzar la finalidad de este proyecto.
Nota de Aceptación _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ Director _____________________________ Firma del Jurado
_____________________________ Firma del Jurado
ABREVIATURAS
CAR´s Corporaciones Autónomas Regionales
CORPONOR Corporación Autónoma Regional de la Frontera Nororiental
MAVDT Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial
IDEAM Instituto de Hidrología Meteorología y estudios ambientales
RAN Registro Automático de Niveles
LM Limnimétrica
LG Limnigráfica
UFPS Universidad Francisco de Paula Santander
ESP Empresas de Servicios Públicos
SIAT Sistema de Información Ambiental Territorial
RAN Registro Automático de Niveles
OMM Organización meteorológica mundial
SST Sólidos suspendidos Totales
OD Oxigeno Disuelto
DBO Demanda Bioquímica de oxigeno
DQO Demanda química de oxigeno
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Limnímetro. Estación Puente Capira 35
Figura 2. Maxímetro. Estación Puente Capira 37
Figura 3. Caseta del limnígrafo. Estación Marcelita 39 Figura 4. Medición del ancho con cinta métrica. Estación Vega
del Silencio 43
Figura 5. Medición de profundidad con molinete y escandallo.
Estación Puente Julio 44
Figura 6. Estación Puente Capira 57
Figura 7. Estación Termotasajero 60
Figura 8. Estación Puente Julio 66
Figura 9. Estación Puente Leyva 69
Figura 10. Estación San Javier 75
Figura 11. Estación Vega del Silencio. 81
Figura 12. Estación Las vegas 84
Figura 13. Estación Puente Colorado 88
Figura 14. Estación Puente Carretera 92
Figura 15. Estación Hacienda Ceilán 95
Figura 16. Estación Curva de los adioses 98
Figura 17. Estación Pamplona radio FM 101
Figura 18. Estación Puente Vargas 104
LISTA DE GRAFICOS
pág.
Grafico 1. Porcentaje de área municipios. Cuenca Río Pamplonita 14
Grafico 2. Participación Municipal. Cuenca Río Pamplonita 14
Grafico 3. Porcentaje de área municipios. Cuenca Río Zulia 17
Grafico 4. Porcentaje de área municipios. Cuenca Río Algodonal 19
Grafico 5. Porcentaje de área municipios. Cuenca Río Táchira 21
LISTA DE ESQUEMAS
pág.
Esquema 1. Cuencas del Norte de Santander 4
Esquema 2. Cuenca Río Zulia 15
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. División político administrativa. Cuenca Río Pamplonita 5
Tabla 2. Delimitación de la cuenca del río Zulia 16
Tabla 3. Delimitación de la cuenca del río Algodonal 19
Tabla 4. Delimitación de la cuenca del río Táchira 20
Tabla 5. Estaciones del Convenio IDEAM-CORPONOR 51
Tabla 6. Estación UFPS 54
Tabla 7. Estación Puente Capira 57
Tabla 8. Estación Termotasajero 60
Tabla 9. Estación Bocatoma Empopamplona 63
Tabla 10. Estación Puente Julio 66
Tabla 11. Estación Puente Leyva 69
Tabla 12. Estación Pomarrosos 72
Tabla 13. Estación San Javier 75
Tabla 14. Estación Bocatoma Acueducto Ocaña 78
Tabla 15. Estación Vega del Silencio 81
Tabla 16. Estación Las Vegas 84
Tabla 17. Estación Puente San Rafael 87
Tabla 18. Estación Puente Colorado 88
Tabla 20. Estación Puente Carretera 92
Tabla 21. Estación Hacienda Ceilan 95
Tabla 22. Estación Curva de los Adioses 98
Tabla 23. Estación Pamplona Radio FM 101
Tabla 24. Estación Puente Vargas 104
Tabla 25. Estación Bocatoma Acueducto Cúcuta 107
Tabla 26. Componentes del proceso de datos 113
LISTA DE FORMATOS
pág.
Formato 1. Lista de chequeo Estación UFPS 55
Formato 2. Lista de chequeo Estación Puente Capira 58 Formato 3. Lista de chequeo Estación Termotasajero 61 Formato 4. Lista de chequeo Estación Bocatoma Empopamplona 64 Formato 5. Lista de chequeo Estación Puente Julio 67 Formato 6. Lista de chequeo Estación Puente Leyva 70 Formato 7. Lista de chequeo Estación Pomarrosos 73 Formato 8. Lista de chequeo Estación San Javier 76 Formato 9. Lista de chequeo Estación Bocatoma Acueducto Ocaña 79 Formato 10. Lista de chequeo Estación Vega del Silencio 82 Formato 11. Lista de chequeo Estación Las Vegas 85 Formato 12. Lista de chequeo Estación Puente Colorado 89 Formato 13. Lista de chequeo Estación Puente Carretera 93 Formato 14. Lista de chequeo Estación Hacienda Ceilán 96 Formato 15. Lista de chequeo Estación Curva de los Adioses 99 Formato 16. Lista de chequeo Estación Pamplona Radio FM 102 Formato 17. Lista de chequeo Estación Puente Vargas 105 Formato 18. Lista de chequeo Estación Bocatoma Acueducto Cúcuta 108
GLOSARIO
Estructurar: ordenar las partes de un conjunto. Organización, preparación, acondicionamiento.
Implementar: referido a algo que se quiere realizar, facilitar los medios necesarios para llevarlo a cabo
Monitoreo: proceso de seguimiento de las condiciones de calidad y de cantidad del recurso en cualquiera de los ambientes en que este presente, continental (superficial y subterráneo), marino o costero, durante un tiempo indefinido o definido y en un área específica. Este proceso de monitoreo conlleva al concepto de red, normas y estándares, entendido este como el conjunto de actividades relativas a la recolección de datos, diseñados y procesados para lograr un objetivo único o un conjunto de objetivos compatibles .
Hidrología: es la ciencia que trata con las aguas de la tierra, su ocurrencia, circulación, distribución, sus propiedades químicas y físicas y su interacción con medio ambiente. Teniendo en cuenta que el agua dulce es un recurso limitado y vulnerable, esencial para la vida, el desarrollo y el medio ambiente.
Hidrometría: obtiene y provee datos relacionados con la distribución espacial y temporal del recurso hídrico. Base sobre la cual se apoyan los estudios hidrológicos, planeación y manejo de los recursos hídricos.
Hidrografía: ciencia que se encarga del estudio de los cuerpos de agua, y en sentido más estricto a la medida, recopilación y representación de los datos relativos al fondo del océano, las costas, las corrientes, de manera que se puedan plasmar sobre un mapa.
Cuenca: territorio cuyas aguas van a parar a un mismo río, lago o mar
Estacion: conjunto de instalaciones y de aparatos necesarios para realizar una actividad determinada.
Meteorología: parte de la física que estudia los fenómenos naturales de la atmósfera terrestre y los factores que producen el tiempo atmosférico
Tarabita: instrumento de medición suspendido para facilitar el aforo de una corriente
Bifilar: de dos o varias bases
Hidrograma: expresión, gráfica o no, de la variación del caudal a lo largo del tiempo
RESUMEN
Uno de los parámetros para conservar la calidad del medio ambiente, es obtener una información exacta sobre la condición y la evolución de los recursos hídricos y meteorológicos; por lo que se propuso entre CORPONOR e IDEAM la realización del Convenio Marco Especial de Cooperación 015 del 2003, cuyo objetivo es aunar esfuerzos para la instalación, construcción, mantenimiento y operación de estaciones hidrometeorológicas. Tratando de darle viabilidad a esto, se vió la necesidad de implementar el siguiente proyecto, cuyo propósito es establecer estaciones nuevas y complementar la red existente en el Departamento Norte de Santander, específicamente priorizando las cuenca de los ríos Pamplonita, Zulia, Algodonal y Táchira, para ampliar la cobertura de las medidas meteorológicas e hidrométricas y con ello obtener a mediano plazo una información valiosa e indispensable para el conocimiento y evaluación de los procesos de la atmósfera y del agua. A través de este trabajo se identificaron nuevos puntos de instalación de estaciones, se hizo una evaluación a través de cuadros descriptivos y se crearon listas de chequeo de las estaciones existentes, para así conformar la base de datos hidrológica en las instalaciones de CORPONOR, además de nuevas y mejores medidas en la operación y el mantenimiento de las estaciones.
CONTENIDO pág. INTRODUCCIÓN _______________________________________________ 1 JUSTIFICACIÓN________________________________________________ 2 1. OBJETIVOS________________________________________________ 3 1.1. GENERAL __________________________________________________ 3 1.2. ESPECIFICOS _______________________________________________ 3
2. GENERALIDADES DE LAS CUENCAS __________________________ 4
2.1. CUENCA RÍO PAMPLONITA ___________________________________ 4 2.1.1. Delimitación______________________________________________________ 4 2.1.2. Localización______________________________________________________ 5 2.1.3. Extensión________________________________________________________ 5 2.1.4. Municipios de la Cuenca ____________________________________________ 5 2.2. CUENCA RÍO ZULIA ___________________________________________ 15 2.2.1. Delimitación_____________________________________________________ 15 2.2.2. Localización_____________________________________________________ 15 2.2.3. Extensión_______________________________________________________ 16 2.2.4. Municipios de la Cuenca ___________________________________________ 16 2.3. CUENCA RÍO ALGODONAL_____________________________________ 17 2.3.1. Delimitación______________________________________________________ 17 2.3.2. Localización______________________________________________________ 18 2.3.3. Extensión ________________________________________________________ 18 2.3.4. Municipios de la Cuenca ____________________________________________ 19 2.4. CUENCA RÍO TÁCHIRA ________________________________________ 20 2.4.1. Delimitación_____________________________________________________ 20 2.4.2. Localización_____________________________________________________ 20 2.4.3. Extensión_______________________________________________________ 20 2.4.4. Municipios de la Cuenca ___________________________________________ 20
3. CRITERIOS PARA LA INSTALACIÓN ÓPTIMA DE ESTACIONES ___ 22
3.1. CLASIFICACIÓN DE LA RED ___________________________________ 22 3.2. FORMULACIÓN DE CRITERIOS _______________________________ 23
3.2.1. Criterio del Gradiente _______________________________________________ 24 3.2.2. Criterio Correlativo _________________________________________________ 26 3.2.3. Criterio de Representatividad ________________________________________ 26 3.3. RELACIÓN GENERAL DE LOS CRITERIOS ______________________ 29 3.4. ANALISIS DE LA RED________________________________________ 30 3.5. MEDICIONES HIDROMETRICAS _______________________________ 33
3.5.1. Medidores de Nivel ________________________________________________ 34 3.5.2. Maxímetros_______________________________________________________ 36 3.5.3. Limnicontactos ___________________________________________________ 38
3.5.3. Limnígrafos ______________________________________________________ 39
3.6. AFOROS __________________________________________________ 41 3.6.1. Equipo y personal requerido en cada tipo de aforo_______________________ 42 3.6.2. Selección del número de verticales___________________________________ 42 3.6.3. Medición del ancho ________________________________________________ 43 3.6.4. Medición de la profundidad __________________________________________ 43
4. DESARROLLO METODOLOGICO _____________________________ 45
4.1. MONTAJE Y OPTIMIZACIÓN DE LA RED ________________________ 45 4.1.1. Nuevas estaciones a Implementarse _________________________________ 47 4.2. OPERACIÓN DE LA RED _____________________________________ 53 4.2.1. Estación Universidad Francisco de Paula Santander _____________________ 54 4.2.2. Estación Puente Capira____________________________________________ 57 4.2.3. Estación Termotasajero____________________________________________ 60 4.2.4. Estación Bocatoma Empopamplona __________________________________ 63 4.2.5. Estación Puente Julio _____________________________________________ 66 4.2.6. Estación Puente Leyva ____________________________________________ 69 4.2.7. Estación Pomarrosos _____________________________________________ 72 4.2.8 Estación San Javier_______________________________________________ 75 4.2.9. Estación Bocatoma Acueducto de Ocaña ______________________________ 78 4.2.10. Estación Vega del Silencio _______________________________________ 81 4.2.11. Estación las Vegas _____________________________________________ 84 4.2.12. Puente San Rafael _____________________________________________ 87 4.2.13. Estación Puente Colorado _______________________________________ 88 4.2.14. Estación Puente la Honda __________________________________________ 91 4.2.15. Estación Puente Carretera _________________________________________ 92 4.2.16 Estación Hacienda Ceilán __________________________________________ 95 4.2.17. Estación Curva de los adioses ____________________________________ 98 4.2.18. Estación Pamplona radio FM ____________________________________ 101 4.2.19. Estación Puente Vargas ________________________________________ 104 4.2.20. Estación Bocatoma Acueducto Cúcuta _____________________________ 107 4.3. MANTENIMIENTO DE LOS SITIOS ____________________________ 112 4.4. PROCESAMIENTO DE LOS DATOS ___________________________ 112 4.4.1. Cálculo y procesamiento de los datos de caudales líquidos y perfiles _______ 114
CONCLUSIONES _____________________________________________ 120 RECOMENDACIONES _________________________________________ 123 BIBLIOGRAFIA ______________________________________________ 126 ANEXOS
INTRODUCCIÓN
Las redes hidrometeorológicas que se han implementado gracias al apoyo del Instituto de Hidrología, Meteorología y estudios Ambientales -IDEAM constituyen un buen soporte en el control de la información ambiental necesaria para la prevención o mitigación de desastres y en general para apoyar la realización y ejecución de las diversas actividades humanas que puedan resultar afectadas por las condiciones medioambientales y climáticas. Pero no todas funcionan como debería ser ya que en ellas falta un adecuado manejo, que comprende una correcta estructuración e implementación de las redes ambientales en los departamentos del país, con normas y estándares técnicos de mantenimiento y operación de la infraestructura e instrumental, mediciones, toma y recolección del datos, además que la captura, el proceso y la divulgación de la información, es ineficiente y no funciona como debería ser.
Por lo anterior que se vió la necesidad de realizar este proyecto denominado ESTRUCTURACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE LA RED HIDROMETEOROLÓGICA PARA LAS CUENCAS DE LOS RÍOS PAMPLONITA, ZULIA, ALGODONAL Y TÁCHIRA, EN EL DEPARTAMENTO NORTE DE SANTANDER, haciendo una verificación a las estaciones existentes, implementando nuevas estaciones hidrológicas y una meteorológica que darán un estimativo de la calidad ambiental, y que se encuentran estratégicamente ubicadas en el terreno, monitoreadas y con correcto procesamiento de la información arrojada por cada una de ellas.
Con la estructuración e implementación de la red hidrometeorológica, la corporación Autónoma Regional de la frontera Nor-oriental CORPONOR podrá llevar a cabo el seguimiento, control y manejo de la red de monitoreo regional.
JUSTIFICACIÓN
Es bien sabido que los fenómenos hidrometeorológicos se estudian mediante el análisis de la serie de datos obtenidos en sitios o estaciones de medición distribuidos sobre el área de la región en estudio y que a su vez este grupo de puntos de medición en conjunto con el instrumental, los protocolos, estándares de medición y el equipo técnico administrativo de operación conforman lo que se denomina la “red hidrometeorológica”, la cual se constituye en un sistema organizado, dinámico y operable bajo las condiciones especificas en que puede trabajar el organismo encargado.
Basado en lo anterior, se contempla la realización del siguiente proyecto que se enmarca en el Convenio Marco 015 de 12 de mayo de 2003 celebrado entre CORPONOR e IDEAM, cuyo objetivo es aunar esfuerzos técnicos, tecnológicos, logísticos y financieros para realizar conjuntamente el montaje y operación de la red de monitoreo regional en las cuencas de los ríos Pamplonita, Zulia, Algodonal y Táchira, en el departamento Norte de Santander.
El proyecto se desarrolló con el apoyo y cooperación entre la Corporación Autónoma Regional de la Frontera Nor-Oriental-CORPONOR, El instituto de Hidrología, meteorología y estudios ambientales-IDEAM, los municipios del departamento, las empresas de servicios públicos-ESP y el sector educativo, principalmente las Universidades, constituyéndose en un proyecto dinámico, factible y en el que participan diferentes sectores interesados en aportar a la calidad ambiental del país.
1. OBJETIVOS
1.1. GENERAL
Estructurar e Implementar la red hidrometeorológica para las Cuencas de los ríos Pamplonita, Zulia, Algodonal y Táchira, en el Departamento Norte de Santander.
1.2. ESPECIFICOS
Conocer el estado de las estaciones que se encuentran actualmente en operación, en la cuenca del río Pamplonita, Zulia, Algodonal y Táchira y que hacen parte de la jurisdicción de CORPONOR.
Proponer nuevos sitios de instalación de las estaciones hidrometeorológicas contempladas en el convenio marco 015 del 12 de mayo del 2003 (CORPONOR-IDEAM) que harán parte de la red de monitoreo regional.
Realizar un seguimiento a las estaciones que se encuentran en operación, realizando captura y análisis de información para su posterior aplicación.
Formular estrategias de control y seguimiento de las estaciones de la red regional con la posterior calibración y validación de la curva de gastos (caudal vs. Nivel) que se reporte, a través de la base de datos que se conformará en las instalaciones de la Corporación.
2. GENERALIDADES
DE LAS CUENCAS
2.1. CUENCA RÍO PAMPLONITA
2.1.1. Delimitación
De acuerdo al decreto 1729 de Agosto de 2002, “la cuenca del Río Pamplonita comprende el área de aguas superficiales que vierten hacia el río del mismo nombre a través de los diferentes drenajes afluentes, delimitada por la línea de divorcio topográfico (filos)…”.1
El área limita al Sur con las cuencas de los Ríos Caraba y Margua, al Norte y Occidente con la cuenca del Río Zulia y al Oriente con Territorio Venezolano (Esquema 1).
Esquema1. Cuencas de Norte de Santander.
Fuente. SIAT. CORPONOR
1
2.1.2. Localización
Según lo estipulado por el SIAT-CORPONOR2, la cuenca del Río Pamplonita se encuentra ubicada en la vertiente oriental de la Cordillera Oriental de Colombia, al sureste del departamento de Norte de Santander. Está comprendida entre coordenadas planas Norte: 1`300.000 y 1`415.000 y Este: 1`150.000 y 1`195.000; y entre las coordenadas geográficas 7º 18` 43`` a 8º 20` 44`` de Latitud Norte y 72º 2` 6`` a 72º 43` 29`` de Longitud Oeste.
2.1.3. Extensión
La Cuenca del Río Pamplonita comprende una extensión de 134.536,126 has (134,536 Km2) que comprende el 6.061% del territorio departamental. Su territorio está comprendido entre la cota de los 50 y los 3550 m.s.n.m. y presenta una forma alargada en dirección Suroeste – Noreste. El cauce principal se forma en el
Municipio de Pamplona en la confluencia de las quebradas El Rosal y Quebrada Navarro y finaliza cerca del Centro Poblado de Puerto Villamizar en el Municipio de Cúcuta al confluir en el Río Zulia.
2.1.4. Municipios de la Cuenca
El área comprende 10 municipios, 3 de los cuales se encuentran incluidos en su totalidad (Villa del Rosario, Los Patios y Ragonvalia) y el resto parcialmente (Cúcuta, Pto. Santander, Bochalema, Chinácota, Herrán, Pamplona y Pamplonita). En la tabla 1 se pueden observar las veredas que pertenecen a cada municipio que se encuentran total o parcialmente dentro de la cuenca y en el gráfico 1 se puede observar la distribución porcentual de cada área.
Tabla 1. División Político - Administrativa de la Cuenca del Río Pamplonita. *
MUNICIPIO VEREDA AREA (has) % DE AREA BATATAS 561,776 0,41756734 BOCHALEMA AGUANEGRA 615,7 0,45764898 2
CORPONOR. Estructuración de la línea base para la Cuenca del río Pamplonita. San José de Cúcuta. 2006.
*
LA DONJUANA 39,853 0,02962268 NARANJALES 508,451 0,37793094 EL SALTO 363,607 0,27026859 CARALUNA 440,916 0,32773227 PEÑAVIVA 602,779 0,44804482 ZONA URBANA 61,579 0,04577159 PORVENIR PARTE ALTA 26,576 0,01975391 PORVENIR PARTE BAJA 316,842 0,23550823 ZARCUTA 874,547 0,65004961 EL LAUREL 669,146 0,49737532 LA COLINA 2040,855 1,51696477 AGUA BLANCA* 1134,372 0,84317718 BUENAVISTA PARTE ALTA 1114,356 0,82829931 EL TALCO 1068,105 0,79392101 RAMADITAS 138,826 0,10318918 CACHIRA 307,844 0,22882003 PORTACHUELO 521,39 0,38754849 OROPE 337,102 0,25056746 BUENAVISTA PARTE BAJA 498,183 0,37029875 TEREBINTO 633,005 0,47051176 LA SELVA 1684,957 1,25242627 SUBTOTAL BOCHALEMA 14560,769 10,823
MUNICIPIO VEREDA AREA (has) % DE AREA HONDA NORTE 520,747 0,38708433 NUEVA DON JUANA 388,118 0,28849786 PALO COLORADO 1657,12 1,23177894 CURAZAO 287,253 0,21352237 EL CANEY 582,865 0,4332582 OROZCO 635,06 0,47205606 ALAMOS 132,29 0,09833448 LOBATICA 541,144 0,40224593 GUAYABAL 520,962 0,38724415 MENZULLI 389,563 0,28957197 CUELLAR 185,257 0,13770618 ZONA URBANA 403,093 0,29962916 URENGUE RUJAS 667,642 0,49627507 MANZANARES 557,893 0,41469589 SAN PEDRO 202,742 0,15070322 LA COLORADA 293,694 0,21831013 EL ASILO 404,109 0,30038437 TENERIA 282,89 0,21027925 NUEVO DIAMANTE 189,607 0,14093965 CHITACOMAR 615,083 0,45720665 PARAMITO 225,282 0,16745777 URENGUE BLONAY 257,136 0,19113565 CHINÁCOTA CHITACOMAR 56,643 0,04210417
PANTANOS 1341,73 0,99734162 CINERAL 398,028 0,29586421 ISCALA NORTE 870,39 0,64698276 ISCALA CENTRO 1694,662 1,25968485 ISCALA SUR* 1807,694 1,34370437 SUBTOTAL CHINÁCOTA 16108,698 11,974
MUNICIPIO VEREDA AREA (has) % DE AREA ZONA URBANA 1281,296 0,95242668 AGUA LINDA 2817,209 2,09411801 LOS VADOS 1088,032 0,80876761 CTO. LA GARITA 1893,674 1,40762607 EL TRAPICHE 23,078 0,01715459 VILLAS DE COROZAL 53,432 0,03971765 COROZAL 791,865 0,58861758 COLCHONES 504,308 0,37486763 EL HELECHAL 1090,022 0,81024684 CALIFORNIA 1015,937 0,75517719 LA MUTIS 1824,946 1,35653843 LOS PATIOS 20 DE JULIO 333,286 0,24774172
MUNICIPIO VEREDA AREA (has) % DE AREA SABANETA BAJA 608,812 0,45254431 NARANJO 653,823 0,48600205 ALCAPARRAL 538,916 0,40058896 SABANETA ALTA 779,987 0,57978272 CUNUBA* 490,024 0,36424639 ZONA URBANA 568,33 0,42245308 JURADO 216,636 0,16103064 EL TOTUMO 245,325 0,18235585 MONTEADENTRO 988,58 0,73483481 ALTO GRANDE* 357,026 0,26538584 ULAGA ALTA 337,934 0,25119431 CHICHIRA 1815,705 1,34965632 FONTIBON* 767,01 0,57013661 EL ESCORIAL 454,748 0,33802491 NAVARRO 227,004 0,16873742 EL ROSAL 312,412 0,2322232 SABAGUA 678,974 0,50469738 TAMPANQUEBA 702,088 0,52187856 SAN FRANCISCO* 642,664 0,4777073 PAMPLONA ULAGA BAJA 963,94 0,71651932 SUBTOTAL PAMPLONA 12349,938 9,18
MUNICIPIO VEREDA AREA (has) % DE AREA CTO. PUERTO VILLAMIZAR* 1110,862 0,82569468 CTO. BUENA ESPERANZA* 2519,239 1,87252984 CTO. AGUA CLARA* 5049,818 3,75348861 CTO. GUARAMITO* 676,086 0,50252922 CTO. RICAURTE 2985,712 2,21925542 ZONA URBANA* 4974,145 3,69724148 CTO. SAN PEDRO EL PORTICO* 4817,347 3,5806948 CTO. CARMEN DE TONCHALA* 402,736 0,29935039 CUCUTA CTO. SAN FAUSTINO* 9370,768 6,96521556 SUBTOTAL CÚCUTA 31906,713 23,716
MUNICIPIO VEREDA AREA (has) % DE AREA PAMPLONITA 962,986 0,71579425 MONTEGRANDE 147,503 0,10964002 PASO ANTIGUO 249,475 0,18543652 HERRAN LA COLINA 131,729 0,09791509
LA TEJA 759,012 0,56417895 BAGALAL 351,782 0,26148203 ZONA URBANA 292,116 0,21713187 EL MOLINO 486,047 0,36128215 EL PABELLON 309,852 0,23031517 EL LLANO 144,177 0,10716778 SIBERIA* 2157,129 1,60340913 CORRALES 1441,432 1,07142652 EL RAMAL* 782,31 0,58149651 HONDA SUR 2194,685 1,63132476 SUBTOTAL HERRÁN 10410,234 7,738
MUNICIPIO VEREDA AREA (has) % DE AREA MATAJIRA 1769,005 1,31489409 TESCUA 1077,599 0,80097487 SEPTIMALY 219,486 0,16314303 LA PALMITA 1111,651 0,82628559 BAJO SANTA LUCIA 653,302 0,48559667 TULANTE 625,889 0,4652207 BUENOS AIRES 566,862 0,42134618 LA LIBERTAD 312,3 0,2321313 LLANO GRANDE 747,704 0,55576529 SAN RAFAEL 141,504 0,10517934 PAMPLONITA LA HOJANCHA 933,003 0,69349727
SAN JOSE DE TONCHAL 533,054 0,39621683 EL CANO 550,565 0,40923268 ALTO SANTA LUCIA 1153,047 0,85705506 LAS ISABELES 815,744 0,60633914 ZONA DE DIFERENDO 601,832 0,44733923 EL PICAHO 1153,069 0,85707141 SAN ANTONIO 1307,875 0,97213807 EL COLORADO 654,076 0,48617198 BATAGA 807,684 0,60034817 EL PARAMO 893,389 0,66405234 SUBTOTAL PAMPLONITA 16628,641 12,36
MUNICIPIO VEREDA AREA (has)
% DE AREA
EL DAVE 126,17 0,09370884
PUERTO
SANTANDER VEGAS DEL PAMPLONITA
472,98 0,35129116
SUBTOTAL PUERTO SANTANDER 599,15 0,445
MUNICIPIO VEREDA AREA (has) % DE AREA NARANJAL 1086,551 0,80767082 AGUA LINDA 683,831 0,50831516 RAGONVALIA SAN MIGUEL 1327,86 0,98704412
SOMBRERITO 559,713 0,41605397 BABILONIA 862,401 0,6410524 TACHIRITA 371,673 0,27627736 SAN JOSE 567,051 0,42150856 HONDA NORTE 234,492 0,17430599 CALICHE 1466,195 1,0898733 LA ALHAMBRA 358,023 0,26613084 LA UNION 707,077 0,52559471 PROGRESO 405,399 0,30134706 CAÑUELA 862,054 0,64079446 SANTA BARABARA 511,252 0,38003124 SUBTOTAL RAGONVALIA 10003,572 7,436
MUNICIPIO VEREDA AREA (has) % DE AREA EL PALMAR 772,159 0,57393602 ZONA URBANA 2268,887 1,68643502 LOMITAS 207,838 0,15448336 JUAN FRIO 1417,504 1,0536128 UCHEMA 1804,443 1,34121967 VILLA ROSARIO VEREDA PALO GORDO 2778,619 2,06531238
SUBTOTAL VILLA DEL ROSARIO 9249,451 6,875
TOTAL GENERAL 134536,13 100
Gráfica 1. Porcentaje de área que comprende cada Municipio dentro de la Cuenca del Río Pamplonita
MUNICIPIOS EN LA CUENCA DEL RÍO PAMPLONITA
10,82 11,97 23,72 7,74 9,45 9,18 12,36 0,45 6,88 7,44 BOCHALEMA CHINÁCOTA CÚCUTA HERRÁN LOS PATIOS PAMPLONA PAMPLONITA PUERTO SANTANDER RAGONVALIA
VILLA DEL ROSARIO
Gráfica 2. Participación municipal de la Cuenca del Río Pamplonita
Grafica 1. Participación Municipal en la Cuenca 100 100 100 99.1 98.14 92.4 85.99 41.33 28.2 13.57 -20 40 60 80 100 % MUNICIPIO
CUENCA RÍO PAMPLONITA PARTICIPACION MUNICIPAL % V. Rosario Ragonvalia Los Patios Herran Chinacota Pamplonita Bochalema Pamplona Cucuta P. Santander
2.2. CUENCA RÍO ZULIA Esquema 2. Cuenca del Río Zulia
Fuente. SIAT CORPONOR
2.2.1. Delimitación
La cuenca limita al Sur con las cuencas de los Ríos Caraba y Pamplonita, al Norte, con la cuenca del Río Sardinata y al Occidente con la cuenca del río Lebrija Regidor (Esquema 1).
2.2.2. Localización
La cuenca del río Zulia se encuentra localizada en la parte media del departamento de Norte de Santander y lo abarca de occidente a oriente.
2.2.3. Extensión
Este río tiene su origen en el municipio de silos y toma en sus principios el nombre de río la plata y luego río Zulasquilla que desemboca al río Cucutilla y mas adelante se une con el río arboledas para dar paso al río Zulia.
Al río Zulia vierten sus aguas el río Salazar, Peralonso y Pamplonita (siendo estos los mas representativos por sus caudales) al lo largo de su recorrido.
El área de la cuenca es de aproximadamente de 348410,0663 ha. 2.2.4. Municipios de la Cuenca
Comprende los municipios de:
Tabla 2. Delimitación de la cuenca del río Zulia.
MUNICIPIO ÁREA (Ha) dentro
de la cuenca % ARBOLEDAS 45470,0549 13 BOCHALEMA 2376,0751 1 CUCUTA 77424,3394 22 CUCUTILLA 37858,80987 11 DURANIA 17523,50059 5 GRAMALOTE 12311,0131 4 MUTISCUA 15886,58169 5 PAMPLONA 11524,215 3 PUERTO SANTANDER 3820,0249 1 SALAZAR 45493,29 13 SAN CAYETANO 14198,90838 4 SANTIAGO 17845,88508 5 SILOS 1300,9628 0 TIBU 7219,0837 2 ZULIA 38157,3218 11 TOTAL DE LA CUENCA 348410,0663 100 Fuente: CORPONOR
Gráfica 3. Porcentaje de área que comprende cada Municipio dentro de la Cuenca del Río Zulia
MUNICIPIOS EN LA CUENCA DEL RIO ZULIA
13 1 22 11 5 4 5 3 1 13 4 5 02 11 ARBOLEDAS BOCHALEMA CUCUTA CUCUTILLA DURANIA GRAMALOTE MUTISCUA PAMPLONA PUERTO SANTANDER SALAZAR SAN CAYETANO SANTIAGO SILOS TIBU ZULIA
2.3. CUENCA RÍO ALGODONAL
2.3.1. Delimitación
El área limita al Sur con la cuencas de los Ríos Lebrija Regidor y Río Loro y directos del Catatumbo, al Norte, con la cuenca del Río de Oro y al Oriente con la cuenca del Río Tarra (Esquema No 1).
Esquema 3. Cuenca del río algodonal
Fuente: SIAT CORPONOR
2.3.2. Localización
La cuenca del río Algodonal se encuentra localizada en la parte occidental del departamento de Norte de Santander; este río en principio como el “Río Catatumbo”, tiene su origen en la Cordillera principal que arranca de Cerro-Pelado* por medio de los ríos Oroque y Frío.
2.3.3. Extensión
Toma en sus principios el nombre del río Guayabal y luego Algodonal, hasta que se le unen los pequeños ríos: Tejo, río de Oro y río Limón, que nacen en los cerros al Norte de la Loma, Brotaré y San Antonio; entonces toma el nombre Carate, y más abajo de Teorama toma el de Catatumbo, para no perderlo hasta confundir sus aguas con las del lago de Maracaibo (Venezuela).
El área de la cuenca es de aproximadamente de 74639,78 ha.
2.3.4. Municipios de la Cuenca
Comprende los municipios de:
Tabla 3. Delimitación de la cuenca río Algodonal
MUNICIPIO ÁREA (Ha)dentro
de la cuenca % ÁBREGO 42501,10 57 OCAÑA 27436,74 36,7 LA PLAYA DE BELÉN 4543,66 6,08 TEORAMA 153,85 0,20 CONVENCIÓN 4,50 0,006 TOTAL DE LA CUENCA 74639,78 100 Fuente: CORPONOR
Gráfica 4. Porcentaje de área que comprende cada Municipio dentro de la Cuenca del Río Algodonal
MUNICPIOS DE LA CUENCA DEL RIO ALGODONAL
57 36,7 6,08 0,006 0,2 ÁBREGO OCAÑA LA PLAYA DE BELÉN TEORAMA CONVENCIÓN
2.4. CUENCA RÍO TÁCHIRA
2.4.1. Delimitación
Forma parte de la cuenca del río Pamplonita, cuenca del río Zulia y de la gran cuenca del río Catatumbo.
2.4.2. Localización
La cuenca del río Táchira se encuentra localizada entre los territorios de Colombia y la Republica Bolivariana de Venezuela. Nace en el parque nacional natural el Tamá a una altura de 3200 msnm.
2.4.3. Extensión
La cuenca tiene una extensión de 23.413 Hectáreas y cuenta con la presencia de cuatro municipios que la componen como son: Herran, Ragonvalia, Villa del Rosario (tiene el mayor porcentaje de participación) y Cúcuta (menor participación porcentual de la cuenca).
2.4.4. Municipios de la Cuenca
Comprende los municipios de:
Tabla 4. Delimitación de la cuenca río Táchira
MUNICIPIO ÁREA (Ha)dentro
de la cuenca %
Herrán 8.22 35.10
Ragonvalia 5.935 25.34
Villa del Rosario 8.809 37.61
Cúcuta 0.455 1.94
TOTAL DE LA
CUENCA 23.413 100
Gráfica 5. Porcentaje de área que comprende cada Municipio dentro de la Cuenca del Río Zulia
M UNICIPIOS DE LA CUENCA DEL RIO TACHIRA 25,34 37,61 1,94 35,11 Herrán Ragonvalia Villa del Rosario Cúcuta
3. CRITERIOS PARA LA INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DE
ESTACIONES
3.1. CLASIFICACIÓN DE LA RED
No existe un patrón estándar de clasificación de las redes, Según el IDEAM3, éstas se clasifican siguiendo diversos sistemas, ya sea de acuerdo al periodo de operación, al tipo de parámetros observados o al uso que se le darán a los datos. Normalmente el periodo de observación (permanente o temporal) y el tipo de parámetros observados, categorizan al punto de medición dentro de un sistema de protocolos de observación, en tanto que el uso que se le da a los datos es un rasgo que por lo general caracteriza a toda la red, esto quiere decir que según la finalidad misma de la red las estaciones se pueden clasificar en:
• Estaciones de Régimen General
Destinadas a suministrar la información básica para el estudio, al nivel regional, de las variables en observación (elementos del Balance Hídrico) y sustentan la aplicación de los principios de generalización a zonas con características hidroclimáticas homogéneas, pueden ser de carácter permanente y proporcionan la base para estudios estadísticos, de regionalización y caracterización.
• Estaciones de Régimen Específico
Se utilizan para obtener información que permita describir el comportamiento específico de zonas que cuentan con características anómalas al régimen general o en las cuales es necesaria una administración mas detallada del recurso. Por ejemplo, zonas donde existe alta presión sobre el recurso, con condiciones fisiográficas especiales y/o características geológicas o hidrogeológicas particulares. Estas estaciones pueden ser permanentes o temporales y ocasionalmente pueden ser utilizadas para establecer relaciones validas entre los datos de ellas y los datos de las estaciones de régimen general.
3
Instituto de hidrología Meteorología y estudios ambientales. Guía para el monitoreo y seguimiento del agua. Capitulo 2 y 3. Bogotá. 2003. p. 4
De acuerdo a esta clasificación se puede determinar que la Red planteada para el departamento Norte de Santander cumple las dos funciones y criterios, dado que los dos tipos de estaciones que se implementaran y las existentes, no discrepan entre sí y que en este caso se complementan para dar una mayor calidad a la información que se obtiene.
3.2. FORMULACIÓN DE CRITERIOS
• ESTACIONES DE RÉGIMEN GENERAL
El IDEAM4 categoriza que las dimensiones óptimas de la red sólo se pueden obtener a través de criterios físico - económicos que incorporen el margen de error con el cual se quiera reflejar la realidad. Esta condición debe describir el campo de variación de la variable hidroclimática y su relación con los factores físico geográficos.
Cualquier campo físico tiene como características principales su potencial y su tensión; el potencial representa la capacidad para trasladar masa o energía de un punto a otro y la tensión es un índice del desequilibrio existente entre las fuerzas externas que influyen sobre el campo físico. Dado que el potencial varía de un punto a otro en el espacio y además está relacionado con la tensión del campo, se produce un gradiente variable en el espacio.
Una variable definida a través de la noción de campo físico se puede describir como un funcional del siguiente tipo:
Donde:
Y: Variable en estudio
grad Y: Gradiente de Y
ξ: Dirección del gradiente Cv: Coeficiente de variación de Y r (l): Correlograma espacial de Y
σ: Error de definición de la norma de Y
Teniendo en cuenta que la descripción del campo "Y" se formula en función de su variación espacial, el proceso en estudio se puede representar a través de la
4
Ibíd. Capitulo 2. Bogotá. 2003. p. 24
) (1)
),
(
,
grad
,
,
(
ξ
Cv
Y
r
l
σ
f
Y
=
conjugación de dos componentes uno de cambio suave (deriva) y otro de cambio rápido (componente estocástico), por ende la optimización de la red de referencia debe considerar estos dos elementos. La deriva representa el cambio suave por gradiente y la componente estocástica el cambio rápido o variación local (instantánea) del proceso; además la deriva corresponde a la esperanza matemática de "Y" (Norma del proceso) mientras que la componente estocástica se refleja en el coeficiente de variación.
Apoyándose en lo expuesto, se establece la base conceptual para definir los dos primeros criterios para optimizar la red: el criterio del gradiente y el criterio correlativo.
Como en el desarrollo de todo proceso existen anomalías de génesis que marcan diferencias locales en su evolución es necesario definir umbrales críticos que limitan la zona representativa del marco general del proceso; esta es la premisa que permite formular el criterio de representatividad.
Los tres criterios mencionados, de gradiente, correlativo y de representatividad son la base para calcular la densidad optima de estaciones, a continuación se expone, sin entrar en detalles de demostración analítica, su formulación matemática.
3.2.1. CRITERIO DEL GRADIENTE
El incremento de la norma de "Y" en la dirección "ξ" es igual a:
ΔY(ξ): Incremento de la norma de "Y"
Δξ : Incremento de la coordenada espacial
grad Y: Razón del incremento de la norma de "Y" por el incremento de la coordenada espacial
Las mediciones que se realizan para reflejar el régimen general de un proceso natural, capturan en realidad el gradiente de la magnitud en estudio; este precepto es el axioma base del criterio de gradiente.
Al fijar una red de referencia se cuenta con un número discreto de nodos de observación separados unos de otros por una distancia "l" o por una diferencia de áreas de cobertura "ΔA". Teniendo en cuenta que ningún método de
observación (medición, estimación) está libre de error sistemático, es necesario que los nodos de observación estén distanciados de una forma tal que el gradiente capturado por las mediciones en nodos vecinos supere en magnitud el margen de error de las mediciones.
Tomando como ejemplo la escorrentía, si en un primer nodo de observación se mide una magnitud Y1, el nodo vecino debe ubicarse de manera que las mediciones capturen un incremento ΔY(ξ) con magnitud superior al error sistemático "σ" de la medición de la escorrentía.
La formulación matemática del criterio del gradiente se desprende de la definición de este mismo (formula 1) y tiene en cuenta que para dos nodos vecinos el incremento de "Y" debe superar dos veces el error sistemático de su medición; así, el incremento "∆Y" entre dos nodos de observación separados por una distancia "l" (entre centroides) debe ser:
Según la teoría de errores:
N: Número de observaciones. Cv: Coeficiente de variación.
Teniendo en cuenta lo anterior se obtiene que el área de gradiente debe ser:
Donde:
Yo - Norma de Escorrentía
Agrad - Área aferente necesaria para que el incremento de "Y" garantice que el gradiente esta fuera del margen de error de la medición
(3)
2
grad
)
(
=
≥
σ
Δ
Y
l
l
Y
N Cv o = σ(
grad
)
2
(4)
2
2
8
gradY
Y
A
≥
σ
o ograd Y - gradiente de Y
3.2.2. CRITERIO CORRELATIVO
Hasta el momento se ha definido la distancia (área) mínima que debe existir entre dos nodos de observación, pero es necesario determinar, también, que tanto se pueden alejar los puntos de observación uno del otro para mantener gradualmente y en forma discreta la continuidad del proceso. Es la aplicación del criterio correlativo la que define la distancia máxima que puede existir entre nodos de observación para que no se pierda la memoria (continuidad) del proceso.
El criterio correlativo se apoya en el correlograma, del cual se obtiene el radio correlativo “Lo” que representa la distancia a la cual se pierde todo tipo de comunicación entre las estaciones y también considera el error máximo de interpolación entre dos puntos de observación. Teniendo en cuenta esos dos factores la expresión para el cálculo del área correlativa es la siguiente:
Donde:
Acorrelativa. Área correlativa después de la cual se pierde la conexión estadística entre estaciones
Cv - Coeficiente de Variación d "Y"
a=1/Lo; Lo- Radio Correlativo (distancia a la cual la correlación entre estaciones tiende a "0")
σO -Desviación estándar de "Y"
3.2.3. CRITERIO DE REPRESENTATIVIDAD
La determinación del área representativa, depende de la variable en estudio. Para el caso de la escorrentía se debe considerar la variación de ésta con respecto al área; esta dependencia Y=f(A) formula una primera aproximación de los umbrales de representatividad que se ven por medio de la construcción de la gráfica 6:
(5)
4
2
4
0
v
C
a
va coorrelatiA
≤
σ
Gráfica 6. Fuente IDEAM
En este gráfico se establece un umbral de A1 hasta A2, en esta zona se ubican los nodos de medición que realmente están reflejando el régimen general, las estaciones que tienen áreas aferentes menores que A1 reflejan realmente anomalías locales y por lo tanto para la representación del régimen general no son de utilidad. Esto nos indica que el área representativa debe ser mayor que A1, pero no basta con este análisis, es necesario, convocar el conocimiento a priori de las condiciones hidroclimáticas, geológicas, hidrogeológicas, de cobertura vegetal y suelos para corregir este umbral. Como vemos establecer el área representativa se convierte en una tarea que exige un buen conocimiento de campo y donde resulta muy conveniente vincular profesionales locales que realmente conozcan las particularidades de su región.
• ESTACIONES DE RÉGIMEN ESPECÍFICO
Una red integral debe contener estaciones de régimen específico, orientadas a suministrar información de régimen particular de alta resolución. Esto plantea la necesidad de un seguimiento espacial más denso. La particularidad de los objetivos que se persigue alcanzar con una red de referencia específica obliga a diseñar, para cada caso en especial, una estrategia de optimización muy puntual y dependiente de la investigación en curso.
A continuación se presenta un esquema de diseño para redes específicas basado en la teoría de cuenca Hortoniana que está orientada a obtener información para estudios de balances hídricos de alta resolución, que suministran la base para una administración del recurso hídrico con mayor detalle.
El esquema propuesto, permite, definir el número de afluentes a considerar en los nodos de observación, a partir del número de orden de la cuenca en estudio y tomando en consideración grado de precisión con que se quiere estudiar el proceso. Esto quiere decir que a partir de la configuración espacial de la cuenca y del error sistemático de la tecnología de medición es posible definir una densidad adecuada para que la red hidrológica de soporte a estudios de alta resolución o de administración detallada.
Teniendo en cuenta la configuración espacial de la red hidrográfica a través de la primera ley de Hortón se puede obtener el número de la cuenca que se expresa como:
n = 2.2log.(Qn)+6.35 (1) donde:
n = Número de orden de la cuenca Qn = Caudal promedio de la cuenca
Dado que sería imposible ubicar estaciones en absolutamente todos los afluentes de un río es necesario limitar las estaciones a aquellas corrientes que aportan al cauce principal de la cuenca un determinado porcentaje de su caudal. Usualmente ese porcentaje debe ser mayor que el porcentaje de error sistemático de la tecnología de aforo. Para este efecto es necesario combinar la primera ley de Hortón con su segunda ley que se define por la expresión:
Sk = rbn-k-1(rb-1) (2)
Donde Sk es el número de afluentes de orden “k” que aportan un flujo al cauce principal mayor que el error de medición del caudal y rb es la relación de bifurcación
Como se puede observar, este par de formulaciones nos señalan cuantos afluentes de orden "k" que aportan al río principal un porcentaje de caudal mayor que el porcentaje de error sistemático con que se realizan los aforos. Realmente estos indicadores no nos señalan en cual corriente colocar o no la estación, pero esa decisión depende de la importancia de una u otra corriente en el consumo de los asentamientos aledaños.
Si observamos el número total de puestos de medición en la red como compuesto por estaciones de régimen general y de régimen específico entonces tendremos que el número total de estaciones "NT" debe ser igual a:
NT = NRG + NRE + NP (NRG + NRE) * (1 + α) (3) Donde:
NT = Número total de estaciones
NRG = Número optimo de estaciones de régimen general NRE = Número de estaciones de régimen específico
NP = Número de estaciones en pequeñas corrientes de interés prioritario
α = Porcentaje de estaciones en pequeñas corrientes de interés prioritario ( α = 0.15 - 0.30).
3.3. RELACIÓN GENERAL DE LOS CRITERIOS
Después de obtener el desarrollo criterial es necesario establecer las reglas para la designación del área óptima, con su correspondiente densidad de estaciones. El área optima que debe cubrir cada estación de régimen general, en la mayoría de los casos se determina por la siguiente relación:
De aquí se obtiene que el número óptimo de nodos N será igual a:
En la práctica también pueden presentarse los siguientes casos: a) Caso 1 Acorrelativa>Agradiente>Arepresentativa Agradiente>Acorrelativa>Arepresentativa Acorrelativa>Arepresentativa>Agradiente Agradiente>Arepresentativa>Acorrelativa (2.6) va Acorrelati óptima gradiente tiva representa
A
A
A
≤
≤
≤
(2.7)
cuenca
la
de
Área
óptima
N
A
nodos=
En esta situación el área óptima es igual a: Aóptima=(Acorrelativa+Agradiente)/2 b) Caso 2
Arepresentativa>Acorrelativa>Agradiente Arepresentetiva>Agradiente>Acorrelativa
En esta situación se debe tomar: Aóptima=Arepresentativa
3.4. ANÁLISIS DE LA RED
Son varias las etapas que deben efectuarse durante la revisión y el diseño de una red hidrológica existente. Dichas revisiones deberán ser efectuadas periódicamente para aprovechar la reducción de la incertidumbre hidrológica obtenida con los datos adicionados desde el último análisis de red y para adaptar la red a cualquier modificación socioeconómica que pueda haber ocurrido. Estas son:
Fuente. OMM
Organización institucional
Se deben definir e identificar las funciones y los objetivos de las organizaciones involucradas (IDEAM-CORPONOR), en particular sus responsabilidades legislativas. Entre estas organizaciones deberían mejorarse los medios de comunicación para asegurar la coordinación e integración de las redes de recolección de datos.
MARCO INSTITUCIONAL
FINALIDAD DE LA RED
OBJETIVOS DE LA RED
ESTABLECIMIENTO DE PRIORIDADES
EVALUACIÓN DE REDES EXISTENTES
DISEÑO DE RED
OPTIMIZACIÓN DE LAS OPERACIONES
PRESUPUESTO
EJECUCIÓN
REVISIÓN ______ Enlaces directos
Finalidad de la red
Deben identificarse las finalidades de la red, en lo referente a usuarios y usos de datos. Los usuarios y los usos de datos pueden variar en el tiempo y en el espacio. Existe también una necesidad de identificar las necesidades potenciales futuras y tenerlas en cuenta al diseñar la red.
Objetivos de la red
Un objetivo o una serie de objetivos, basados en la finalidad de la red, deberían establecerse según la información requerida. Sería útil determinar las consecuencias de no poder suministrar esta información.
Establecimiento de prioridades
Si hay más de un objetivo, se necesitan establecer las prioridades para la evaluación posterior. Si todos los objetivos pueden lograrse en el marco del presupuesto previsto no es necesario. No obstante, si no es así, pueden desistir de los objetivos de menor prioridad.
Evaluación de redes existentes
La información de las redes existentes debería ser compilada e interpretada para determinar si las redes logran los objetivos. Esto podría incluir comparaciones con otras cuencas y/o redes.
Diseño de red
Según la información disponible y los objetivos definidos, las técnicas más apropiadas de diseño de red deberían ser aplicadas. Estas pueden ser características hidrológicas sencillas, relaciones de regresión o análisis de red más complejos, usando métodos generalizados de mínimos cuadrados.
Optimización de las operaciones
Una porción importante del costo de la recolección de datos está contenida en los procedimientos operacionales. Éstos incluyen los tipos de instrumentos, la frecuencia de visita a las estaciones y la organización del trabajo sobre el terreno. Debería adoptarse el costo mínimo.
Determinación de los costos
Según la definición de red y los procedimientos operacionales, se puede establecer el costo de funcionamiento de la red. Si forma parte del presupuesto, se puede pasar a la siguiente etapa. Si no, se debe obtener un financiamiento
adicional o deben examinarse los objetivos y/o las prioridades para determinar donde pueden reducirse los costos. El proceso adoptado debería permitir al diseñador expresar el impacto del financiamiento insuficiente, los objetivos no logrados o la información reducida.
Ejecución
El establecimiento de nuevas redes se debe planificar a corto y a largo plazo.
Revisión de la red
Como algunos de los componentes anteriores son variables en el tiempo, una revisión puede requerirse por la modificación de cualquier componente, por ejemplo cambios de usuarios, de usos de los datos o cambios en el presupuesto. Para poder enfrentarse a dichos cambios, es esencial un proceso de revisión continuo.
3.5. MEDICIONES HIDROMETRICAS
Según el IDEAM5, “La hidrometría pretende proveer datos relacionados con la distribución espacial y temporal del agua sobre la tierra”…; por lo que la base sobre la cual se apoyan los estudios hidrológicos son las mediciones de cada uno de los parámetros, y cualquiera que sean los métodos de análisis, su precisión se verá limitada por dichas mediciones.
Las variaciones de los parámetros hidrológicos son grandes, de allí la necesidad de realizar mediciones con una gran frecuencia y en muchas estaciones, por otra parte es también de gran importancia la oportunidad con que se hagan. Son muchos los factores que pueden involucrar inexactitudes en una medición hidrométrica, razón por la cual para el suministro de esta información se requiere del concurso de técnicos capacitados en cada uno de los diferentes procesos y actividades que forman parte del amplio campo de aplicación de la hidrología6. La mayor parte de la información hidrológica directa se obtiene en puntos de observación y medición, ubicados en ríos y/o cuerpos de agua, denominados estaciones hidrométricas, el conjunto de estos puntos constituye la red de estaciones hidrométricas y ambientales.
Para las mediciones del nivel de agua se utilizan dos tipos de instrumentos: los de lectura directa como lo son la mira hidrométrica o limnímetro, el limnicontacto y el maxímetro y el otro tipo corresponde a los registradores ya sean estos
5
Ibíd., p. 4
6
convencionales, limnígrafos registradores en bandas de papel y los registradores automáticos de nivel – RAN y para la medición de caudal (aforo líquido) se emplean los correntómetros o molinetes o también es posible obtener el caudal o volumen de agua según lo contemplado por el IDEAM7 por otros métodos de aforro como: volumétrico, químico, flotadores, trazadores, radioisótopos y estructuras aforadoras o vertederos.
Durante la ejecución de aforos sean estos líquidos o sólidos se utilizan diversos equipos y accesorios como malacates, varillas de vadeo, contadores, escandallos o tocadores de fondo, muestreadores de sedimentos, molinetes, además de los instrumentos específicos de topografía.
Los instrumentos consignados a continuación fueron los que se encontraron en las estaciones visitadas durante el proyecto pasantía con CORPONOR y que fueron manejados, evaluados y verificados para comprobar que contaban con la viabilidad técnico ambiental correspondiente.
Los aforos realizados a las estaciones siguieron la metodología empleada por el IDEAM y se hicieron durante las comisiones de visita de técnicos especializados del Instituto, con el acompañamiento de funcionarios de la Corporación y de la realizadora del proyecto.
3.5.1. Medidores de Nivel
Hace parte de los medidores de nivel que a su vez se clasifican en: • OBSERVACIÓN DIRECTA
Los medidores de niveles de agua, se pueden dividir principalmente en tres clases: a) Miras o limnímetros b) Maxímetro c) De contacto o Limnicontacto. • REGISTRO CONTINUO a) Limnígrafos 7 Ibíd., p. 7
CLASES DE LIMNÍMETRO.
La mira o limnímetro es una regla graduada de un (1) metro, que se utiliza para medir las fluctuaciones de los niveles del agua en un punto determinado de una corriente o de un cuerpo de agua. (Figura 1).
Figura 1. Río Cucutilla - Estación Puente Capira. Cucutilla (N de S) Fuente. Autor
Las miras pueden ser construidas en varios materiales:
• Hierro fundido. Es un tipo de mira, donde los caracteres están en alto relieve, esta mira tiene la ventaja que dichos caracteres no se borran lo cual da a esta una mayor durabilidad.
• Lámina esmaltada. Esta clase de miras están limitadas por la fragilidad del esmalte, se deben usar únicamente en ríos que no tengan arrastre de rocas o palizadas que las puedan dañar.
• Lámina pintada: Las miras de lámina pintada tienen poca duración, debido a que la pintura se deteriora poco a poco con el tiempo. Estas miras tienen la ventaja de ser las más baratas y de fácil construcción.
TIPOS DE INSTALACIÓN DE LIMNÍMETROS
Las miras hidrométricas directas se instalan sobre la orilla más próxima al sector más profundo; el plano (0) debe quedar 0.5 metros por debajo de la profundidad mínima del nivel de agua para ríos pequeños, y en lo posible por debajo del nivel de aguas mínimas, en ríos grandes. El extremo superior del limnímetro debe sobrepasar por lo menos en un metro el nivel máximo de la creciente posible. Las miras se acoplan a listones de madera empotrados en concreto o atornillados a perfiles metálicos. El montaje se hará de tal forma que el plano (0) esté convenientemente relacionado o empalmado por nivelación topográfica, y referirlo a un punto invariable de referencia localizado o BM en cercanías de la estación. Según la clasificación contemplado por la OMM8 y tomada y adaptada por el IDEAM, las miras se pueden clasificar en:
• Miras verticales. Cuando las reglas se colocan en forma vertical, en uno o varios tramos.
• Miras inclinadas. Esta clase de miras están colocadas de acuerdo a la inclinación del talud, también se usan en vertederos y su relación puede ser 1:10, es decir que 100 cm., leídos en la mira inclinada, equivalen realmente a 10 cm., en altura.
3.5.2. Maxímetros
Se puede llamar maxímetro a cualquier ingenio asociado a una mira limnimétrica que permita con posterioridad determinar el nivel alcanzado por las aguas. También se denominan instrumentos medidores de crecientes en los ríos, en el cual queda señalado el nivel alcanzado; según el tipo de maxímetro, ésta se deposita en una serie de recipientes que se encuentran colocados dentro de un tubo con perforaciones laterales que permiten la entrada del agua, o borra una señal previamente pintada o dejan una huella (corcho) adherida a las paredes interiores de un tubo.
Los recipientes del maxímetro tienen 5 cm., de altura y pueden ser de vidrio, latón, tubo galvanizado o PVC colocados dentro de un soporte cilíndrico el cual es introducido en un tubo galvanizado, este a su vez es fijado mediante platinas en los extremos a una estructura firme (Figura 2 )
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Organización Meteorológica Mundial. Guía de prácticas hidrológicas. Parte B “Instrumentos hidrológicos y métodos de observación y estimación. OMM–N° 168. p.143
Figura 2. Río Cucutilla - Estación Puente Capira. Cucutilla (N de S) Fuente. Autor
Según el IDEAM9, Las dimensiones más usuales son las siguientes:
• Diámetro del tubo 2.5 pulgadas (6.35 cm.) puede ser de hierro galvanizado o PVC.
• Longitud de 1.00 m. o 1.50 m.
La operación de dicho instrumento se basa únicamente en hacer una inspección después de una creciente; se retira la tapa superior del maxímetro y se saca el soporte cilíndrico con los recipientes, identificando el frasco superior que contenga agua, y así se determina el nivel máximo que alcanzó dicha creciente.
Otros maxímetros se construyen con una placa graduada que se pinta con tiza o cal; al subir las aguas, la tiza es lavada hasta el nivel más alto en donde se puede observar la altura alcanzada por las aguas. La placa se puede colocar dentro de un tubo perforado u otro recinto que admita el acceso de agua.
Existen en el mercado otros tipos de instrumentos hidrométricos que han sido diseñados y construidos en fibra de vidrio, es un tubo de 1 metro de longitud, graduado en centímetros y decímetros, con cinta adhesiva, la cual en contacto con el agua cambia de color, indicando así la altura alcanzada.
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Instituto de hidrología Meteorología y estudios ambientales. Sistema de información, componente hidrológico, redes, mediciones, observaciones y procesos básicos. Bogotá. 1999.
3.5.2. Limnicontactos
El limnicontacto o sonda indicadora de profundidad (nivel) es un dispositivo simple y elemental constituido esencialmente por una polea, un contrapeso y un flotador unidos por un cordel o cable abcisado, para facilitar la medición; su operación es sencilla, según el nivel de agua el cable se desplaza con relación a un punto de referencia, permitiendo así obtener la lectura de nivel. La mira propiamente dicha, colocada sobre las estructuras superiores de los puentes, esta conformada por placas metálicas de un metro.
Se instalan generalmente sobre barandas de puentes en lugares que permitan medir toda la gama de variación de niveles. La parte fija de esta instalación es el punto de referencia, los demás elementos el observador los instala en el momento de la medida. El sitio elegido para el contacto del flotador con el agua debe estar alejado de la línea de velocidades máximas, para evitar la inclinación (ángulo) del cable por el arrastre del flotador.
Polea Mira
⊕Punto Referencia Contrapeso
Flotador
3.2.4. Limnígrafos
El limnígrafo es un instrumento que registra continuamente los niveles de agua en el transcurso del tiempo. Según la OMM10, Los registradores del nivel o limnígrafos están compuestos fundamentalmente por tres partes o dispositivos: el primero corresponde al elemento sensible, que puede ser un flotador y contrapeso o un manómetro, el segundo que es el sistema que traduce a escala y registra los niveles del agua (eje helicoidal, poleas de escala y sistema inscriptor o de registro), y el tercero, basado en un mecanismo de relojería, alimentado mecánicamente (cuerda) o por medio de baterías (pilas de 6 voltios), que proporciona una escala de tiempo.
El mecanismo o instrumental viene protegido contra la humedad y los animales, instalado en una caja hermética, resistente, en el terreno se alberga una caseta que protege el conjunto, contra las inclemencias del clima y la intervención de personas no autorizadas. (Figura 3).
Figura 3. Río Oroque – Estación MARCELITA Ocaña (N de S). Fuente. IDEAM
En los limnígrafos de flotador, el contacto con la superficie del agua se establece por medio de un flotador a través de un cable provisto de contrapeso que acciona una polea, el flotador se encuentra en el tubo cono, cuando la instalación es directa y en el pozo aquietador, unido hidráulicamente a la corriente por el principio de los vasos comunicantes (tuberías de aguas máximas, medias y mínimas).
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En los limnígrafos manométricos, la presión del agua se transmite hasta un manómetro al que se acopla el mecanismo de inscripción. Para transmitir la presión sirve una tubería que contiene gas, en cuanto al sistema de funcionamiento, se distinguen los limnígrafos manométricos estáticos, en los cuales el gas permanece encerrado en la tubería, y los limnígrafos manométricos de burbujas, en los cuales la tubería es alimentada con un leve flujo de gas que burbujea lentamente por su extremo abierto.
Los limnígrafos manométricos estáticos funcionan con base de aire y disponen de una bomba manual que sirve para reponer el aire que se pierde por fugas en la tubería. Al ser inyectado el aire a la tubería pasa por un medio disecante, tal como ácido sulfúrico; en cuanto al terminal de la tubería hacia el lado de la corriente, se puede encontrar abierto hacia abajo en una campana, o bien cerrado con una colchoneta o vejiga comprensible.
Los limnígrafos manométricos de burbuja alimentados a presión con un gas, generalmente nitrógeno, que burbujea a través de la tubería, asegurándose así que permanezca libre de obstrucciones. Para asegurar el funcionamiento de éste tipo de limnígrafos se necesita en la estación, un cilindro del gas especificado por el fabricante.
Entre los mecanismos de registro gráfico utilizados para limnígrafos de flotador o de manómetro se distinguen los de tambor o los de banda. Los limnígrafos de tambor tienen una duración de registro limitada por el tamaño del tambor y se fabrican habitualmente para una duración de 1 a 30 días. Los limnígrafos de banda tienen una cuerda o batería de larga duración mayor a 90 días y no exigen, dentro de este plazo, una fecha fija de inspección y cambio de papel; en cada inspección se recorta la parte registrada de la banda que transita de una bobina de alimentación a otra de recepción.
En los limnígrafos de banda el avance del papel es generalmente del orden de 2 mm por hora, y la altura útil de registro de 250 mm, pero muchos modelos de éstos instrumentos contemplan la posibilidad de cambiar la velocidad de avance y la escala de medición por intercambio de engranajes y poleas; tanto los limnígrafos de tambor como los de banda suelen contar con un recurso que extiende indefinidamente el rango de niveles que el instrumento puede registrar y que se conoce con el nombre de inversión, consiste básicamente en que el registro no se detiene cuando esta ha llegado al máximo de la escala, sino que continúa registrando en sentido inverso.
La inscripción se realiza con lápiz o tinta sobre el papel corriente o por medio de un estilete sobre papel encerado, los lápices o minas de grafito proporcionan un registro seguro pero poco nítido, por lo que generalmente se prefiere la inscripción con tinta; en los limnígrafos de tambor, de duración limitada se usa
frecuentemente una plumilla en forma de tetraedro que se recarga en cada inspección; en cambio, los limnígrafos de larga duración vienen provistos de una plumilla de tipo capilar unida a un depósito de tinta. En ocasiones, el sistema inscriptor basado en tinta se convierte en fuente de perturbaciones por fallas de la plumilla; en estos casos se puede botar por un sistema inscriptor basado en un estilete que registra por presión sobre papel encerado, este último sistema tiene el inconveniente del mayor costo del papel encerado, exigiendo además manipulación cuidadosa debido a que el papel encerado continúa acogiendo cualquier tipo de marcas a la presión.
Thalimedes o Registrador Automático de nivel - RAN
Como lo presenta el IDEAM11, “el codificador angular con recolector de datos de mando por flotador, permite medir continuamente el nivel de las aguas superficiales y subterráneas”. Este tipo de instrumento, con el apoyo del crédito suizo que permite que se hagan estos convenios (por el que se realizó el trabajo), es el que se quiere implementar en todas las nuevas y antiguas estaciones, por su precisión y exactitud.
Es un sistema de cable de flotador (sensor) con un contra peso que transmite el cambio de nivel del agua a la rueda o polea que sostiene este dispositivo. La rotación resultante se transforma en una señal eléctrica que se transmite a la unidad recolectora de datos a través del cable del sensor, almacenándose allí como valor medido; los intervalos de memorización se pueden elegir conforme a los requerimientos hidrológicos y pueden ser desde algunos pocos minutos hasta horas o incluso días.
El Thalimedes se puede instalar bien sea como un dispositivo autónomo o en combinación con cualquier Limnígrafo convencional, para ello se utiliza una unidad de montaje opcional y como un tubo de medición.
Es importante destacar que este sistema permite almacenar la información de los niveles en intervalos de 10 minutos y alimentar una base de datos de gran confiabilidad.
3.6. AFOROS
Se considera que los aforos son procesos mediante los cuales se determina el volumen del agua que circula por una sección en la unidad de tiempo.
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