Manual hidrológico de las cuencas hidrográficas de las vertientes del Amazonas

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(1)I. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL. MANUAL HIDROLÓGICO DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS DE LAS VERTIENTES DEL AMAZONAS. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL MENCIÓN HIDRÁULICA. ALEX GERMÁN RAMÍREZ BARAHONA [email protected] CRISTIAN DAVID ROSERO ARMIJO [email protected]. DIRECTOR: DR. ING. LAUREANO SALVADOR ANDRADE CHÁVEZ [email protected]. Quito, noviembre 2013.

(2) II. DECLARACIÓN. Nosotros, Alex Germán Ramírez Barahona y Cristian David Rosero Armijo, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.. A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.. _________________________________. ______________________________. ALEX GERMÁN RAMÍREZ BARAHONA. CRISTIAN DAVID ROSERO ARMIJO.

(3) III. CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Alex Germán Ramírez Barahona y Cristian David Rosero Armijo, bajo mi supervisión.. _____________________________ DR. ING. LAUREANO ANDRADE DIRECTOR DEL PROYECTO ‘.

(4) IV. AGRADECIMIENTO. A mi tutor Dr. Ing. Laureano Andrade, por colaborar en mi formación profesional y en la guía incondicional en el desarrollo de este proyecto. A mi madre Margot Adela, por el nivel de vida, el ejemplo, el sacrificio, la lucha, el trabajo y el amor hacia mí y por mí. A usted le debo TODO. A mi hermano Santiago, por su verdadero ejemplo. A mi hermana Nelly, por su similitud a una madre. A mi padre Francisco, por sus sabias palabras. A mi hermana Jessica, por su eterno cariño. A mi Dolorosita, por estar a mi lado cuando necesito. A mis profesores, por ayudar en mi formación profesional y personal, en especial a ls ingenier@s Ximena Hidalgo, Oswaldo Proaño y Marcos Villacís. A los Doctores Marco Castro y Remigio Galarraga por formar parte del tribunal calificador de mi tesis. A la Escuela Politécnica Nacional, por acogerme en sus instalaciones. Al personal administrativo, por apoyarme en los trámites, en especial a las Sras. Sonia, Romina, Cecilia y Ligia por su amistad. Al INAMHI, al IGM, a la SENAGUA, al MAGAP, por su aporte invaluable de sus estudios y base de datos. A mi familia, por su apoyo ilimitado. A mis amigos, por su tiempo compartido. A mis compañeros, por el tiempo compartido. A mi enamorada Lesly, por su amor y fidelidad.. Alex G. Ramírez B..

(5) V. AGRADECIMIENTO. Agradezco a Dios por su infinito amor y por brindarme sabiduría en todos los días de mi vida.. A mis padres y hermana por inculcarme valores y por su apoyo incondicional, ya que han sido el pilar fundamental en mi vida.. A la Escuela Politécnica Nacional que me abrió sus puertas para poder cumplir esta meta tan deseada.. Al Dr. Ing. Laureano Andrade por la oportunidad brindada y gran aporte para realizar este trabajo de investigación.. A los Doctores: Marco Castro y Remigio Galárraga por su apoyo a este proyecto.. A mis compañeros por su amistad y conocimientos compartidos.. Cristian.

(6) VI. DEDICATORIA. A mi madre Margot.. A mi Dolorosita. A mí.. Alex G. Ramírez B..

(7) VII. DEDICATORIA. Este proyecto dedico a mis padres, Kléber y Dora, que desde muy pequeño me inculcaron hábitos de estudio, quiénes han sido un ejemplo de lucha y valor, que siempre han estado ahí dándome fuerzas para seguir adelante apoyándome incondicionalmente para cumplir mis sueños.. A mi hermana Karen por su amor y alegría.. A toda mi familia: tíos/as, primos/as, quiénes siempre me han brindado alegría en todo momento.. A mis amigos incondicionales.. Cristian.

(8) VIII. CONTENIDO DECLARACIÓN ..................................................................................................... II CERTIFICACIÓN .................................................................................................. III AGRADECIMIENTOS .......................................................................................... IV DEDICATORIAS .................................................................................................. VI CONTENIDO ..................................................................................................... VIII ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................ XI ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................ XIII GLOSARIO DE TÉRMINOS ................................................................................ XV RESUMEN ......................................................................................................... XVI ABSTRACT ....................................................................................................... XVII PRESENTACIÓN ............................................................................................. XVIII CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1 1.1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 1. 1.2. OBJETIVOS .............................................................................................. 1. 1.1.1. OBJETIVO GENERAL ........................................................................ 1. 1.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS............................................................... 2. 1.3. ALCANCE ................................................................................................. 2. CAPÍTULO 2 DISPONIBILIDAD DE INFORMACIÓN BÁSICA ................................................... 4 2.1 INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 4 2.2 REVISIÓN DE ESTUDIOS E INFORMES TÉCNICOS ................................. 7 2.2.1 SENAGUA, 2009. DELIMITACIÓN Y CODIFICACIÓN DE UNIDADES HIDROGRÁFICAS DEL ECUADOR, ESCALA 1:250 000, NIVEL 5, MeTODOLOGÍA PFAFSTETTER. QUITO ...................................................... 7 2.2.2 ALMEIDA MARíA, 2010. INSTRUCTIVOS DE PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN HIDROMETEREOLÓGICA. EPN. QUITO ........................... 12 2.2.3 BARROS G. TRONCOSO A., 2010. ATLAS CLIMATOLÓGICO DEL ECUADOR. EPN. QUITO ............................................................................. 17 2.2.4 INAMHI, 1999. ESTUDIO DE LLUVIAS INTENSAS. QUITO. ............... 21 2.2.5 OMM, 2007. FUNCIÓN DE LAS VARIABLES CLIMATOLÓGICAS EN UN CLIMA CAMBIANTE. GINEBRA. ............................................................ 26 2.3 INFORMACIÓN FÍSICO-GEOGRÁFICA..................................................... 32 2.3.1 TOPOGRAFÍA...................................................................................... 32 2.3.2 TIPO Y USO DEL SUELO .................................................................... 35.

(9) IX. 2.4 PERÍODO DE ANáLISIS PARA EL ESTUDIO ............................................ 38 2.5 INFORMACIÓN CLIMATOLOGICA ............................................................ 41 2.5.1 ESTACIONES METEOROLÓGICAS ................................................... 41 2.5.2 DISPONIBILIDAD DE INFORMACIÓN DE PRECIPITACIONES ......... 45 2.5.3 DISPONIBILIDAD DE INFORMACIÓN DE TEMPERATURAS............. 46 2.5.4 DISPONIBILIDAD DE INFORMACIÓN DE EVAPORACIÓN ................ 47 2.6 INFORMACIÓN HIDROLÓGICA ................................................................ 48 2.6.1 ESTACIONES HIDROLÓGICAS .......................................................... 48 2.6.2 SERIES DE CAUDALES MEDIOS MENSUALES ................................ 51 2.6.3 SERIES DE CAUDALES MÁXIMOS .................................................... 52 CAPÍTULO 3 CUENCAS HIDROGRÁFICAS DEL ECUADOR ................................................. 54 3.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 54 3.2 SISTEMAS HIDROGRÁFICOS .................................................................. 55 3.2.1 METODOLOGÍA .................................................................................. 55 3.2.2 DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS HIDROGRÁFICOS ..................... 57 3.3 ÁREA DE ESTUDIO ................................................................................... 60 3.3.1 NIVEL 3 ............................................................................................... 60 3.3.2 NIVEL 4 ............................................................................................... 60 3.4 CARACTERÍSTICAS FÍSICO-GEOGRÁFICAS .......................................... 63 3.4.1 DESCRIPCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS .................................... 63 3.4.2 ANÁLISIS DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL NIVEL 3 ....................... 70 3.4.3 ANÁLISIS DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL NIVEL 4 ....................... 77 CAPÍTULO 4 CARACTERIZACIÓN CLIMÁTICA DE LAS UNIDADES HIDROGRÁFICAS ...... 80 4.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 80 4.2 SERIES MENSUALES DEL CLIMA ............................................................ 80 4.2.1 VARIABLES CLIMÁTICAS ................................................................... 81 4.2.2 RELLENO DE DATOS METEOROLÓGICOS FALTANTES ................. 84 4.2.3 VALIDACIÓN DE LAS SERIES DE DATOS METEOROLÓGICOS ...... 86 4.3 EVAPOTRANSPIRACIÓN EN EL ÁREA DE ESTUDIO .............................. 89 4.4 CARACTERÍSTICAS REPRESENTATIVAS DEL CLIMA ........................... 94 4.4.1 TENDENCIA DE LA PRECIPITACIÓN Y TEMPERATURA .................. 94 4.4.2 CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS DE LAS UNIDADES HIDROGRÁFICAS ...................................................................................... 105 4.5 LLUVIAS INTENSAS ................................................................................ 111 4.6 MAPAS TEMÁTICOS ............................................................................... 113.

(10) X. 4.6.1 MAPA DE ISOYETAS ........................................................................ 113 4.6.2 MAPA DE ISOTERMAS ..................................................................... 116 CAPÍTULO 5 CARACTERIZACIÓN HIDROLÓGICA DE LAS UNIDADES HIDROGRÁFICAS ........................................................................................................................... 119 5.1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 119 5.2 RELLENO DE DATOS HIDROLÓGICOS FALTANTES ............................ 119 5.3 VALIDACIÓN DE LAS SERIES DE DATOS HIDROLÓGICOS ................. 121 5.4 BALANCE HÍDRICO ................................................................................. 123 5.5 CAUDALES MEDIOS Y MÍNIMOS ........................................................... 126 5.5.1 CAUDALES MEDIOS ......................................................................... 126 5.5.2 CAUDALES MÍNIMOS ....................................................................... 128 5.6 CAUDALES MÁXIMOS ............................................................................ 129 5.7 PRODUCCIÓN DE SEDIMENTOS ........................................................... 133 CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................... 140 CONCLUSIONES ........................................................................................... 140 CARACTERIZACIÓN FÍSICO-GEOGRÁFICA: ........................................... 140 CARACTERIZACIÓN CLIMÁTICA .............................................................. 141 CARACTERIZACIÓN HIDROLÓGICA ........................................................ 144 RECOMENDACIONES................................................................................... 145 ANEXOS ............................................................................................................ 148 ANEXO N° 1 MAPAS TEMÁTICOS ..................................................................................... 149 ANEXO N° 2 CARACTERÍSTICAS FÍSICO-GEOGRÁFICA DE LAS UNIDADES HIDROGRÁFICAS .......................................................................................... 161 ANEXO N° 3 INFORMACIÓN METEOROLÓGICA .............................................................. 169 ANEXO N° 4 INFORMACIÓN HIDROLÓGICA .................................................................... 178 ANEXO N° 5 CAUDALES MÁXIMOS .................................................................................. 193 ANEXO N° 6 TRANSPORTE Y PRODUCCIÓN DE SEDIMENTOS .................................... 206 ANEXO N° 7 ................................................................................................... 217.

(11) XI. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1 Lista de instituciones e información utilizada .......................................... 4 Tabla 2.2 Unidades hidrográficas Nivel 1 ............................................................... 9 Tabla 2.3 Unidades hidrográficas Nivel 2 ............................................................... 9 Tabla 2.4 Unidades hidrográficas Nivel 3 ............................................................. 10 Tabla 2.5 Unidades hidrográficas por Nivel .......................................................... 11 Tabla 2.6 Estaciones meteorológicas por región .................................................. 18 Tabla 2.7 Ecuaciones para las zonas del Ecuador ............................................... 24 Tabla 2.8 Ecuaciones para las zonas del Ecuador ............................................... 25 Tabla 2.9 Tipos de cartas para el área de estudio ................................................ 34 Tabla 2.10 Estaciones meteorológicas del área de estudio .................................. 43 Tabla 2.11 Estaciones meteorológicas para el área de estudio por provincia ...... 43 Tabla 2.12 Clase de estaciones meteorológicas .................................................. 45 Tabla 2.13 Disponibilidad de información de precipitación ................................... 45 Tabla 2.14 Clase de estación meteorológica ........................................................ 46 Tabla 2.15 Disponibilidad de información de temperatura máxima....................... 46 Tabla 2.16 Disponibilidad de información de temperatura media ......................... 47 Tabla 2.17 Disponibilidad de información de temperatura mínima ....................... 47 Tabla 2.18 Disponibilidad de información de evaporación .................................... 48 Tabla 2.19 Estaciones hidrológicas por unidad hidrográfica ................................. 49 Tabla 2.20 Estaciones hidrológicas por provincia ................................................. 51 Tabla 2.21 Disponibilidad de información de caudales medios ............................ 52 Tabla 2.22 Disponibilidad de información de caudales máximos .......................... 53 Tabla 3.1 Unidades hidrográficas del nivel 1 ........................................................ 57 Tabla 3.2 Unidades hidrográficas por nivel .......................................................... 60 Tabla 3.3 Nivel 3 de la vertiente del Amazonas .................................................... 60 Tabla 3.4 Nivel 4 de la vertiente del Amazonas .................................................... 61 Tabla 3.5 Características de los Grupos Hidrológicos de los Suelos .................... 68 Tabla 3.6 Cobertura y uso del suelo ..................................................................... 69 Tabla 3.7 Características físicas de las unidades hidrográficas del nivel 3 ........... 70 Tabla 3.8 Tipo de suelo para las unidades del nivel 3 .......................................... 73 Tabla 3.9 Grupo hidrológico de los suelos por unidad del nivel 3 ......................... 75 Tabla 3.10 Cobertura del suelo unidades del nivel 3 ............................................ 75 Tabla 3.11 Características físicas de las unidades hidrográficas del nivel 4 ......... 77 Tabla 3.12 Grupo hidrológico de los suelos del nivel 4 ......................................... 78.

(12) XII. Tabla 3.13 Porcentaje de tipo de suelo ................................................................ 78 Tabla 3.14 Cobertura del suelo unidades del nivel 4 ............................................ 78 Tabla 4.1 Resumen de series mensuales meteorológicas rellenadas .................. 85 Tabla 4.2 Validación de las series de datos meteorológicos ................................ 88 Tabla 4.3 Precipitación media anual .................................................................... 88 Tabla 4.4 Temperatura media del período 1981-2010.......................................... 89 Tabla 4.5 N° máximo de horas de sol para latitudes y meses del Hemisferio Norte ............................................................................................................................. 92 Tabla 4.6 N° máximo de horas de sol para latitudes y meses del Hemisferio Sur 93 Tabla 4.7 Evapotranspiración potencial y real ...................................................... 94 Tabla 4.8 Evapotranspiración potencial y evaporación medida ............................ 95 Tabla 4.9 Estaciones representativas del clima.................................................... 95 Tabla 4.10 Tendencias de las variaciones climáticas ......................................... 104 Tabla 4.11 Cálculo de la precipitación media para la unidad hidrográfica 4978.. 107 Tabla 4.12 Cálculo de la temperatura media para la unidad hidrográfica 4978 .. 109 Tabla 4.13 Evapotranspiración real para la unidad hidrográfica 4978 ................ 110 Tabla 4.14 Características climáticas de las unidades hidrográficas .................. 111 Tabla 4.15 Intensidad de precipitación ............................................................... 112 Tabla 4.16 Distribución areal de la precipitación media anual ............................ 115 Tabla 4.17 Distribución areal de la temperatura media anual ............................. 118 Tabla 5.1 Resumen de series mensuales hidrológicas rellenadas ..................... 120 Tabla 5.2 Validación de las series de datos hidrológicos ................................... 122 Tabla 5.3 Caudales medios anuales .................................................................. 122 Tabla 5.4 Balance hídrico para el período 1981-2010 ....................................... 125 Tabla 5.5 Caudales mínimos para la zona de estudio ........................................ 129 Tabla 5.6 Serie de caudales máximos estación Bomboiza AJ. Zamora (H-881). 132 Tabla 5.7 Caudales máximos para la estación Bomboiza AJ. Zamora (H-881) .. 133 Tabla 5.8 Caudales máximos con período de retorno asignado ......................... 134 Tabla 5.9 Serie de datos de sedimentos en suspensión, estación H729 ............ 135 Tabla 5.10 Resumen de correlación de series de caudales sólidos ................... 136 Tabla 5.11 Caudales sólidos representativos para la estación H729.................. 137 Tabla 5.12 Estimación de producción total de sedimentos ................................. 138 Tabla 5.13 Estimación de producción de sedimentos......................................... 138.

(13) XIII. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1 Unidades hidrográficas nivel 4 .............................................................. 5 Figura 2.2 Isoyetas para el Ecuador continental ................................................... 18 Figura 2.3 Isotermas para el Ecuador continental ................................................ 20 Figura 2.4 Delimitación de las zonas del Ecuador ................................................ 23 Figura 2.5 Tipo de capas de información geográfica ............................................ 33 Figura 2.6 Nomenclatura de las cartas topográficas ............................................ 34 Figura 2.7 Hidrografía del área de estudio ........................................................... 35 Figura 2.8 Relieve para el área de estudio ........................................................... 36 Figura 2.9 Textura del suelo para el área de estudio............................................ 37 Figura 2.10 Cobertura vegetal del suelo para el área de estudio ......................... 38 Figura 2.11 Estaciones meteorológicas en el área de estudio .............................. 44 Figura 2.12 Estaciones hidrológicas en el área de estudio ................................... 50 Figura 3.1 Unidades Hidrográficas del nivel 1 ...................................................... 58 Figura 3.2 Nivel 3 de la vertiente del Amazonas .................................................. 61 Figura 3.3 Nivel 4 de la vertiente del Amazonas .................................................. 62 Figura 3.4 Unidad hidrográfica 497 ...................................................................... 70 Figura 3.5 Unidad hidrográfica 499 ...................................................................... 71 Figura 3.6 Perfil del cauce principal de la unidad hidrográfica 497 ....................... 72 Figura 3.7 Perfil del cauce principal de la unidad hidrográfica 499 ....................... 72 Figura 3.8 Tipo de suelo de la unidad hidrográfica 497 ........................................ 74 Figura 3.9 Tipo de suelo de la unidad hidrográfica 499 ........................................ 74 Figura 3.10 Cobertura del suelo de la unidad hidrográfica 497 ............................ 76 Figura 3.11 Cobertura del suelo de la unidad hidrográfica 499 ............................ 76 Figura 4.1 Dispersión entre series de precipitación media mensual ..................... 85 Figura 4.2 Curva de doble masa homogénea de precipitación media mensual .... 87 Figura 4.3 Curva de doble masa no homogénea de precipitación media mensual ............................................................................................................................. 87 Figura 4.4 Localización de estaciones meteorológicas representativas ............... 96 Figura 4.5 Tendencia de la precipitación estación M007 ...................................... 97 Figura 4.6 Tendencia de la temperatura estación M007 ....................................... 97 Figura 4.7 Tendencia de la precipitación estación M188 ...................................... 98 Figura 4.8 Tendencia de la temperatura estación M188 ....................................... 98 Figura 4.9 Tendencia de la precipitación estación M293 ...................................... 99.

(14) XIV. Figura 4.10 Tendencia de la temperatura estación M293 ..................................... 99 Figura 4.11 Tendencia de la precipitación estación M008 .................................. 100 Figura 4.12 Tendencia de la temperatura estación M008 ................................... 100 Figura 4.13 Tendencia de la precipitación estación M033 .................................. 101 Figura 4.14 Tendencia de la temperatura estación M033 ................................... 102 Figura 4.15 Tendencia de la precipitación estación M133 .................................. 102 Figura 4.16 Tendencia de la temperatura estación M133 ................................... 103 Figura 4.17Tendencia de la precipitación estación M189 ................................... 103 Figura 4.18 Tendencia de la temperatura estación M189 ................................... 104 Figura 4.19 Isoyetas de la unidad hidrográfica 4978 .......................................... 106 Figura 4.20 Temperatura vs altitud para el área de estudio................................ 108 Figura 4.21 Isotermas de la unidad hidrográfica 4978 ........................................ 109 Figura 4.22 Variación de intensidad de precipitación ......................................... 112 Figura 4.23 Isoyetas para el área de estudio ..................................................... 114 Figura 4.24 Distribución areal de la precipitación media anual ........................... 115 Figura 4.25 Isotermas para el área de estudio ................................................... 117 Figura 4.26 Distribución areal de la temperatura media anual ............................ 118 Figura 5.1 Dispersión entre series de caudales medios mensuales ................... 120 Figura 5.2 Curva de doble masa homogénea de caudal medio mensual ........... 121 Figura 5.3 Componentes del ciclo hidrológico .................................................... 124 Figura 5.4 Curva de Duración General (CDG), Estación H-792 ......................... 128 Figura 5.5 Caudales de crecida, estación Bomboiza AJ. Zamora (H-881).......... 133 Figura 5.6 Curva de descarga de sedimentos, estación H729 ........................... 136.

(15) XV. GLOSARIO DE TÉRMINOS. CDG. Curva de duración general. DGAC. Dirección General de Aviación Civil. ETP. Evapotranspiración potencial (mm). ETR. Evapotranspiración real (mm). EVP. Evaporación (mm). FAO. Organización para la Agricultura y la Alimentación. GHS. Grupo Hidrológico del Suelo. He. Lámina de Evapotranspiración anual (mm). Hp. Precipitación mensual (mm). hQ. Lámina de escurrimiento superficial media anual (mm). IdTr. Intensidades de lluvia con período de retorno asociado (mm/h). IGM. Instituto Geográfico Militar. INAMHI. Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología. IPCC. Panel Intergubernamental del Cambio Climático. ITr. Intensidad de Precipitación con periodo de retorno asociado (mm/h). MAE. Ministerio de Medio Ambiente. MAGAP. Ministerio de Agricultura Ganadería, Acuacultura y Pesca. OMM. Organización Meteorológica Mundial. Qm. Caudal medio (m³/s). Qmáx. Caudal máximo (m³/s). Qmax sup.. Caudal máximo superior (m³/s). SCS. Engineerig Field Manual del Soil Conservation. SENAGUA. Secretaría Nacional del Agua. T. Temperatura (°C). Tmedia. Temperatura media (°C). Tr. Período de retorno (años). ΔV. Variación del volumen de almacenamiento (m³).

(16) XVI. RESUMEN Este estudio tiene como objetivo principal generar un manual hidrológico de las cuencas del Ecuador que vierten en el Río Amazonas, partiendo de las unidades hidrográficas para los niveles 3 y 4 de la Metodología Pfafstetter; se incluye la caracterización físico-geográfica, climática, hidrológica y sedimentológica.. Para efectuar el manual se recopiló información topográfica del portal del IGM, información del tipo y uso del suelo del portal del MAGAP, esto a escala 1:50 000 y 1:250 000, e información meteorológica, hidrológica y sedimentológica publicada en los anuarios del INAMHI para el período 1981-2010.. Mediante la información topográfica o capas de información geográfica se definen las siguientes características físico-geográficas para las unidades hidrográficas: área, perímetro, elevación. máxima y mínima, longitud del cauce principal,. coeficiente de compacidad, factor de forma, densidad de drenaje, pendiente media ponderada del cauce principal, pendiente media de la cuenca y perfil del cauce principal. Además con la información del tipo y uso de suelo se generan mapas de la textura y cobertura del suelo.. La información meteorológica recopilada corresponde a precipitación, temperatura y evaporación. Para la precipitación y temperatura, se realiza la validación, análisis de consistencia de variabilidad, tendencia y se proponen mapas de isoyetas e isotermas para la zona de estudio, mientras que para la evaporación se analizan la evapotranspiración potencial y la evapotranspiración real.. La información hidrológica recopilada corresponde a caudales medios mensuales, máximos y sedimentos. Para los caudales medios mensuales se realiza la validación, se determinan los caudales mínimos y medios, y se realiza un balance hídrico. Para los caudales máximos se establecen los caudales de crecida con periodo de retorno asociados y finalmente para los sedimentos se estiman la producción y transporte de sedimentos y se evalúa la lámina de erosión..

(17) XVII. ABSTRACT This study have to principal objective create hydrological manual of the watershed of Ecuador that pour in the Amazonas River, establishing hidrographics units for the levels 3 y 4 of the Pfafstetter Methodology include the characterization physical geographical, climate, hydrological and sedimentological.. For the creation of the manual was collected topographic information IGM portal, information on the type and use land information of MAGAP portal layers 1:50 000 and 1:250 000 and information meteorological, hydrological and sedimentological published in the INAMHI yearbooks for the period 1981-2010.. Based on topographic information or information layers is obtained physicalgeographical characteristics of the hydrographic units: area, perimeter, maximum elevation, minimum elevation, main channel length, coefficient of compactness form factor, drainage density, average slope of the main channel weighted mean slope of the watershed and main stem profile. With the information on the type and land use maps are generated of the texture and covered land.. The meteorology information collected corresponds to precipitation, temperature and evaporation. For the precipitation and temperature realize validation, consistency of analysis of variability and elaborated isohyets and isotherms maps, for the study zone, while for evaporation analyze potential evapotranspiration and the real evapotranspiration.. The Hydrological information collected belong average monthly flow, maximums and sediments. For average monthly flow realize validation determines the minimum and half flow and realize hydric balance. For the maximum flow established flow higher with the return period associated and finally for the sediments respect the production and sediments transportation and evaluate the erosion sheet..

(18) XVIII. PRESENTACIÓN La hidrología es una ciencia que trata los fenómenos naturales involucrados en el ciclo hidrológico por lo que el presente manual busca interpretar y cuantificar esos fenómenos, con el fin de proporcionar un soporte a estudios, proyectos y obras de ingeniería hidráulica, infraestructura y de medio ambiente.. La interpretación y cuantificación de estos fenómenos se realiza mediante aspectos matemáticos y estadísticos para las cuencas del Ecuador que vierten en el Río Amazonas, estas cuencas están definidas en el estudio realizado por la SENAGUA mediante la Metodología Pfafstetter, de tal manera de presentar un manual. con. la. caracterización. físico-geográfica,. climática,. hidrológica. y. sedimentológica. Ademas este estudio tiene como objetivo la recolección y formación de una base de datos que sirvan como punto de partida para resolver problemas sociales, productivos y de desarrollo que incluyen agua, energía, medio ambiente y ecología.. El desarrollo de la tecnología digital ha permitido a la hidrología alcanzar altos niveles de confiabilidad y consecuentemente, convertirse en un elemento clave en múltiples estudios y proyectos relacionados con el uso, manejo y control del agua. Algunas de las múltiples aplicaciones del presente manual se mencionan a continuación: ·. Diseño de obras hidráulicas. ·. Diseño de desagües pluviales. ·. Diseño de estructuras viales como puentes, alcantarillas, etc.. ·. Dimensionado de embalses y sus estructuras. ·. Estudios de impacto ambiental. ·. Estudios para el desarrollo de la energía. ·. Estudios de áreas inundables y riesgo de inundaciones. ·. Estudios de las crecientes. ·. Estudios de disponibilidad del recurso hídrico y de sequías. ·. Estudios de aprovechamiento del recurso hídrico.

(19) XIX. ·. Estudios de gestión y planificación del recurso hídrico. ·. Estudios para actividades productivas y sociales. ·. Pronósticos de escurrimientos en cuencas. ·. Pronósticos hidrológicos en tiempo real y sistemas de alerta temprana de crecientes, y. ·. Estudios de producción y transporte de sedimentos.. Este estudio se desarrolla en 6 capítulos como se presenta a continuación: Capítulo 1. Introducción.- Se presenta la introducción, los objetivos y el alcance del proyecto. Capítulo 2. Disponibilidad de información básica.- Se realiza una revisión de estudios e informes técnicos existentes, se elabora un inventario de la información disponible en el área de estudio para el análisis y se clasifica la información hidrometeorológica, dependiendo de los años de registro que posea cada estación, con la finalidad de optimizar las series para el relleno de datos. Capítulo 3. Cuencas hidrográficas del Ecuador.- Se describe la división y delimitación de las unidades hidrográficas mediante la Metodología Pfafstetter para el área de estudio. Además se realiza la caracterización físico-geográfica y el análisis del tipo y uso del suelo para las unidades hidrográficas del nivel 3 y 4. Capítulo 4. Caracterización climática de las unidades hidrográficas.- Se definen la precipitación, temperatura y evaporación, para proceder al relleno de datos faltantes y se valida las series mensuales del clima obteniendo precipitaciones, temperaturas y evaporaciones medias. Se analiza la tendencia de la precipitación y temperatura mediante estaciones representativas para las unidades hidrográficas del nivel 3, se calcula la evapotranspiración potencial y real, se hace el análisis de lluvias intensas y finalmente se presentan los mapas temáticos de isoyetas e isotermas para el área de estudio..

(20) XX. Capítulo 5. Caracterización hidrológica de las unidades hidrográficas.- Se define el caudal para proceder al relleno de los datos faltantes en los caudales medios y se validan las series mensuales, se obtiene la curva de duración general y los caudales medios y mínimos. Se realiza el balance hídrico para las estaciones representativas. Además se calculan los caudales máximos con período de retorno asociado y finalmente el transporte y producción de sedimentos mediante la curva de descarga y se estima la lámina de erosión para cada cuenca que abarca la estación hidrológica. Capítulo 6. Conclusiones y recomendaciones.- Se presentan las conclusiones obtenidas de los capítulos 3, 4 y 5, y finalmente se sugiere recomendaciones..

(21) 1. CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN 1.1 INTRODUCCIÓN El área de análisis está conformada por la región amazónica y la parte este de la región interandina, donde nacen los ríos que bañan todo el territorio amazónico. Los caudales que presentan los sistemas hidrográficos del país nacen en las montañas y páramos de la región Sierra y se forman como resultado de los deshielos y precipitaciones que ocurren en las zonas altas y bajas.. La región interandina del Ecuador se desarrolla a partir de los 6310 m s.n.m que corresponde a la cumbre del Volcán Chimborazo hasta los 1000 m s.n.m. Al lado este de la región Sierra se desarrolla la región amazónica del Ecuador a partir de los 1000 m s.n.m. hacia el Este hasta el límite con Colombia y Perú, su cobertura vegetal en mayor parte pertenece a bosque húmedo tropical, además se identifica la presencia de llanuras no exploradas. Esta región posee una densa hidrografía, constituida entre otros, por los ríos Putumayo, Napo, Pastaza y Santiago, que contribuyen al río Amazonas. Las condiciones naturales de esta zona del país, se asemejan a todas las regiones tropicales del mundo (INAMHI, 2012), con clima cálido, húmedo y lluvioso, por lo que la presencia de microclimas permite la existencia de varias especies endémicas.. 1.2 OBJETIVOS 1.1.1. OBJETIVO GENERAL. Generar un documento, con la caracterización físico-geográfica, climática e hidrológica de las unidades hidrográficas de los ríos del Ecuador que vierten en el Río Amazonas, que sirva como manual y fuente de consulta de la hidrología para esta parte del país..

(22) 2. 1.1.2 ·. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Construir una base de datos georeferenciada de las características físicogeográficas de las unidades hidrográficas del Ecuador de la vertiente del Amazonas.. ·. Elaborar una base de datos en valores mensuales de las principales variables climáticas, que inciden directamente en el régimen hídrico a nivel de las unidades hidrográficas, como son: precipitación, temperatura y evaporación. Además una base de datos de las variables hidrológicas que son: caudales medios mensuales, caudales máximos y sedimentos.. ·. Evaluar la disponibilidad de información climática y generar series meteorológicas espacial y temporalmente representativas para proponer isoyetas e isotermas en la zona de estudio.. ·. Evaluar la disponibilidad de información hidrológica y establecer caudales mínimos, medios y máximos, estimar la producción y transporte de sedimentos y finalmente evaluar la lámina de erosión producida.. ·. Presentar la información obtenida en formatos resumidos y mediante mapas temáticos para facilitar su interpretación.. 1.3 ALCANCE El estudio se limita a las unidades hidrográficas de la vertiente del Amazonas, según la Delimitación y Codificación de las Unidades Hidrográficas mediante la Metodología Pfafstetter (SENAGUA, 2009).. Para la generación de las características físico-geográficas se utiliza los sistemas de información geográfica y las capas de información geográfica o topográfica básica del IGM a escala 1: 50 000 y 1: 250 000.. El análisis climático se basa en la información de las series de datos del INAMHI del período 1981-2010 y en mapas temáticos del Atlas Climático del Ecuador (Barros, J. y Troncoso, A. 2010). Si bien se generara información sobre la disponibilidad de recursos hídricos a nivel de unidades hidrográficas, los análisis.

(23) 3. hidrológicos en término de balance hídrico se realizan para las unidades hidrográficas de las estaciones hidrológicas con disponibilidad de información confiable y representativa.. Las series hidrológicas utilizadas corresponden a los caudales medios mensuales de las series de datos del INAMHI del período 1981-2010, al igual que las series de datos de transporte de sedimentos, los análisis de caudales máximos se sustentan en datos publicados en todos los anuarios hidrológicos.. Este estudio complementa geográficamente el alcance del proyecto de titulación presentado por los señores Cesar Intriago y Andrea Sánchez bajo el título “Manual. hidrológico. Pacifico-Norte”.. de. las. cuencas. hidrográficas. de. la. vertiente. del.

(24) 4. CAPÍTULO 2 DISPONIBILIDAD DE INFORMACIÓN BÁSICA 2.1 INTRODUCCIÓN El presente capítulo trata sobre la realización de un inventario que constate la existencia o no de datos importantes para cada una de las unidades hidrográficas distribuidos en tres temas principales: ·. Caracterización físico-geográfica,. ·. Caracterización climatológica y. ·. Caracterización hidrológica.. La información necesaria para la realización de este inventario se recopiló de varios organismos públicos, instituciones que se citan en la Tabla 2.1, estos datos se encuentran en publicaciones impresas, sitios web o se solicitan en las dependencias correspondientes. Tabla 2.1 Lista de instituciones e información utilizada INSTITUCIONES Instituto Geográfico Militar. SIGLAS IGM. TIPO DE INFORMACIÓN Cartográfica. Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología. INAMHI. Meteorológica e hidrológica. Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca. MAGAP. Tipo y cobertura del suelo. Secretaria Nacional del Agua. SENAGUA. División del Ecuador en unidades hidrográficas. Elaborado por: Ramírez Alex y Rosero Cristian. Se establece que el área de estudio son las unidades hidrográficas que tienen su desembocadura en la vertiente del Amazonas, por tanto se acude al estudio sobre la “Delimitación y Codificación de Unidades Hidrográficas del Ecuador” según la Metodología de Pfafstetter (SENAGUA, 2009)..

(25) 5. Las unidades hidrográficas del Ecuador, están comprendidas en dos regiones o vertientes que corresponden al nivel 1 y son: ·. Región Hidrográfica 1 o Vertiente del Pacífico,. ·. Región Hidrográfica 4 o Vertiente del Río Amazonas.. La zona de estudio se limita a la Región Hidrográfica 4, en la cual existen 7 unidades hidrográficas para el nivel 4 según la Metodología de Pfafstetter como se presenta en la Figura 2.1 y se detalla en el capítulo 3. Figura 2.1 Unidades hidrográficas nivel 4. Elaborado por: Ramírez Alex y Rosero Cristian. Para poder apreciar la cantidad y calidad de información disponible dentro de los 3 temas principales se plantea realizar el inventario por unidad hidrográfica.

(26) 6. mediante la recopilación de los datos específicos de las variables que se citan a continuación: ·. Caracterización físico-geográfica o Cartografía §. Hidrografía. §. Relieve. o Tipo y uso del suelo. ·. §. Textura y grupo hidrológico. §. Cobertura y uso. Caracterización climatológica o Precipitación o Evaporación o Temperatura §. Máxima. §. Media. §. Mínima. o Lluvias intensas ·. Caracterización hidrológica o Series de caudales mínimos y medios o Series de caudales máximos. ·. Caracterización sedimentológica o Producción de sedimentos o Transporte de sedimentos o Lamina de erosión. Quedando así organizado y definido en su totalidad la disponibilidad de información para la Vertiente del Río Amazonas y específicamente para las unidades hidrográficas del nivel 4..

(27) 7. 2.2 REVISIÓN DE ESTUDIOS E INFORMES TÉCNICOS 2.2.1 SENAGUA, 2009. DELIMITACIÓN Y CODIFICACIÓN DE UNIDADES HIDROGRÁFICAS. DEL. ECUADOR,. ESCALA. 1:250 000,. NIVEL. 5,. METODOLOGÍA PFAFSTETTER. QUITO. Este estudio realiza un mapa de unidades hidrográficas bajo un sistema estándar de delimitación y codificación de unidades hidrográficas a escala 1:250 000 y hasta el nivel 5, según la Metodología de Pfafstetter en el nivel nacional y continental en el marco de la iniciativa para la estandarización de la información de unidades hidrográficas en el ámbito sudamericano y en el ámbito subregional andino. Metodología adoptada La metodología utilizada es la de Pfafstetter que consiste en asignar Identificadores a unidades de drenaje basado en la topología de la superficie o área del terreno; dicho de otro modo asigna identificadores a una unidad hidrográfica para relacionarla con sus unidades internas locales y con las unidades colindantes. Características Principales El sistema es jerárquico y las unidades son delimitadas desde las uniones de los ríos (punto de confluencia de ríos) o desde el punto de desembocadura de un sistema de drenaje en el océano. A cada unidad hidrográfica se le asigna un específico código Pfafstetter, basado en su ubicación dentro del sistema de drenaje que ocupa, de tal forma que éste es único al interior de un continente.. Este método hace un uso mínimo de dígitos en los códigos, tal es así, que el número de dígitos representa el nivel en el que se encuentra la unidad. La distinción entre río principal y río tributario, es en función del área drenada. Así, en cualquier confluencia, para esta metodología el río principal será siempre aquel que posee mayor área de drenaje..

(28) 8. Tipos de Unidades Hidrográficas El Sistema Pfafstetter considera tres tipos de unidades hidrográficas de drenaje: ·. Cuenca, es un área que no recibe drenaje de ninguna otra área, pero si contribuye con flujo a otra unidad de drenaje o al curso principal del río.. ·. Intercuenca, es un área que recibe drenaje de otra unidad aguas arriba, a través del curso del río considerado como el principal, y permite el paso de este hacia la unidad de drenaje contigua hacia aguas abajo. Es decir, una intercuenca, es una unidad de drenaje de tránsito del río principal.. ·. Cuenca interna, es un área de drenaje que no recibe flujo de agua de otra unidad ni contribuye con flujo de agua a otra unidad de drenaje o cuerpo de agua.. Proceso de codificación En principio se debe determinar el curso del río principal el cual consiste en seguir el curso del río desde un punto de confluencia, que en el nivel 1 generalmente es la desembocadura de río al mar, hacia aguas arriba hasta identificar una nueva confluencia, lugar en el cual se debe realizar la comparación de áreas y continuar el trazado del curso por la unidad que tiene mayor área y así sucesivamente hasta llegar a la parte superior de la unidad que se está delimitando.. Una vez determinado el curso del río principal, se identifican las cuatro áreas mayores de drenaje que confluyen al mismo, siempre en función del área que poseen, que corresponden a unidades tipo cuenca y son codificadas desde aguas abajo hacia aguas arriba con los dígitos pares 2, 4, 6 y 8. Los otros tributarios del río principal son agrupados en las áreas restantes, denominadas intercuencas, que se codifican, en el mismo sentido, con los dígitos impares 1, 3, 5 y 7 y el área que recibe el código 9 se constituye en la unidad de drenaje que contiene en la parte más alta de la unidad, el curso del río principal.. Cada una de las cuencas e intercuencas, que resultan de la primera subdivisión, pueden a su vez ser subdivididas de la misma manera, de modo que por ejemplo la subdivisión de la unidad hidrográfica tipo cuenca 8 se subdivide al interior de la.

(29) 9. misma en unidades hidrográficas tipo cuenca de códigos 82, 84, 86, 88 y de tipo intercuenca 81, 83, 85, 87 y 89. Los dígitos de la división en el siguiente nivel conservan el código de la unidad hidrográfica que las contiene. Descripción de las unidades hidrográficas del ecuador Nivel 1 Las unidades hidrográficas del Ecuador, como se muestra en la Tabla 2.2, están comprendidas en dos regiones o vertientes: ·. Región Hidrográfica 1 o vertiente del Pacifico. ·. Región Hidrográfica 4 o vertiente del Amazonas Tabla 2.2 Unidades hidrográficas Nivel 1 Región 1 4 TOTAL. Nro. de Unidades Hidrográficas 1 1 2. Área en el Ecuador (km2) 124564 131806 256370. % en Ecuador 48.6 51.4 100. Fuente: SENAGUA, 2009. Nivel 2 En el Ecuador existen en el nivel 2 cuatro unidades hidrográficas, tres forman parte de la Región Hidrográfica 1 y una es parte de la Región Hidrográfica 4 o vertiente del Amazonas. En la Tabla 2.3 se presenta las áreas que ocupan cada una de ellas en el ecuador. Tabla 2.3 Unidades hidrográficas Nivel 2 Código de Unidades Hidrográficas 13 14 15 49 TOTAL. Área en Ecuador 2 (km ) 27126 32891 64547 131806 256370. Fuente: SENAGUA, 2009. % de territorio 10.6 12.8 25.2 51.4 100.

(30) 10. Nivel 3 En el nivel 3 existen 18 unidades hidrográficas dentro del Ecuador, de las cuales dieciséis pertenecen a la Región Hidrográfica 1, y dos a la Región Hidrográfica 4 o vertiente del Amazonas. En la Tabla 2.4 se presenta las áreas que ocupan cada una en el ecuador. Tabla 2.4 Unidades hidrográficas Nivel 3 Código de Unidades Hidrográficas 138 139 141 142 143 144 145 146 147 148 149 151 152 153 154 156 497 499 TOTAL. Área en Ecuador (km2) 7215.3 19910.3 748.6 13528.2 196.5 4816.2 334.2 891.7 2.3 4964.8 7408.9 27244,44 21640.2 8787,74 6507.7 366.9 65205.8 66600.4 256370. Fuente: SENAGUA, 2009. Nivel 4 En el nivel 4 existen 123 unidades hidrográficas de las cuales, ciento diecisiete son parte de la Región Hidrográfica 1 y 7 forman parte de la Región Hidrográfica 4 y son las unidades hidrográficas más grandes debido a la gran extensión de la cuenca amazónica. Nivel 5 En el nivel 5 existen 734 unidades hidrográficas, de las cuales 711 pertenecen a la Región Hidrográfica 1 y 23 son parte de la Región Hidrográfica 4. Quedando.

(31) 11. finalmente distribuidas las unidades hidrográficas como se muestra en la Tabla 2.5. Tabla 2.5 Unidades hidrográficas por Nivel REGIÓN HIDROGRÁFICA 1 4 TOTAL. Nivel 1 1 1 2. Unidades Hidrográficas Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 3 16 117 1 2 7 4 18 123. Nivel 5 711 23 734. Fuente: SENAGUA, 2009. Resumen de unidades hidrográficas en el Ecuador NIVEL 1. NIVEL 2. 2 Unidades Hidrográficas. 4 Unidades Hidrográficas. NIVEL 4. NIVEL 3. 123 Unidades Hidrográficas. 18 Unidades Hidrográficas.

(32) 12. NIVEL 5 734 Unidades Hidrográficas. 2.2.2 ALMEIDA MARÍA, 2010. INSTRUCTIVOS DE PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN HIDROMETEREOLÓGICA. EPN. QUITO. El estudio da una guía para el procesamiento de datos meteorológicos e hidrológicos obtenidos en campo, información básica utilizada en diferentes proyectos de interés social e incluye los siguientes temas: Identificación del nivel de información de una cuenca Consiste en dos niveles: ·. Prefactibilidad: Investigar el nivel de información de la cuenca, interpretar los datos obtenidos y utilizar los instructivos adecuados para el cálculo.. ·. Factibilidad y Diseño definitivo: Reajustar la información, interpretar la información obtenida en el nivel anterior para aplicar la metodología adecuada; definir características físicas, climatológicas e hidrológicas para el sitio de estudio.. Fuentes de información Información meteorológica Se encuentra en los anuarios publicados por el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) contienen la siguiente información: precipitación mensual,.

(33) 13. temperatura máxima y mínima absoluta, media mensual; heliofanía, evaporación, humedad relativa, velocidad media y frecuencia del viento, nubosidad media, punto de rocío y tensión de vapor. Cabe recalcar que no todas las estaciones son monitoreadas por dicha institución. Información hidrológica Se encuentra publicada en los anuarios del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) contiene la siguiente información: caudales líquidos, niveles de agua, sedimentos, calidad del agua. Información sobre calidad del agua Se encuentra monitoreada por varios organismos y se puede encontrar en: ·. Secretaría Nacional del Agua (SENAGUA). ·. Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI). ·. Empresas generadoras de energía (CONELEC). ·. Municipios o empresas encargadas del tratamiento de agua. Información cartográfica Se encuentra disponible en el Instituto Geográfico Militar (IGM) en diferentes escalas, además los organismos gubernamentales también presentan sus mapas con diferentes temáticas: uso de suelo, tipo de suelo, inundación, riesgo sísmico y volcánico, etc. Caracterización físico-geográfica de las cuencas de drenaje Dentro de las características se describen las siguientes: Características físicas: ·. Área de drenaje. ·. Forma de la cuenca: Índice de Gravelius, factor de forma. ·. Orden de la cuenca. ·. Densidad de drenaje.

(34) 14. ·. Sinuosidad de las corrientes de agua. Características geográficas: ·. Pendiente de la cuenca. ·. Curva hipsométrica. ·. Cota media de la cuenca. ·. Pendiente de la corriente principal. Caracterización climática de la cuenca de estudio y sitios de obra Se debe identificar las estaciones climatológicas para la zona de estudio, de preferencia. cercanas. al. centroide. de. la. cuenca.. De. acuerdo. a. las. recomendaciones de la OMM se debe tener un registro de 30 años de información. Dentro del procesamiento de datos es importante conocer ciertos aspectos importantes de las variables: ·. Precipitación: Distribución mensual y anual, variación espacial y altitudinal y valores característicos mensuales y anuales.. ·. Temperatura: Temperaturas medias mensuales y anuales, variación de la temperatura anual y variación altitudinal y espacial.. ·. Evaporación: Variación temporal altitudinal y espacial.. Además se explica la clasificación climática del Ecuador según P. Pourrut para la región Sierra y el Oriente se tiene: Región andina Clima tropical megatérmico muy húmedo Clima ecuatorial mesotérmico semi- húmedo a húmedo Clima ecuatorial mesotérmico seco Clima frío ecuatorial de alta montaña Región amazónica Clima uniforme megatérmico muy húmedo.

(35) 15. Validación de la información hidrometeorológica básica y relleno de datos La información existente en el país presenta vacíos, errores dentro de los registros, por tal motivo se debe rellenar los datos con diferentes métodos: Modelo de correlación-regresión Es uno de los métodos más utilizados, cuando se tiene una serie de datos incompleta de una estación se puede rellenar estos vacíos eligiendo una estación cercana con su serie de datos completa para el mismo período.. Consiste en encontrar el coeficiente de correlación R que varía entre -1 y 1; toma el valor de 1 cuando la correlación es completa positiva, es decir las dos variables aumentan conjuntamente; cuando el coeficiente es -1 se tiene una correlación completa negativa, es decir x aumenta y la variable y disminuye; cuando el valor de r es cercano a cero las variables no están correlacionadas linealmente.. El siguiente paso es encontrar la ecuación de la recta, donde el valor de y corresponde a la estación con datos incompletos, es decir la variable dependiente por lo tanto, la estación con datos completos corresponde a x.. Validación de datos Dentro del proceso de validación de datos se puede utilizar las siguientes técnicas: ·. Homogenización. Los datos de las diferentes series deben ser obtenidos bajo las mismas condiciones de experimentación, caso contrario se considera la serie de datos como heterogénea, siendo sus causas: cambio de emplazamiento de la estación e instrumentación y modificación de las técnicas de observación además de los efectos del cambio climático y variabilidad climática..

(36) 16. ·. Prueba de rachas o secuencias. Consiste en calcular la mediana de la serie de datos, hacer un conteo de los datos sobre (+) y bajo (-) la mediana, contar las rachas (cambio de signo), en la serie de datos le corresponde un cierto número de rachas y una probabilidad de excedencia entre 10% y 90% de homogeneidad. Si el número de rachas es muy grande o pequeño, es decir queda por encima o debajo del valor permitido en el intervalo de probabilidad, la serie no es homogénea. ·. Curvas de doble masa. Consiste en graficar los datos acumulados de dos estaciones vecinas, para ver la relación existente entre ellas, si la información es correcta se tendrá una perfecta alineación con una única tendencia.. Estas curvas pueden ser: Precipitación-. Precipitación, Caudal-Caudal y Precipitación-Caudal. Determinación de caudales medios, mínimos y máximos Caudales medios Se utiliza serie de datos con caudales medios diarios o mensuales, para llegar a un análisis a través de la Curva de Duración General (CDG) que es un gráfico en orden decreciente de los caudales observados versus una duración expresada en porcentaje. Además para el análisis también es importante conocer la Curva de Variación Estacional (CVE) que indica la probabilidad de que los caudales medios mensuales puedan ser excedidos. Caudales mínimos Son considerados caudales mínimos a los valores de la curva de duración general, comprendidos en un rango de probabilidad de excedencia del 70 y 99%. Caudales máximos Para su determinación existen varios métodos: directo, empíricos, empírico analíticos, estadísticos, estocásticos, analíticos, probabilísticos. Además se debe.

(37) 17. tener conocimiento sobre: períodos de retorno para con eso proceder a definir curvas de crecidas tanto gráfica y analíticamente.. El presente estudio tiene para cada uno de los aspectos aquí mencionados tablas para procesar la información disponible de manera rápida y ágil para poder llevar un control adecuado de la misma.. 2.2.3 BARROS G. TRONCOSO A., 2010. ATLAS CLIMATOLÓGICO DEL ECUADOR. EPN. QUITO. El presente estudio tiene como objetivo principal generar un atlas climatológico del ecuador continental, que constituya un medio de consulta gráfico y ágil, sobre las principales variables climáticas, como son: precipitación, temperatura, humedad relativa y evaporación. Se sustenta en la recopilación de datos meteorológicos para el período de 1971-2006 de las estaciones operantes y a cargo de diferentes organismos para todo el Ecuador utilizando la clasificación territorial por zonas: Costa, Sierra y Oriente. INFORMACIÓN HISTÓRICA DEL CLIMA Y BASE DE DATOS Ecuador cuenta con una red de monitoreo meteorológico de alrededor de 1197 estaciones, distribuidas en todo el país, mayoritariamente en la región sierra y con menor número en la amazonia, al igual que en la región insular. Del total de estaciones presentes en el inventario del INAMHI, un gran número al momento no operan y otras han sido retiradas. De la cantidad total de estaciones inventariadas en el país se conoce que 216 estaciones se encuentran al momento en funcionamiento como se presenta en la Tabla 2.6 por región.. Toda la información recopilada se somete a un análisis de calidad de información, cantidad de vacíos, hominización y validación para finalmente formar los mapas de isolíneas..

(38) 18. Tabla 2.6 Estaciones meteorológicas por región Tipo de Estación Estaciones – Pluviométricas Estaciones – Pluviográficas Estaciones – Climatológica Principal Estaciones – Climatológica Ordinaria Estaciones – Climatológica Especial Estaciones – Agrometeorológicas Estaciones – Aeronáuticas Sub Total Porcentaje (%) Total. Costa 28 1. Sierra 63 14. Oriente 1 1. 6. 12. 0. 15. 30. 2. 0. 1. 0. 4 9 63 29,17. 6 17 143 66,20 216. 2 4 10 4,63. Fuente: Barros, J. y Troncoso, A., 2010. Descripción de los mapas Figura 2.2 Isoyetas para el Ecuador continental. Fuente: Barros y Troncoso, 2010.

(39) 19. Precipitación media El mapa de isolíneas correspondiente a la precipitación media se presenta con intervalos de variación de 500 mm partiendo de 0 mm a 5000 mm, para cubrir todo el rango de variación. En la Figura 2.2 se presenta el mapa de isoyetas para todo el Ecuador continental. Temperatura media El mapa de isolíneas correspondiente a la temperatura media se discretizan en rangos de 2ºC desde 4ºC hasta los 26ºC. Con base en el mapa isolíneas de temperatura media se muestra que de manera semejante a la temperatura máxima absoluta, la distribución de las temperaturas se incrementa mientras más se aleja de la región sierra, concentrándose los valores máximos para la costa en los sectores de la provincia de Manabí, el Golfo de Guayaquil y el perfil costanero de la provincia de Esmeraldas, los valores mínimos de temperatura se presentan en aquellos lugares en donde la altitud del terreno alcanza sus picos.. En la Figura 2.3 se presenta el mapa de isotermas medias para todo el ecuador continental. Variabilidad climática regional En esta sección se analizará un conjunto de gráficos obtenidos de datos medios, máximos y mínimos. Para las diferentes variables se han escogido estaciones representativas a lo largo del territorio nacional, para cada región continental del país, se ha tomado en cuenta la ubicación y distribución de ellas en cada franja regional, y su total relleno. Se presenta a continuación el estudio que se realizó para el Oriente. Región oriental En la región oriental, las estaciones tomadas en cuenta disminuyen por tener tan poca información, mal distribuidas, y casi sin relleno, se ha seleccionado las siguientes: para precipitación: Nuevo Rocafuerte (M007), El Chaco Inamhi.

(40) 20. (M825), El Puyo (M008), Gualaquiza (M189); para evaporación: Nuevo Rocafuerte (M007), El Puyo (M008), Gualaquiza (M189); para heliofanía: Baeza (M215), Nuevo Rocafuerte (M007), El Puyo (M008); para humedad relativa: Nueva Loja DAC, El Coca DAC, El Puyo (M008), Gualaquiza (M189); para temperatura: El Coca (M186), Nuevo Rocafuerte (M007), El Puyo (M008). Figura 2.3 Isotermas para el Ecuador continental. Fuente: Barros y Troncoso, 2010. Las precipitaciones en la región oriental son constantes, la mínima la encontramos en El Coca (M186), con 0,9 mm, no se encuentra un periodo mensual de cero, tenemos un máximo de 3467, 54 mm, en Río Verde Medio (M720), es el mayor en las tres regiones, se puede ver un incremento de lluvias en los meses de marzo a agosto, teniendo picos pronunciados en los meses de Junio..

(41) 21. La temperatura es muy horizontal, casi no se tiene cambios, se tiene un pequeño mínimo al igual que un pequeño máximo, en los meses de Julio y Mayo respectivamente; la evaporación, es un poco menos lineal que la temperatura, tiene más cambios, y picos más pronunciados, pero se puede ver con claridad sus máximos valores en los meses de diciembre-enero. Se tiene los valores más bajos de heliofanía y evaporación, comparados con las otras dos regiones, esto se puede entender por la gran nubosidad y temperatura con la cual se caracteriza la región oriental. Análisis de tendencias y cambio climático Precipitación En las correspondientes gráficas para la región oriente de la variable precipitación se observa que durante los 35 años se localizan de manera puntual fluctuaciones del clima, eventos que no reflejan una variabilidad climática acentuada al futuro. Temperatura Para el Oriente en el análisis de la gradiente de temperatura se visualiza que se está sufriendo de un incremento en los valores de temperatura, con el paso de los años.. 2.2.4 INAMHI, 1999. ESTUDIO DE LLUVIAS INTENSAS. QUITO. Para la utilización práctica de los datos de lluvias en los diferentes campos de la ingeniería es necesario conocer la estrecha relación existente entre las cuatro características fundamentales de las precipitaciones: intensidad, duración, frecuencia y distribución.. El conocimiento sobre la distribución superficial de las precipitaciones se obtiene de un análisis regional de los datos registrados de las diversas estaciones pluviográficas o de las cantidades de lluvias medidas en los pluviómetros en intervalos de tiempo, instrumentos que con este objeto se han instalado en nuestro país..

(42) 22. Este análisis se efectuó con la información de 65 estaciones pluviográficas y 113 pluviométricas distribuidas en todo el territorio nacional. Variación de la intensidad con la duración La intensidad de precipitación se obtiene de los registros pluviográficos denominados pluviogramas o diagramas de precipitación acumulada a lo largo del tiempo, que corresponde a 24 horas de registro continuo y a una altura equivalente a 10 mm de precipitación.. De estos gráficos se puede establecer para diversas duraciones, las intensidades máximas ocurridas para una lluvia dada, sin que necesariamente las duraciones mayores deban incluir a las duraciones menores. Los límites de duración están fijados en 5 minutos y 24 horas, ya que 5 minutos representa el menor intervalo que se puede leer en los registros pluviográficos con precisión adecuada y 24 horas porque para duraciones mayores pueden ser utilizados datos observados en los pluviómetros. Variación de la intensidad con la frecuencia En los estudios hidrológicos en general, interesa no solamente el conocimiento de las máximas precipitaciones observadas en las series, sino principalmente prever con base en los datos observados y valiéndose del principio de probabilidades, cuáles serán las máximas precipitaciones que pueden ocurrir en cierta localidad con determinada frecuencia.. Las series de máximas intensidades pluviométricas observadas, pueden estar constituidas por los valores más altos observados en cada año o por n valores mayores registrados en el período de observación, siendo n el número de años del período considerado. Cuando nos interesa principalmente analizar los valores de intensidad extremas se elige las series máximas anuales, esto es, para una duración dada se escoge la máxima intensidad observada en cada año.

(43) 23. hidrológico; las series anuales se revelan poco significativas, por tanto son definidas en términos de ocurrencia en vez de magnitud. Figura 2.4 Delimitación de las zonas del Ecuador. Fuente: INAMHI, 1999. Estudio de intensidades Se consideró información de precipitaciones máximas en 24 horas para el periodo 1964-1998. Obtenidas las precipitaciones máximas para varias duraciones y periodos de retorno, estas se pusieron en función de la intensidad máxima en 24 horas para el trazado y ajuste de las curvas de intensidades representando son la siguiente ecuación: ITR = Dónde: ୘ୖ. K IdTR tn. . = Intensidad de precipitación para cualquier periodo de retorno, (mm/h);. (2.1).

(44) 24. ୘ୖ = Intensidad diaria para un periodo de retorno dado, (mm/h);. = tiempo de duración de la lluvia, (min); y,. y n = Constantes de ajuste determinado aplicando mínimos cuadrados. Zonificación de intensidades Tabla 2.7 Ecuaciones para las zonas del Ecuador. Fuente: INAMHI, 1999. La metodología seguida para la zonificación de las intensidades de lluvias fue la siguiente: se realizó un estudio comparativo de los datos de intensidades obtenidos de los pluviógrafos y pluviómetros, determinando una correspondencia entre los valores de intensidades de lluvias extraordinarias y de las.

(45) 25. precipitaciones máximas en 24 horas, con la finalidad de que si no conocemos este último valor en cualquier lugar del país, se obtenga la intensidad correspondiente para el diseño de una obra hidráulica con la ecuación determinada para la zona.. Por tanto se puede reducir a una ley única adimensional, que gracias a ella, es independiente de los valores absolutos de lluvia, lo cual nos permite aplicar a cualquier periodo de retorno y extrapolar a donde no es posible obtener valores de intensidades directamente por carácter de información pluviográfica. Tabla 2.8 Ecuaciones para las zonas del Ecuador. Fuente: INAMHI, 1999.

(46) 26. Considerando los valores de intensidades obtenidos para diferentes periodos de retorno y duración de 65 estaciones pluviográficas y con un registro de 35 años se consiguió dividir al país en 35 zonas como se presenta en la Figura 2.4, para las cuales se determinaron las ecuaciones de intensidades correspondientes que se presentan en las Tabla 2.7 y 2.8. Como las ecuaciones representativas para cada zona están en función de ‫் ݀ܫ‬ோ se. obtuvieron mapas de isolineas para los valores de periodos de retorno de: 5, 10, 25, 50, y 100 años para todo el Ecuador continental.. 2.2.5 OMM, 2007. FUNCIÓN DE LAS VARIABLES CLIMATOLÓGICAS EN UN CLIMA CAMBIANTE. GINEBRA. Este estudio trata diversas consideraciones para el cálculo de las normales climatológicas. También se analiza una evaluación de la capacidad de predicción de normales con diversas duraciones y frecuencias de actualización, la evaluación de posibles indicadores estadísticos del clima, además de las normales climatológicas tradicionales y el tratamiento de las incertidumbres, que surgen con datos no homogéneos y cuando faltan datos. Desarrollo histórico de la normal climatológica El clima es fundamentalmente constante para escalas de tiempo de décadas a siglos y las variaciones de este estado constante durante un período específico de tiempo se deben al método de muestreo. Las medias a largo plazo deberán converger hacia ese estado constante cuando se considera un período de promediación suficientemente largo. Tras muchos debates internacionales, a finales del siglo XIX y principios del XX se fijó un período de 30 años como un período de promediación más adecuado.. El concepto de normal climatológica estándar de 30 años data de 1935 cuando en la conferencia de Varsovia el comité Meteorológico Internacional recomendó que se utilizara 1901-1930, como período estándar mundial para el cálculo de las normales. En 1956 la Organización Meteorológica Mundial (OMM), recomendó el.