integraciÓn de herramientas sig con modelos …

INTEGRACIÓN DE HERRAMIENTAS SIG CON MODELOS HIDROLÓGICOS E

HIDRÁULICOS PARA LA GENERACIÓN DE MAPAS DE ÁREAS SUSCEPTIBLES

DE INUNDACIÓN. CASO DE ESTUDIO LA CUENCA DEL RÍO ACACÍAS –

MUNICIPIO DE ACACÍAS, META.

DIANA HASBLEIDY CALDERÓN DÍAZ

JOHANNA MONTOYA GARCÍA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA

BOGOTÁ D.C.

ENERO, 2016





DIANA HASBLEIDY CALDERÓN DÍAZ

JOHANNA MONTOYA GARCÍA

Trabajo de grado modalidad Monografía como requisito para optar al grado de:

Ingeniero Catastral y Geodesta

Director: ING. CARLOS GERMAN RAMÍREZ RAMOS

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA

BOGOTÁ D.C.

ENERO, 2016

INTEGRACIÓN DE HERRAMIENTAS SIG CON MODELOS HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS PARA LA GENERACIÓN DE MAPAS DE ÁREAS

SUSCEPTIBLES DE INUNDACIÓN. CASO DE ESTUDIO LA CUENCA DEL RÍO ACACÍAS – MUNICIPIO DE ACACÍAS, META

III

NOTA DE ACEPTACIÓN

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Jurado

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Jurado



IV

AGRADECIMIENTOS

Al finalizar nuestro trabajo de grado agradecemos ante todo a Dios por darnos la sabiduría para

llevar a cabo una de las etapas más importantes en la vida.

A nuestros padres, hijas y familiares por quienes a lo largo de nuestras vidas han velado por

nuestro bienestar y educación, siendo apoyo en todo momento. Depositando su entera confianza

en cada reto que se presentaba sin dudar ni un solo momento en la inteligencia y capacidad para

lograr el objetivo trazado y también por brindarnos el apoyo moral y económico.

A la universidad Distrital Francisco José de Caldas, por acogernos y darnos la oportunidad de

conocer una de las mejores profesiones como es el ser ingeniero Catastral y Geodesta; a nuestro

director de tesis y profesores por la gran espera y paciencia.

A nuestros amigos, por proporcionarnos la información y ánimo para que este proceso

culminara satisfactoriamente.



V

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 14

1.1. ESTADO DEL ARTE............................................................................................. 16

1.2. OBJETIVOS ........................................................................................................... 19

1.2.1 General ......................................................................................................................... 19

1.2.2 Específicos ................................................................................................................... 19

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ............................................................................................ 20

2.1. CICLO HIDROLÓGICO ........................................................................................ 20

2.2. CUENCA HIDROGRÁFICA ................................................................................. 21

2.3 HIDROLOGÍA ........................................................................................................... 26

2.3.1 Precipitación ................................................................................................................ 27

2.3.2 Tormenta de Diseño ..................................................................................................... 31

2.3.3 Tiempo de concentración (Tc). .................................................................................... 33

2.3.4 Precipitación Neta o Escorrentía Directa. .................................................................... 34

2.3.5 Estimación de Caudales ............................................................................................... 38

2.4 HIDRAULICA ............................................................................................................... 41

2.5 INTEGRACIÓN DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA Y MODELOS

DE SIMULACIÓN HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO ......................................................... 43

2.5.1 Herramientas de Sistemas de Información Geográfica ................................................ 46

2.5.2 Herramienta HEC-HMS .............................................................................................. 49

2.5.3 Herramienta HEC-RAS .......................................................................................... 52

3. MÉTODO Y MATERIALES ............................................................................................... 53

3.1. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO ......................................................... 54

3.1.1 Localización de la Cuenca del Río Acacías ................................................................. 54

3.1.2 Clima ............................................................................................................................ 56

3.1.3 Geología ....................................................................................................................... 57

3.1.3 Hidrografía ................................................................................................................... 57

3.2. MATERIALES ....................................................................................................... 59

3.2.1 Modelo de Elevación Digital (DEM). .......................................................................... 59

3.2.2 Mapa de pendientes. .................................................................................................... 59

3.2.3 Mapa de cobertura vegetal y usos del suelo metodología CORINE Land Cover. ....... 60



VI

3.2.4 Mapa Edafológico ........................................................................................................ 62

3.2.5 Registro de Precipitación ............................................................................................. 63

3.3. MODELACIÓN HIDROLÓGICA DE LA CUENCA ........................................... 63

3.3.1. Delimitación y determinación del modelo de la cuenca del Río Acacías ............... 63

3.3.2. Modelo Meteorológico............................................................................................ 64

3.3.3. Especificaciones de control..................................................................................... 66

3.4. MODELACIÓN HIDRÁULICA DE LA CUENCA .............................................. 66

3.4.1. Geometría del cauce .................................................................................................... 66

3.4.2. Condiciones de contorno ............................................................................................ 67

3.4.3. Generación de cartografía de zonas susceptibles inundación ..................................... 67

4. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................ 68

4.1. ADQUISICIÓN Y PREPARACIÓN DE LA INFORMACIÓN ............................ 68

4.1.1. Mapa de Pendientes ................................................................................................ 68

4.1.2. Mapa de Cobertura vegetal y usos del suelo ........................................................... 68

4.1.3. Mapa Edafológico ................................................................................................... 70

4.1.4. Registros de precipitación ....................................................................................... 73

4.2. MODELACIÓN HIDROLÓGICA DE LA CUENCA DEL RÍO ACACÍAS ....... 74

4.2.1. Delimitación y determinación del modelo de la cuenca del Río Acacías ............... 74

4.2.2. Modelo Meteorológico............................................................................................ 78

4.4 MODELACIÓN HIDRÁULICA DE LA CUENCA. .................................................... 93

4.4.1. Geometría del cauce .................................................................................................... 93

4.4.2. Condiciones de contorno .......................................................................................... 100

4.4.3. Generación de cartografía de zonas susceptibles inundación ................................... 101

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................. 103

6. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 105

7. ANEXOS ............................................................................................................................ 107



VII

TABLA DE FIGURAS

Figura 1. Ciclo del Agua .............................................................................................................. 20

Figura 2. Componentes y procesos de formación de la cuenca hidrográfica. ............................. 22 Figura 3. Red de drenajes ............................................................................................................ 25 Figura 4. Esquema de Diseño en un Sistema Hidrológico .......................................................... 31 Figura 5. Ejemplo de Hietrograma de Diseño ............................................................................. 33 Figura 6. Hidrogramas unitarios sintéticos del Soil Conservation Service. Hidrograma

adimensional y Hidrograma unitario triangular. ........................................................................... 40 Figura 7. Integración SIG - Modelo Matemático mediante transferencia de datos. .................... 44 Figura 8. Esquema de integración Modelos matemáticos - SIG.................................................. 45 Figura 9. Esquema de Integración del modelo matemático dentro del SIG. ............................... 46

Figura 10. Pendiente entre celdas vecinas y determinación de la dirección del flujo de la red de

drenajes con el DEM. .................................................................................................................... 47

Figura 11. Análisis del Terreno y cálculo de las características topográficas de la cuenca. ....... 48 Figura 12. Localización de la Cuenca del Río Acacías ............................................................... 56

Figura 13. Modelo de la cuenca del Río Acacias basado en los resultados de HEC-HMS ......... 84 Figura 14. Polígonos de Thiessen para la cuenca del Río Acacias con 5 estaciones. .................. 90 Figura 15. Perfil para la lámina de agua generada a partir de la simulación hidráulica ............ 119



VIII

TABLA DE TABLAS

Tabla 1 Reporte inundaciones en el municipio de Acacias Meta año 2011, Zona Urbana ......... 17 Tabla 2. Reporte inundaciones en el municipio de Acacias Meta año 2011 ............................... 17 Tabla 3. Reporte inundaciones en el municipio de Acacias Meta año 2010, Zona rural ............ 18 Tabla 4. Reporte inundaciones en el municipio de Acacias Meta año 2008, Zona rural ............. 18 Tabla 5. Número de Curva de escorrentía para usos selectos de tierra agrícola, suburbana y urbana,

en condiciones de humedad II....................................................................................................... 37 Tabla 6. Coeficientes de Cowan para determinar la influencia de diversos factores sobre el

coeficiente n. ................................................................................................................................. 43 Tabla 7. Descripción de los elementos hidrológicos en el modelo HMS .................................... 50 Tabla 8. Métodos para los cálculos en las subcuencas y los canales ........................................... 51

Tabla 9. Métodos del modelo meteorológico............................................................................... 52 Tabla 10. Descripción de la estructura de la metodología para la determinación de zonas de

inundación. .................................................................................................................................... 53 Tabla 11. Porcentaje de ocupación de municipios ...................................................................... 55 Tabla 12. Rangos de pendiente e identificación de relieve. ......................................................... 59 Tabla 13. Unidades de Coberturas de la tierra para la leyenda nacional escala 1:100.000, de

acuerdo con la metodología Corine Land Cover adaptada para Colombia .................................. 60 Tabla 14. Clasificación Hidrológica de los tipos de suelos según su permeabilidad................... 62

Tabla 15. Características topográficas de la cuenca .................................................................... 64 Tabla 16 Cobertura vegetal del suelo y usos de suelos metodología Corine Land Cover para la

cuenca del Río Acacías. ................................................................................................................ 68

Tabla 17. Descripción litográfica del área de estudio .................................................................. 73 Tabla 18. Precipitación Máxima 24 horas anual (mm). IDEAM ................................................. 73

Tabla 19. Características morfométricas de la cuenca del Río Acacias....................................... 75

Tabla 20. Características de relieve del cauce principal. ............................................................. 75

Tabla 21. Características morfométricas de las subcuencas según HEC-GeoHMS. ................... 76 Tabla 22. Características de los ríos principales. ......................................................................... 76 Tabla 23. Parámetros estadísticos calculados para las estaciones pluviométricas de la zona. .... 78

Tabla 24. Precipitación Según La Función De Probabilidad para cada una de las estaciones

hidrológicas. .................................................................................................................................. 79

Tabla 25. Precipitación máxima 24h (mm) estación Acacias, Guamal, Ojo de Agua, Caño Hondo

y El Toro. ...................................................................................................................................... 79 Tabla 26. Intensidad de lluvia (mm/hr) según el período de retorno, Estación Acacías, Guamal,

Ojo de Agua, Caño Hondo y El Toro. .......................................................................................... 80 Tabla 27. Calculo de los valores de los coeficientes K, m y l para cada una de la estaciones de la

zona de estudio. ............................................................................................................................. 80 Tabla 28. Parámetros calculados para el Modelo de la cuenca .................................................... 85

Tabla 29. Parámetros calculados para el cauce del Río Acacias, por el método de Muskingum

Routing .......................................................................................................................................... 86 Tabla 30. Hietogramas de las estaciones pluviométricas del área de estudio .............................. 87 Tabla 31. Pesos para los pluviómetros por cada subcuenca. ....................................................... 89 Tabla 32. Resumen Global de la simulación hidrológica para un período de retorno de 100 años

....................................................................................................................................................... 91 Tabla 33. Calculo del coeficiente de rugosidad n Manning ......................................................... 99



IX

TABLA DE GRAFICAS

Gráfica 1. Curva IDF para la estación El Toro para T = 100 años. Elaboración propia. ............ 81 Gráfica 2. Curva IDF para la estación Caño Hondo para T = 100 años. Elaboración propia..... 81 Gráfica 3. Curva IDF para la estación Guamal para T = 100 años. Elaboración propia. ........... 82

Gráfica 4. Curva IDF para la estación Ojo de Agua para T = 100 años. Elaboración propia. ... 82 Gráfica 5. Curva IDF para la estación Acacias para T = 100 años. Elaboración propia. ........... 83 Gráfica 6. Hietogramas generados para cada una de las estaciones pluviométricas de la zona de

estudio. Elaboración propia. ......................................................................................................... 88 Gráfica 7. Hidrograma de salida para la cuenca del Río Acacias. ............................................... 92

Gráfica 8. Hidrograma para la subcuenca Río Acacias ............................................................... 93 Gráfica 9. Sección Transversal en la zona alta del Río Acacias. ................................................. 95

Gráfica 10. Sección Transversal en la zona media del Río Acacias. ........................................... 96 Gráfica 11. Sección transversal de la zona baja del Río Acacias. ............................................... 97 Gráfica 12. Relación Caudal Pico – Elevación. ......................................................................... 100 Gráfica 13. Hidrograma para la subcuenca del Río Orotoy. ...................................................... 112

Gráfica 14. Hidrograma para la subcuenca del Quebrada El Playon. ........................................ 113 Gráfica 15. Hidrograma para la subcuenca del Río Acaciitas. .................................................. 114

Gráfica 16. Hidrograma para la subcuenca Caño Laureles. ...................................................... 115 Gráfica 17. Hidrograma para la subcuenca Caño La Unión. ..................................................... 116 Gráfica 18. Hidrograma para la subcuenca Caño Chichimene. ................................................. 117

Gráfica 19. Hidrograma para la subcuenca Santa Bárbara. ....................................................... 118

TABLA DE MAPAS

Mapa 1. Red de drenajes de la Cuenca del Río Acacías basado en cartografía base 1:100.000,

IGAC ............................................................................................................................................. 58

Mapa 2. Mapa de pendientes de la cuenca del Río Acacías – Pajure. ......................................... 69 Mapa 3. Mapa de cobertura vegetal y usos del suelo. .................................................................. 71 Mapa 4. Edafología de la cuenca del Río Acacías. ...................................................................... 72

Mapa 5. Subcuencas generadas por la herramienta HEC-GeoHMS. ........................................... 77 Mapa 6. Secciones Transversales para el Río Acacias ................................................................ 94 Mapa 7. Resultado final de las zonas susceptibles de inundación ............................................. 102



X

LISTA DE ABREVIATURAS Y SIGLAS

CN: Número de Curva

CORMACARENA: Corporación para el Desarrollo Sostenible del Área de Manejo Especial La

Macarena

Curvas IDF: Curvas de Intensidad – Duración – Frecuencia

DANE: Departamento Administrativo Nacional de Estadística

DEM: Modelo de Elevación Digital (Digital Elevation Model)

DTM: Modelo Digital del Terreno (Digital Terrain Model)

IDEAM: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia

IGAC: Instituto Geográfico Agustín Codazzi

HEC-1: Centro de Ingeniería Hidrológica - 1(Hydrologic Engineering Center-1)

HEC-GeoHMS: Extensión Geoespacial Modelación Hidrológica

HEC-GeoRAS: Extensión Geoespacial Sistema de Análisis de Ríos

HEC-HMS: Centro de Ingeniería Hidrológica – Sistema de Modelación Hidrológico (Hydrologic

Engineering Center – Hydrologic Modeling System)

HEC-RAS: Centro de Ingeniería Hidrológica – Sistema de Análisis de Ríos (Hydrologic

Engineering Center – River Analysis System)

POT: Plan de Ordenamiento Territorial

POMCA: Planes de Ordenación y Manejo de Cuencas Hidrográficas

SCS: Servicio de Conservación de Suelos (Soil Conservation Service)

SIG: Sistema de Información Geográfica

Tc: Tiempo de concentración

TIN: Red irregular de triángulos (Triangulated Irregular Network)



XI

GLOSARIO

Amenaza: Es la probabilidad de ocurrencia de un evento (inundaciones, huracanes, tsunamis,

sismos, deslizamientos, etc.) potencialmente dañino, caracterizado por una cierta intensidad,

dentro de un periodo dado y en un área determinada (Instituto Nicaraguense de Estudios

Territoriales & Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación, 2005).

Caudal base: Parte del caudal aportado por las reservas de una cuenca, en particular las

subterráneas, que se mantiene fuera de periodos de lluvia o de fusión de nieves y que tiende a

confundirse con el caudal de agotamiento.

Caudal Pico: es el máximo caudal que genera la escorrentía, es importante con fines de

diseño, dado que condiciona el tamaño de las obras hidráulicas de control.

DEM (Digital Eletavion Model): Modelo de elevación digital, el cual consiste en un arreglo

ordenado de números que representa la distribución espacial de las elevaciones.

Flujo Subcritico: en el flujo subcritico se tienen velocidades y pendientes bajas, pero las

profundidades de la lámina de agua, por el contrario, son mayores que las que se presentan e un

flujo supercrítico. Para este tipo de flujo un aumento en la energía se traduce en un aumento en la

profundidad de la lámina de agua.

Hidrograma: es la representación gráfica de la variación del gasto o caudal que pasa por una

sección de cauce, con respecto al tiempo (Pérez & Rodriguez, 2009).

Hietograma: gráfica que representa la variación de la lámina de lluvia o de su intensidad, con

respecto a un intervalo de tiempo previamente fijado (Pérez & Rodriguez, 2009).

Inundación: Una inundación es la sumersión temporal de terrenos, generalmente secos, como

consecuencia de la aportación inusual y más o menos repentina de un volumen de agua superior al

habitual, lo que puede provocar daños a las personas o bienes allí existentes (Dirección General

de Protección Civil y Emergencias, 2004).

Inundaciones Lentas: las inundaciones lentas son las que se producen sobre terrenos planos

que desaguan muy lentamente, cercanos a las riberas de los ríos o donde las lluvias son frecuentes.

Muchas de ellas es el resultado del comportamiento normal de los ríos, ya que es normal que en

invierno aumente la cantidad de agua inundando los terrenos cercanos como llanuras o

playones(Dirección General de Protección Civil y Emergencias, 2004).



XII

Inundaciones Repentinas: las inundaciones son las que se producen por la presencia de grandes

cantidades de agua en corto tiempo, cuando las lluvias son intensas y duraderas. Son frecuentes en

los ríos de zonas montañosas con bastante pendiente y muchas se producen a causa de fenómenos

como los fuertes aguaceros sobre terrenos débiles o sin vegetación provocando deslizamiento en

las montañas cercanas al cauce de los ríos y quebradas (Dirección General de Protección Civil y

Emergencias, 2004).

Intensidad de lluvia (i): La intensidad es la tasa temporal de precipitación, es decir, la

profundidad por unidad de tiempo (mm/h) (Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2008).

Periodo de Retorno (Tr): se define como el tiempo promedio en años que debe transcurrir

entre dos eventos cuya intensidad excede un determinado valor y está relacionado inversamente

con el valor de probabilidad de ocurrencia. El Periodo de retorno es una variable que juega un

papel importante a la hora de obtener una tormenta de diseño (Ardila & Calderón, 2006).



XIII





Resumen

En este estudio se realizó la integración de herramientas de Sistemas de Información Geográfica

SIG y el análisis de precipitación que incluye el modelo hidrológico HEC-HMS y el modelo

hidráulico HEC-RAS en la cuenca del Río Acacías localizada en el Departamento del Meta, que

dio como resultado final las áreas susceptibles de inundación con cartografía a escala 1:100.000.

Para este caso, se utilizó el método hidrológico SCS, por su simplicidad, facilidad de aplicación y

calidad de resultados, además que considera la limitada información hidrométrica existente.

En un primer momento, con el Modelo de Elevación Digital se delimito la cuenca y la red de

drenajes, posteriormente se calculó las características morfométricas de la zona y se generó los

archivos compatibles para el software HEC-HMS.

En un segundo momento, se calculó la respuesta hidrológica de la cuenca a través del diseño

de tormenta para un periodo de retorno de 100 años, tomando como base los registros de

precipitación de las estaciones pluviométricas que se encuentran dentro de la cuenca o cercana a

ella.

Como tercer momento, se utilizó el software HEC-RAS que con ayuda de las secciones

transversales del cauce y el caudal máximo para el período de retorno de 100 años, permite calcular

la altura de la lámina de agua de dicho caudal y la delimitación de las áreas inundables.

Como último momento, se integran los resultados obtenidos en HEC-RAS al SIG para la

visualización y generación de cartografía de las áreas susceptibles de inundación a escala

1:100.000.

Palabras Claves: Hidrología, hidráulica, cuenca, SIG, inundación, modelo hidrológico

HEC-HMS, modelo hidráulico HEC-RAS.



14

1. INTRODUCCIÓN

Las inundaciones producidas por diferentes cuerpos de agua y por altas precipitaciones suponen

un riesgo para las personas y causan significativos costos económicos, según el reporte realizado

por El Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), junto con El Instituto de Hidrología,

Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) y el Departamento Administrativo Nacional de

Estadística (DANE), que en el año 2011 reporto que Colombia mostró un aumento de las lluvias

en dicho periodo, presentándose emergencia en 1.018 municipios, esto significa que el 92,3% del

país fue afectado y que la zonas afectadas por inundaciones corresponden a 1.642.108 hectáreas

de inundación, que a su vez corresponde con el 46.9 % total de las áreas del país. De acuerdo a las

cifras de la Defensa Civil Colombiana para el año 2011, estos eventos catastróficos dejan 448

muertos, y 73 heridos y 3.321.199 damnificados (DANE, 2011).

La problemática que enfrentan los municipios en Colombia en cuanto a las amenazas y riesgos

de desastres por inundaciones, genera que la falta de planes, programas y proyectos no ayuden a

resolver o a mitigar la posible aparición de este tipo de desastres, que afectan de manera directa a

la población de los municipios del país.

En consecuencia, se evidencia la importancia de delimitar las zonas de inundación cercanas a

los cauces a través de mapas y/o cartografía, que permitan mejorar los procesos de planeación,

organización, formulación e implementación de Planes de Ordenamiento Territorial (POT) y

Planes de Ordenación y Manejo de Cuencas Hidrográficas (POMCA), enfocados a la protección

y conservación de los recursos naturales y al mismo tiempo en la mitigación de los posibles riesgos

y amenazas por inundación, mediante la Gestión del Riesgo de Desastres.

En la generación de mapas de áreas susceptibles de inundación se requiere considerar

información hidrológica como lo son los registros de precipitación máxima de 24 horas,

información hidráulica, de geología, de vegetación y de usos del suelo y el Modelo Digital de

Elevación. En el método hidrológico SCS, los fenómenos hidrológicos se representan utilizando

el modelo hidrológico HEC-HMS y el modelo hidráulico HEC-RAS, originalmente de tipo

evento, pero que con los últimos desarrollos, también puede ser utilizado a nivel continuo

(Rodríguez, Gonzáles, Medina, Pardo, & Santos, 2007). En la mayoría de las aplicaciones

reportadas en la literatura, los dos tipos de modelación se realizan de forma separada, con lo cual



15

se incrementan los errores debidos a manipulación y transferencia de la información, y se limita la

capacidad del modelo acoplado para pronosticar los niveles de inundación a partir de datos

puntuales de precipitación en tiempo casi real.

Para generar las zonas susceptibles de inundación para el cauce del Río Acacías, el documento

se estructura en cuatro capítulos distribuidos así:

El primer capítulo: Introducción, refiriéndose al estado del arte de los estudios de zonas

susceptibles de inundación para Colombia y algunos estudios realizados en España, donde se

describe las metodologías más utilizadas, y los objetivos definidos para el estudio.

El segundo capítulo: Fundamentos Teóricos, aborda los conceptos necesarios acerca del

modelo hidrológico HEC-HMS y el modelo hidráulico HEC-RAS, y la integración de herramientas

SIG como HEC-GeoHMS y HEC-GeoRAS para ArcGis 10.1, que permite generar las zonas

susceptibles de inundación para el área de estudio.

El tercer capítulo: Método y Materiales, describe los métodos y materiales utilizados en el

desarrollo del proyecto. Inicialmente se delimita la cuenca y la red de drenajes con sus

características morfométricas con la herramienta SIG HEC-GeoHMS, generando los archivos

intercambiables para la simulación hidrológica en el software HEC-HMS. Posteriormente, se

realiza el análisis hidrológico a los datos de precipitación máxima 24 Horas medidos en las

estaciones pluviométricas de Acacías, Guamal, El Toro, Caño Hondo y Ojo de Agua para calcular

el hietograma representativo en un periodo de retorno de 100 años. Luego se realiza la simulación

hidrológica para la determinación del caudal máximo de la crecida del Rio Acacías utilizando el

modelo HEC-HMS. La simulación hidráulica se lleva a cabo en tres fases, pre-procesamiento,

procesamientos y el post-procesamiento de la información geométrica del cauce principal, y el

caudal máximo para un periodo de retorno de 100 años ya calculado, dando como resultado final

la identificación y visualización de las zonas susceptibles de inundación con ayuda de la

herramienta HEC-GeoRas.

El cuarto capítulo: Resultados y Análisis de Resultados obtenidos de cada uno de los

procedimientos señalados en el capítulo Método y Materiales, y las Conclusiones y

Recomendaciones resultantes del método aplicado para la delimitación de las zonas susceptibles

de inundación para la cuenca del Rio Acacías.



16

1.1. ESTADO DEL ARTE

Dentro de la literatura referente a la integración de las herramientas de Sistemas de Información

Geográfica SIG y los modelos hidrológicos e hidráulicos, se encuentra con mayor frecuencia la

utilización de las herramientas SIG para el pre-procesamiento de los datos de entrada a los modelos

hidrológicos e hidráulicos y el post-procesamiento para realizar las representaciones cartográficas

de los resultados; que por su fácil manejo y manera eficiente de utilizar todas las capacidades de

las herramientas por separado, es el más utilizado. En este caso, el SIG y los modelos hidrológicos

e hidráulicos son sistemas independientes que comparten un mismo formato de ficheros de

importación y exportación (Garrido, 2009).

Durante la revisión y análisis de la literatura referente a la delimitación de zonas de inundación

para cuencas con poca información hidrométrica, se encontraron los siguientes documentos como

siguen a continuación:

Elaboración de cartografía de zonas inundables. Aplicación al llano de inundación del río

Arga (navarra), documento donde se detalla el comportamiento de las áreas inundables y se

elabora la cartografía de riesgo para la zona del Río Arga en España, tratando temas como la

delimitación de áreas inundables para diferentes valores de caudal máximo que se lleva a cabo

mediante la combinación de métodos estadísticos, hidrológicos, hidráulicos y geomorfológicos.

Guía metodológica para incorporar la prevención y la reducción de riesgos en los procesos de

ordenamiento territorial, el documento contiene los pasos básicos para orientar la incorporación

de la Prevención y Reducción de Riesgos en la planificación territorial, como determinante en la

toma de decisiones y sobre los costos humanos, económicos, sociales, ambientales y políticos que

tendrán los municipios de no hacerlo en una forma adecuada.

Propuesta metodológica para la generación de mapas de inundación y clasificación de zonas

de amenaza. Caso de estudio en la parte baja del Río Las Ceibas (Neiva- Huila), este documento

presenta la propuesta de una metodología para la generación de mapas de inundaciones y

clasificación de zonas de amenaza, utilizando las herramientas de modelación hidrológica HEC-

GeoHMS y HEC-HMS, y las herramientas de modelación hidráulica HEC-GeoRAS y HEC-RAS,

del Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos, utilizando como caso de estudio la cuenca del río

Las Ceibas.



17

De acuerdo a las información tomada del Sistema Nacional de Gestión de Riesgo de Desastres

de la Tabla 1 y Tabla 2, se evidencia que para los años 2010 – 2011, un incremento en los niveles

del Río Acacias, causo inundaciones en la zona urbana del Municipio de Acacias específicamente

en los barrios La Independencia y La Florida. En la Tabla 3 y Tabla 4, se muestra que para los

años 2008 y 2010 las inundaciones generadas por el Rio Acacias afecto las Veredas Malecón y El

Diamante.

Tabla 1 Reporte inundaciones en el municipio de Acacias Meta año 2011, Zona Urbana

Fecha de Ocurrencia: 18/04/2011

Número Radicado:

Nombre Emergencia: Inundación en Acacias

Descripción: Barrios: La Independencia, La Florida, Reporte de la Defensa Civil

Lugar: META – ACACIAS - Acacias

Tipo Fenómeno: Inundación

Nivel Emergencia: Local

Tramite: Solicitud

AFECTACIONES

Fuente: Sistema Nacional de Gestión de Riesgo de Desastres.

Tabla 2. Reporte inundaciones en el municipio de Acacias Meta año 2011

Fecha Ocurrencia: 01/12/2011

Número Radicado: 2084

Nombre Emergencia:

Descripción: Desbordamiento del Río Acacias en zona urbana y rural. Reporte

CREPAD META Dra. Clara Carvajal.

Lugar: META – ACACIAS -Acacias



Trámite: Información

AFECTACIONES

Personas: 4000

Familias: 800

Viviendas Averiadas: 800




18

Tabla 3. Reporte inundaciones en el municipio de Acacias Meta año 2010, Zona rural


Número Radicado:


Descripción: Creciente súbita Río Acacias, Vereda Malecón, Reporte de

la Defensa Civil.

Lugar: META – ACACIAS -Acacias




AFECTACIONES

Muertos: 1

Personas: 30

Familias: 8

Viviendas Averiadas: 4


Tabla 4. Reporte inundaciones en el municipio de Acacias Meta año 2008, Zona rural


Número Radicado:


Descripción: Desbodamiento Río Acacias y Sardinata, Sector Malecon y el

Diamante. Reporte de la Defensa Civil. Las familias se

ecuentran evacuadas. Reporte de la Defensa Civil.

Lugar: META- ACACIAS - Acacias


Nivel Emergecia: Local


AFECTACIONES

Personas: 42

Familias: 16

Viviendas Afectadas: 16

Fuente Página Web del Sistema Nacional de Gestión de Riesgo de Desastres.



19

1.2. OBJETIVOS

1.2.1 General

Integrar las herramientas SIG con modelos hidrológicos e hidráulicos para la generación de

mapas de áreas susceptibles de inundación. Caso de estudio la cuenca del Río Acacias, Municipio

de Acacias - Meta.

1.2.2 Específicos

Determinar y delimitar el modelo hidrológico conceptual de la cuenca del Río Acacias.

Realizar el análisis hidrológico para la cuenca del Río Acacias, utilizando el método SCS

y el modelo hidrológico HEC-HMS para el cálculo del caudal máximo para un periodo de retorno

de 100 años.

Generar la simulación hidráulica para la delimitación de las áreas susceptibles de

inundación a escala 1:125.000 aplicando la herramienta HEC-RAS.



20

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

2.1. CICLO HIDROLÓGICO

Según Pérez & Rodriguez (2009) el ciclo hidrológico es un proceso continuo de movimiento

de agua de los océanos a la atmósfera, a la tierra y nuevamente al mar. Dentro de este proceso

existen varios subciclos como evaporación de cuerpos de agua, precipitación, infiltración y

escurrimiento. La evaporación es un proceso por el cual los ríos, mares y otros cuerpos de agua

son transferidos a la atmósfera en forma de vapor y los factores que la influencian son la radiación

solar, diferencia en presión de vapor entre la superficie del agua y el aire circundante, temperatura,

viento, presión atmosférica y calidad del agua (ver Figura 1).

La precipitación es un fenómeno físico que consiste en la transferencia de volúmenes de agua,

en sus diferentes formas (lluvia, nieve, granizo, etc.) de la atmósfera a la superficie terrestre; este

proceso involucra la humedad en la atmósfera. Los estudios de la precipitación analizan el régimen

de lluvias en la región a partir de los datos de estaciones meteorológicas (Pérez & Rodriguez,

2009).

El escurrimiento es el agua producto de la precipitación que fluye por las corrientes

provenientes de diversas fuentes y que circula sobre o bajo la superficie terrestre y que llega a una

corriente para ser finalmente drenada hasta el final de la cuenca. Los factores que influyen en el

escurrimiento son la precipitación, características fisiográficas, usos del suelo y cobertura vegetal,

y condiciones hidrológicas antecedentes (Pérez & Rodriguez, 2009).

Figura 1. Ciclo del Agua

Fuente. Pérez & Rodriguez, 2009



21

2.2. CUENCA HIDROGRÁFICA

Según García (2012) afirma que:

Una cuenca hidrográfica es la superficie de terreno definida por el patrón de escurrimiento

del agua, es decir, es el área de un territorio que desagua en una quebrada, en un río, en un

lago, en un pantano, en el mar o en un acuífero subterráneo. En un valle, toda el agua

proveniente de lluvias y riego, que corre por la superficie del suelo (lo que se denomina

agua de escurrimiento) desemboca en corrientes fluviales, quebradas y ríos, que fluyen

directamente al mar, y tal como lo describe Maas (citado por García, 2012), una cuenca es

una especie de embudo natural, cuyos bordes son los vértices de las montañas y la boca es

la salida del río o arroyo. Puede ser tan pequeña como la palma de la mano, o tan grande

como un continente completo.

El concepto de cuenca hidrográfica posee connotaciones amplias dependiendo del objeto de

estudio. Los intereses perseguidos determinan, de algún modo, su definición y caracterización, y

por consiguiente su planificación y manejo. En general, para efectos de la gestión y administración

de los recursos naturales, la cuenca hidrográfica se ha entendido, bien como una fuente de recursos

hidráulicos, bien como un espacio ocupado por un grupo humano, que genera una demanda sobre

la oferta de los recursos naturales renovables y realiza transformaciones del medio, bien como un

sistema organizado de relaciones complejas, tanto internas como externas.

De cualquier manera que sea, por sus condiciones naturales particulares, el territorio de la

cuenca crea una relación entre sus habitantes debido a su dependencia común a un sistema hídrico

compartido. Por estas razones se convierte en un espacio natural (un conjunto de sistemas

entrelazados) idóneo para realizar la gestión y manejo de los recursos naturales (García, 2012).

Así como se muestra en la Figura 2, existen diversas fuerzas y procesos que interactúan en la

formación de una cuenca hidrográfica:



22

Figura 2. Componentes y procesos de formación de la cuenca hidrográfica.

Fuente. García, 2012

La cuenca tiene características fisiográficas o parámetros de relieve y de forma como:

Área

Área de la proyección horizontal de la cuenca del drenaje.

Forma de la cuenca, que puede evaluarse a través de varios índices.

a. Índice de Gravelius o coeficiente de compacidad,

1/2

0.282c

P PK

r A (1)

Donde,



23

P = perímetro (Km)

A = superficie de la cuenca (Km2)

cK = Índice de Gravelius

Cuando cK es cercano a 1.0 indica que la forma es casi una circunferencia. Para cK mayores

que 1.0 indica menor circular la cuenca. Cuencas con cK cercano a 1.0 tienen más problemas de

crecientes (gastos muy grandes, inundaciones).

Factor de forma (f

K ), que puede evaluarse de la siguiente manera:

2f

a

AK

L (2)

Donde,

aL =

Longitud axial de la cuenca medido sobre el cauce más largo desde la cabecera hasta la salida de la

cuenca)

A = Área de la cuenca (Km2)

Pendiente media de la cuenca

Valor representativo del cambio de elevación en el espacio de una cuenca. Existen varios

métodos para su cálculo, entre ellos está el Criterio de Alvord, el Criterio de Horton y el criterio

de Nash. (Pérez & Rodriguez, 2009)

Según el criterio de Alvord, se tiene que la pendiente es:

c

DLS

A (3)

Dónde:

Sc = Pendiente de la cuenca

D = Desnivel constante entre curvas de nivel (m)

L = Longitud total de las curvas de nivel dentro de la cuenca

(m)

A = Área de la cuenca (m2)



24

Elevación Media

Altura media de la cuenca sobre el nivel mar o cualquier otra referencia. Se calcula de la

siguiente forma:

a. Se construye una malla sobre el mapa topográfico de la cuenca.

b. Se determina la elevación de cada punto de intersección (nodo) de la malla que este dentro

de la cuenca.

c. Se obtiene el promedio aritmético de todas las elevaciones, de acuerdo con la siguiente

expresión

1

n

ii

m

E

En

(4)

Donde,

Em = Elevación media (m)

Ei = Elevación del nodo i (m)

n= Número de nodos

Red de Drenaje

De acuerdo a Pérez & Rodriguez (2009) una red de drenaje es un arreglo geométrico de los

cauces de las corrientes naturales de la cuenca se define con base en:

a. Tipos de corrientes. De acuerdo al tiempo que dura el escurrimiento en el cauce, las

corrientes se clasifican en:

- Efímera. Se presenta cuando llueve e inmediatamente después.

- Intermitente. Ocurre la mayor parte del tiempo, principalmente en época de lluvia.

- Perenne. Ocurre todo el tiempo, su caudal es alimentado por agua subterránea.

b. Orden de las corrientes. Según el grado de bifurcación de los cauces dentro de una cuenca,

de acuerdo a la Figura 3 se tiene:

- Grado 1. Corrientes sin tributarios

- Grado 2. Corrientes con tributarios de grado 1.

- Grado 3. Corrientes con 2 o más tributarios de grado 2.



25

Figura 3. Red de drenajes

Fuente. Pérez & Rodriguez, 2009

c. Longitud de los tributarios. Proporciona una idea de la pendiente de la cuenca y el grado

del drenaje, se mide a lo largo del valle sin tomar en cuenta los meandros.

d. Densidad de corriente. Relación entre el número de corrientes y el área drenada.

ss

ND

A(5)

Donde,

A = Área total de la cuenca en Km2

Ns = número de corrientes perennes e intermitentes

Ds = Densidad de corriente.

e. Densidad de drenaje. Relación entre la longitud total de las corrientes perennes e

intermitentes y el área de la cuenca.

d

LD

A(6)

Donde,



26

dD = Densidad de drenaje

L = Suma de las longitudes de corrientes perennes e intermitentes (m).

A = Área de la cuenca (km2).

Pendiente del cauce

Existen diversos criterios para evaluar la pendiente de un cauce, el siguiente es el más sencillo:

H

SL

(7)

Donde,

S = Pendiente del tramo del cauce

H = Desnivel entre los extremos del tramo del cauce (m)

L = Longitud del cauce (m)

2.3 HIDROLOGÍA

Se entiende por análisis hidrológico la evaluación cualitativa y cuantitativa de las relaciones

entre pluviometría y fluviometría de una determinada cuenca hidrográfica, y de los registros que

de ella se generarán, con el fin de determinar los recursos hídricos disponibles. Esta disponibilidad

podrá ser superficial o sub-superficial (Arumí, Jara, & Salgado, 2000). Además, con la modelación

hidrológica se busca calcular los caudales para cada uno de los cauces y tramos tomados en el área

de estudio, a partir de los datos de precipitación existentes. Así, los caudales calculados están

asociados a los eventos de lluvia utilizados, que a su vez pueden clasificarse en función de su

probabilidad de ocurrencia (Instituto Nicaraguense de Estudios Territoriales & Agencia Suiza para

el Desarrollo y la Cooperación, 2005).

En el campo de la hidrología superficial existen varios métodos dentro de la modelación

hidrológica como el Método Relacional, modelo determinístico como el HEC-HMS, el método

SCS, que permiten generar cartografía de amenazas por inundación para dar solución a problemas

de planeación y ordenamiento territorial, de gestión del riesgo, generando alertas oportunas de

crecidas para de la mitigación y reducción del riesgo.



27

2.3.1 Precipitación

Para el análisis de la precipitación se utilizó el método SCS, ya que es uno de los métodos más

utilizados en aplicaciones prácticas debido a su simplicidad, facilidad de aplicación y calidad de

resultados (Risso, Souza, & Cavalcanti, 2008); y que por ser el área de estudio una zona con

limitaciones en la disponibilidad de datos hidrométricos y pluviométricos permite la estimación

del caudal de diseño.

Análisis estadístico y estimación de la función de Probabilidad para datos hidrológicos.

La planeación de proyectos relacionados con la determinación de zonas susceptibles de

inundación necesita información de diferentes eventos hidrológicos aleatorios. Esto solo puede

determinarse a través del análisis probabilístico y estadístico basado en los registros hidrológicos

del pasado (Aguilera Navarro & Pizarro Tapia, 2007).

Como partida inicial del análisis estadístico a los datos de precipitación se estimó los parámetros

como la media, desviación estándar y coeficiente de asimetría, que nos permite extraer información

esencial del conjunto de datos de precipitación. Donde tenemos que:

Media: muestra la tendencia central de la distribución, considerado el primer momento

respecto al origen.

1

1 n

ii

x xn

(8)

o : es una medida de la variabilidad, mientras mayor sea el valor de la desviación

estándar, mayor es la dispersión de los datos.

1/2

2

1

1( )

1

n

ii

s x xn

(9)

Coeficiente de Asimetría: establece el grado de ausencia de simetría que presenta una

distribución.



28

3

1

3

( )

( 1)( 2)

n

is

n x x

Cn n s

(10)

De acuerdo a Chow, Maidment, & Mays (1994) las variables hidrológicas se pueden ajustar a

distribuciones diferentes, el cual es apropiado para observaciones de eventos hidrológicos

extremos, como crecientes, y se muestran a continuación:

Función de Distribución Log- Pearson III

El primer paso a realizar es la aplicación de una transformación logarítmica a los datos de las

series de precipitación máxima. Una vez realizada la transformación se procedió a calcular los

parámetros requeridos por esta función los cuales son:

2

0

2 1; ;

y y

s

s x xC

(11)

Donde s

C es el coeficiente de asimetría, �̅�𝑦 𝑦 𝑠𝑦 son la media y la desviación estándar de los

logaritmos de la muestra. Y cuya función de distribución de probabilidad es:

1

0 0ln ln1

( ) exp( )

x x x xF x

x

(12)

Función de Distribución de Pearson III

Para el cálculo de los parámetros de la función de Distribución de Pearson III, se utilizaron las

siguientes expresiones matemáticas, a partir de los datos medidos y en función de la media y la

desviación estándar del logaritmo de los datos.



29

2

0

2 1; ;

x x

s

s x xC

(13)

Y cuya función de distribución de probabilidad es:

1

0 01( ) exp

( )

x x x xF x

(14)

Donde,

α y β son parámetros de escala y forma,

x0 es el parámetro de localización, y

1

0

( ) zz e dz

(15)

Función de Distribución de Gumbel

Conocida también como la función de Distribución de Valores Extremos tipo I y utilizada con

mayor frecuencia para las series de valores máximos anuales. Con las estadísticas básicas ya

calculadas, se obtiene los parámetros de la función a través de las siguientes expresiones:

6; 0.5772

sx

Y cuya función de distribución de probabilidad es:

( ) exp exp ;x

F x x

(16)



30

Prueba de bondad de ajuste.

Una vez realizado el análisis estadístico, se sabe que las series de precipitación máximas no se

ajustan a distribuciones normales, por lo tanto, fue necesario aplicar la prueba de bondad de ajuste

por el método Kolmogorov Smirnov a los datos de precipitación, para determinar a qué función

de distribución de probabilidad se ven mejor reflejados, que para el caso, se ajustan las funciones

de probabilidad de Gumbel, Log-Pearson III y Pearson III.

El estadístico Smirnov Kolmogorov D considera la desviación de la función de distribución de

probabilidades de la muestra P(x) de la función de probabilidades teóricas, escogida Po(x) tal que,

0max ( ) ( )Dn P x P x (17)

La prueba requiere que el valor Dn calculado con la expresión anterior sea menor que el valor

tabulado Dn para un nivel de probabilidad requerido.

Precipitación promedio a través de los polígonos de Thiessen

De acuerdo a Pérez & Rodriguez (2009) los polígonos de Thiessen permiten calcular la

precipitación media areal, el cual consiste en trazar triángulos que ligan las estaciones más

próximas entre si y formar polígonos cuyas caras son las bisectoras de los lados de los triángulos.

La altura de precipitación está dada por:

1

1

i

i

n

np ii i

Pm pi

h AA

h hA A

(18)

Donde,

A = Área de la zona en Km2

iA = Área tributaria de la estación i, en Km2

iph = Altura de precipitación registrada en la estación i, en mm

Pmh = Altura de la precipitación media en la zona de estudio, en mm

n= Número de estaciones localizadas en la zona de estudio



31

2.3.2 Tormenta de Diseño

La tormenta de diseño puede definirse mediante un valor de profundidad de precipitación en un

punto, mediante un hietograma de diseño que especifique la distribución temporal de la

precipitación durante una tormenta. Según la Figura 4, la tormenta de diseño conforma la entrada

al sistema hidrológico, y los caudales resultantes a través de éste se calculan utilizando

procedimientos de lluvia – escorrentía y tránsito de caudales (Ministerio de Transporte y

Comunicaciones, 2008).

Figura 4. Esquema de Diseño en un Sistema Hidrológico

Fuente. Ardila & Calderón, 2006

De acuerdo a Ardila & Calderón (2006) uno de los métodos para el cálculo de tormentas de

diseño es el método de las Curvas de Intensidad – Duración – Frecuencia (IDF) que relacionan la

intensidad de la lluvia, la duración de la misma y la frecuencia con la que se puede presentar, es

decir, el período de retorno. La intensidad de lluvia es la tasa temporal de precipitación, es decir,

la profundidad por unidad de tiempo (mm/h), y se define como:

Pi

t (19)

Donde,

i= Intensidad de lluvia en mm/h

P= Profundidad de lluvia en mm

t= Duración de la lluvia en h



32

De esta forma, para determinar las curvas IDF se debe seleccionar del registro de las

precipitaciones máximas anuales, la lluvia más intensa de diferentes duraciones en cada año para

realizar un estudio de frecuencias con cada una de las series así formadas, se analizan los

hietogramas de cada una de las tormentas ocurridas en un año y de estos hietogramas la lluvia

correspondiente a la hora más lluviosa, a las dos horas más lluviosas, a las tres horas más lluviosas,

y así sucesivamente. Con los valores seleccionados se forman series anuales para cada una de las

duraciones elegidas, a cada serie se somete a un análisis de frecuencia, asociando modelos de

probabilidad descritos en el ítem 2.3.1 (Aguilera Navarro & Pizarro Tapia, 2007). Así se consigue

una asignación de probabilidad para la intensidad de lluvia correspondiente a una duración, y se

representa en un gráfico de Intensidad vs. Duración, teniendo como parámetro el período de

retorno (Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2008).

Otro método para la elaboración de las curvas IDF es el método de regresión lineal múltiple y

se obtiene la curva ajustando una función a los valores de intensidades máximas anuales,

correspondientes a todas las duraciones de interés (Pérez & Rodriguez, 2009). Para el análisis de

regresión lineal múltiple se usa la función:

i m

l

KTr

d (20)

Donde,

i = Intensidad de precipitación en mm/h.

Tr = Período de retorno en años.

d = Duración en minutos equivalente al tiempo de concentración.

K, m, l = Parámetros que deben obtenerse para cada caso particular.

Para obtener los parámetros K, m, l, se linealiza la ecuación anterior tomando logaritmos,

así:

ln ln ln lni K m T n d (21)

A partir de las curvas IDF se construye el Hietograma de Diseño, utilizando el método de

Bloque Alterno, donde el hietograma producido especifica la profundidad de precipitación que



33

ocurre en n intervalos de tiempo sucesivos de duración Δt sobre una duración total de Td = nΔt.(ver

Figura 5) Después de seleccionar el periodo de retorno de diseño, la intensidad es leída en una curva

IDF para cada una de las duraciones Δt, 2 Δt, 3 Δt,…, y la profundidad de precipitación

correspondiente se encuentra al multiplicar la intensidad y la duración. Tomando diferencias entre

los valores sucesivos de profundidad de precipitación, se encuentra la cantidad de precipitación

que debe añadirse por cada unidad adicional de tiempo Δt. Estos incrementos o bloques se

reordenan en una secuencia temporal de modo que la intensidad máxima ocurra en el centro de la

duración requerida Td y que los demás bloques queden en orden descendente alternativamente

hacia la derecha y hacia la izquierda del bloque central para formar el hietograma de diseño (Chow

et al., 1994).

Figura 5. Ejemplo de Hietrograma de Diseño

Fuente. Chow et al., 1994, p.479

2.3.3 Tiempo de concentración (Tc).

De acuerdo al documento del Ministerio de Transporte y Comunicaciones (2008) el tiempo de

concentración es el período de tiempo necesario para que el escurrimiento de una tormenta fluya

desde el punto más alejado de la cuenca de drenaje a la salida de la misma.

Para calcular el tiempo de concentración se puede utilizar las siguientes formulas:



34

- Para cuencas urbanas el tiempo de concentración se calcula con la fórmula propuesta por

Kirpich:

0.32530.86

c

LT

H(22)

Donde,

Tc = Tiempo de concentración en horas

L = Longitud del cauce principal en km

H = Desnivel entre los extremos del cauce principal en metros.

- Para cuencas no urbanas se utiliza la siguiente ecuación propuesta por Kirpich1:

0.77

0.3950.01947

c

LT

S(23)

Donde,

S = pendiente del cauce principal, calculado con el método de Taylor y Schwarz.

2.3.4 Precipitación Neta o Escorrentía Directa.

La precipitación neta es la precipitación que no se retiene en la superficie terrestre y tampoco

se infiltra en el suelo, convirtiéndose en escorrentía directa después de fluir de la superficie de la

cuenca. Las gráficas de exceso de precipitación vs el tiempo o hietograma de exceso de

precipitación es un componente importante para el estudio de las relaciones lluvia – escorrentía.

La diferencia entre el hietograma de lluvia total y el hietograma de exceso de precipitación se

conoce como abstracciones o pérdidas, conocidas como agua absorbida por filtración con algo de

intercepción y almacenamiento superficial (Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2008).

De acuerdo a Pérez & Rodriguez (2009) el cálculo de la precipitación neta puede abordarse a

partir del método SCS que mediante tablas y ecuaciones sencillas evalúa el porcentaje de

precipitación que produce escorrentía directa, en función de los siguientes factores: tipo de suelo,

1 Desarrollada a partir de información del SCS en siete cuencas rurales de Tennessee con canales bien definidos y

pendientes de 3 a 10 %; para flujo superficial en superficies de concreto o asfalto se debe multiplicar Tc por 0.4; para

canales de concreto se debe multiplicar por 0.2; no se debe hacer ningún ajuste para flujo superficial en suelo

descubierto o para flujo en cunetas.(Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2008, p.39)



35

utilización de la tierra: pastizal, cultivo, bosque, urbanizado,…, pendiente, humedad previa del

suelo basada en las precipitaciones producidas durante los 5 días anteriores.

El objeto de calcular la precipitación neta es separar la parte de la precipitación que ha generado

escorrentía directa, por tanto, para su cálculo se utiliza la siguiente expresión:

2

0.2, (0.2 )

0.8n

P SP P S

P S

(24)

Donde,

P = Precipitación total registrada

nP = Precipitación neta

S = Potencial máximo de infiltración2.

El uso de la ecuación (24) exige determinar el valor respectivo del número adimensional de

curva o curva número CN, correspondiente al área de estudio, de acuerdo a la Tabla 5. Este valor

posee las siguientes características:

● 0 ≤ CN ≤ 100

● Para áreas impermeables CN = 100

● Para otras superficies CN < 100

De acuerdo a Chow, Maidment, & Mays (1994) el número de la curva CN y la infiltración

potencial S están relacionados por la expresión:

100010S

CN (25)

2 Es un dato que aparece tabulado en función del uso de la superficie (bosque, cultivo, etc), de la pendiente y del tipo

de suelo (de arenoso y permeable a mas arcilloso e impermeable) (Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2008,

p. 47).



36

Donde,

S está dada en pulgadas.

Los números de curvas se aplican en condiciones antecedentes de humedad normal (AMC II).

Si los días anteriores a la precipitación estudiada se produjeron precipitaciones abundantes, las

abstracciones serán menores, por lo que el valor real será menor al proporcionado; y si los días

anteriores no ha llovido nada, el suelo estará seco, y todas las abstracciones serán mayores. Para

condiciones secas (AMC I) o condiciones húmedas (AMC III), los números de curva CN

equivalentes pueden calcularse de acuerdo a (Chow et al., 1994), de las siguientes expresiones:

4.2 ( )( )

10 0.058 ( )

CN IICN I

CN II

(26)

23 ( )( )

10 0.13 ( )

CN IICN III

CN II

(27)

De acuerdo a Soil Conservation Service (citado por Chow et al., 1994) los números de curva

son tabulados con base en el tipo de suelo y el uso de la tierra y se definen cuatro grupos

hidrológicos, detallados en la Tabla 5:

● Grupo A: bajo potencial de escurrimiento. Suelos arenosos con poco limo y arcilla, suelos

muy arenosos. Conductividad hidráulica de 8 – 12 mm/h.

● Grupo B: moderado a bajo potencial de escurrimiento. Suelos arenosos y francos, menos

profundos que los del grupo A. Conductividad hidráulica de 4 – 8 mm/h.

● Grupo C: Moderado a alto potencial de escurrimiento. Suelos rasos con significativa

cantidad de arcilla. Conductividad hidráulica de 1 – 4 mm/h.

● Grupo D: alto potencial de escurrimiento. Suelos con gran cantidad de arcilla expansivas

2:1 y suelos con camada inferior impermeable. Conductividad hidráulica de 0 – 1 mm/h.



37

Tabla 5. Número de Curva de escorrentía para usos selectos de tierra agrícola, suburbana y urbana, en condiciones

de humedad II.

DESCRIPCIÓN DEL USO DE LA TIERRA

GRUPO HIDROLÓGICO

DEL SUELO

A B C D

Tierra Cultivada Sin tratamientos de conservación 72 81 88 91

Con tratamiento de conservación 62 71 78 81

Pastizales: Condiciones pobres 68 79 86 89

Condiciones óptimas 39 61 74 80

Vegas de ríos: condiciones óptimas 30 58 71 78

Bosques: Troncos delgados, cubierta pobre, sin hierbas,

cubierta buena.

45

25

66

55

77

70

83

77

Áreas abiertas, césped, parques, campos de golf, cementerios, etc.

óptimas condiciones: cubierta de pasto en el 75% o más

condiciones aceptables cubierta de pasto en el 50 al 75%

39

49

61

69

74

79

80

84

Áreas comerciales de negocios (85% impermeables) 89 92 94 95

Distritos industriales (72% impermeables) 81 88 91 93

Residencial:

Tamaño promedio del lote Porcentaje promedio impermeable

1/8 acre o menos 65 77 85 90 92

¼ acre 38 61 75 83 87

1/3 acre 30 57 72 81 86

½ acre 25 54 70 80 85

1 acre 20 51 68 79 84

Parqueaderos pavimentados, techos, accesos, etc. 98 98 98 98

Calles y carreteras:

Pavimentados con cunetas y alcantarillados 98 98 98 98

Grava 76 85 89 91

Tierra 72 82 87 89

Fuente. Chow et al., 1994



38

2.3.5 Estimación de Caudales

El objetivo de la estimación de caudales es determinar los valores de flujo originados en una

sección determinada en un cauce, para una precipitación dada, que incide en la cuenca vertiente

correspondiente a dicha sección. De acuerdo a Robredo (1993), el proceso hidrológico se puede

describir de la siguiente forma:

- La precipitación cae sobre la cuenca con una distribución temporal y una intensidad

determinada.

- Esta precipitación bruta, al entrar en contacto con el suelo, sufre perdidas por retención e

infiltración, quedando sobre la superficie y con libertad de movimiento una cantidad a la que se

conoce como precipitación neta o escorrentía.

- Esta escorrentía discurre por los cauces originando los caudales de avenida, cuya

distribución temporal dependerá de las características morfométricas de la cuenca.

Ahora bien, existen diferentes métodos que permiten la estimación de caudales; los más

sencillos que se basan en formulas empíricas, en donde únicamente consideran la superficie de la

cuenca para establecer una relación causal entre ésta y los caudales punta evacuados por la misma;

mientras que otros más sofisticados incluyen gran cantidad de parámetros relativos al binomio

precipitación sobre la cuenca - características de ésta que influyen en la distribución de dicha

precipitación en su interior (Robredo, 1993).

Según Robredo (1993) los métodos más usados son:

- para el cálculo del hidrograma de tormenta se utiliza el método del

Hidrograma Unitario SCS

- y para el cálculo de la trasformación que sufre el hidrograma de tormenta al

discurrir por un tramo del cauce, se utiliza el método de Muskingum.

Método del Hidrograma Unitario SCS

Según Chow et al. (1994) el hidrograma SCS es un hidrograma unitario sintético en el cual el

caudal se expresa por la relación del caudal q con respecto al caudal pico qp y el tiempo de la

relación del tiempo t con respecto al tiempo de ocurrencia del pico en el hidrograma unitario tp.

Dado el caudal pico y el tiempo de retardo para la duración de exceso de precipitación, el

hidrograma unitario puede estimarse a partir del hidrograma sintético adimensional para la cuenca



39

dada. La Figura 6 muestra uno de estos hidrogramas adimensionales, preparado utilizando los

hidrogramas unitarios para una variedad de cuencas. Los valores qp y tp pueden estimarse

utilizando un modelo simplificado de un hidrograma unitario triangular tal como se muestra en la

Figura 6, en donde el tiempo está dado en horas y el caudal en m3/s.

0.208p

p

Aq

t (28)

Donde,

pq = Caudal pico en m3/s

A = Área de la cuenca en m2

pt = Tiempo pico en horas

El p

t se obtiene de la siguiente manera:

2p r

det t (29)

Donde,

pt = Tiempo pico en horas

de = Es la duración del intervalo de precipitación en horas

rt = El tiempo de retardo en horas, calculado a partir del Tc

El r

t se obtiene de la siguiente manera:

0.6r c

t T (30)

Y de se calcula con la siguiente expresión:

2c

de T (31)

Donde,

cT es el tiempo de concentración en horas, definido en el ítem 2.3.3



40

Figura 6. Hidrogramas unitarios sintéticos del Soil Conservation Service. Hidrograma adimensional y Hidrograma

unitario triangular.

Fuente. Chow et al., 1994

Método de Muskingum - Cunge

El método de Muskingum según Chow et al. (1994) es un método de transito hidrológico que

se usa comúnmente para manejar relaciones caudal-almacenamiento variables. Este método

modela el almacenamiento volumétrico de creciente en un canal de un río mediante la combinación

del almacenamiento de cuña y prisma. Durante el avance de la onda de creciente, el caudal de

entrada es mayor que el caudal de salida, siendo un almacenamiento de cuña. Durante la recesión,

el caudal de salida es mayor que el caudal de entrada resultando en una cuña negativa.

Adicionalmente, existe un almacenamiento por prisma que está formando que está formado por un

volumen de sección transversal constante a lo largo de la longitud del canal prismático.

Cunge combino métodos hidráulicos con la simplicidad del método de Muskingum. Calcula

las dos constantes utilizadas en el método de Muskingum K y X, mediante parámetros hidráulicos

del cauce.



41

xK

c (32)

0

11

2

QX

BS c x

(33)

Donde,

x = Longitud del tramo del cauce considerado

c= “celeridad” = velocidad media, m.

m= Aproximadamente 5/3 para cauces naturales amplios.

0S = Pendiente media del cauce, adimensional

Q= Caudal

B= Anchura del cauce

2.4 HIDRAULICA

De acuerdo al Instituto Nicaraguense de Estudios Territoriales & Agencia Suiza para el

Desarrollo y la Cooperación (2005) la modelación hidráulica permite calcular los niveles de

agua, las profundidades del flujo y las velocidades del mismo en cada una de las secciones de

cálculo definidas a lo largo de los cauces considerados, a través de la ecuación de Manning.

El principal parámetro de la ecuación de Manning es el Coeficiente de rugosidad de Manning

n , que depende de factores como la rugosidad de la superficie, vegetación, las irregularidades

y la alineación del cauce (Salgado, 2010).

La Ecuación de Manning

Según Chow (1994) la fórmula de Manning es una ecuación empírica utilizada para el cálculo

de la velocidad del agua en canales abiertos y tuberías. La ecuación está dada por:

2 1

3 21.49

V R Sn

(34)

Donde,



42

V = velocidad media en m/s

n = Coeficiente de rugosidad

R = radio hidráulico en m

S = pendiente

Selección del coeficiente de rugosidad de Manning n

Suarez (citado por IDEA, 2006) propone el método de Cowan, donde el coeficiente de

rugosidad, puede estimarse mediante la siguiente relación, teniendo en cuenta los valores de la

Tabla 6:

1 2 3 4 5 6( )n n n n n n n (35)

Donde;

1n : rugosidad base para un canal recto, uniforme, primatico y con rugosidad homogénea.

2n : rugosidad adicional debida a irregularidades superficiales del perímetro mojado a lo largo

del tramo de estudio.

3n : Rugosidad adicional equivalente debida a la variación de forma y de dimensiones de las

secciones a lo lardo del tramo de estudio.

4n : rugosidad equivalente debida a obstrucciones existentes en el cauce.

5n : rugosidad adicional equivalente debida a la presencia de vegetación.

6n : factor de corrección para incorporar efecto de sinuosidad del cauce o presencia de

meandros.



43

Tabla 6. Coeficientes de Cowan para determinar la influencia de diversos factores sobre el coeficiente n.

Factor Descripción del Factor Valor recomendado

de n

Valor

determinado de n

Material del fondo

del cauce

Suelo fino 0.020 1

n Roca 0.025

Arena o grava fina 0.024

Grava gruesa 0.028

Irregularidad del

fondo del cauce

No hay irregularidades 0.000 2

n Irregularidades menores 0.005

Irregularidades moderadas 0.010

Irregularidades severas 0.020

Cambio de secciones

transversales

Gradual 0.000 3

n Ocasional 0.005

Muchos Cambios 0.010 a 0.015

Obstrucciones o

grandes bloques en el

cauce

Ninguno 0.000 4

n Menores 0.020 a 0.015

Apreciables 0.020 a 0.030

Severos 0.040 a 0.060

Vegetación en el

cauce

Baja 0.005 a 0.010 5

n Media 0.010 a 0.020

Alta 0.025 a 0.050

Muy Alta 0.050 a 0.100

n cauce recto = 1 2 3 4 5

n n n n n

Meandros y trenzas

Menores (sinuosidad 1.0 a 1.2) 0.000 6

n Apreciables (sinuosidad 1.2 a 1.5) 0.15 x cauce recto

Severas (sinuosidad mayor de 1.5) 0.30 x n cauce recto

n cauce recto = 1 2 3 4 5 6

n n n n n n

Fuente. Manual de Hidrología e Hidráulica (Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2008)

2.5 INTEGRACIÓN DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA Y

MODELOS DE SIMULACIÓN HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO

Un SIG es definido por Velásquez (citado por Salgado, 2010) como un conjunto de métodos,

herramientas y datos que están diseñados para actuar coordinada y lógicamente para capturar,

almacenar, analizar, transformar y presentar toda la información geográfica y sus atributos con el

fin de satisfacer múltiples propósitos. Los SIG son una nueva tecnología que permite gestionar y

analizar la información espacial y que surgió como resultado de la necesidad de disponer

rápidamente de información para resolver problemas y contestar a preguntas de modo inmediato.

Hoy día existen numerosas herramientas SIG libre como GRASS Gis, gvSIG, MapWindow,

OpenJUMP, Quantum GIS (QGIS), entre otros, y los comerciales como ArcGis (ESRI), que



44

brindan un conjunto de herramientas robustas que abarcan tanto funcionalidades del lado del

servidor como las del lado del cliente.

La integración del SIG con los modelos matemáticos de simulación hidrológica permite llevar

a cabo tareas de verificación y visualización de resultados de la modelación con el empleo de más

gráficos y visualizaciones tridimensionales. Actualmente existen tres tendencias fundamentales

para implementar la conexión entre los SIG y los modelos matemáticos (Garrido Monagas, León

Méndez, & Gómez Crespo, 2009), como sigue a continuación:

Tendencia 1. Integrar el SIG con el modelo matemático mediante programas de transferencia

de datos como se muestra en la Figura 7. En este caso el modelo matemático o hidrológico y el

SIG son autónomos, e incluso el modelo se puede ejecutar sin tener necesidad de utilizar bases de

datos. En este caso, los programas convierten datos desde el SIG a un formato de entrada al

modelo, y de forma inversa para que los resultados producidos por el modelo puedan ser manejados

por el SIG. La principal desventaja es que las entradas y salidas deben ser almacenadas dos veces,

en el modelo y el SIG.

Figura 7. Integración SIG - Modelo Matemático mediante transferencia de datos.

Fuente. Garrido et al., 2009

Tendencia 2. Integrar las bases de datos del modelo matemático y el SIG como se muestra en

la Figura 8, la interacción del usuario es solamente con el SIG o con el modelo, mediante una

interface previamente definida. Este esquema emplea una sola base de datos con lo cual se gana

eficiencia en cuanto a tiempo de cálculo y necesidades de almacenamiento en línea. La principal



45

desventaja de esta tendencia es que requiere un alto nivel de programación para desarrollar

finalmente la plataforma que integre ambos productos.

Figura 8. Esquema de integración Modelos matemáticos - SIG.


Tendencia 3. Introducir el modelo matemático dentro del SIG como muestra la Figura 9. En

este caso el modelo está diseñado para utilizar el mismo formato de datos que utiliza el SIG. El

usuario interactúa directamente con el SIG y el modelo no está oculto, sino que se puede acceder

a él siempre desde el propio SIG. Tiene la ventaja de que, la geometría de la cuenca y su sistema

fluvial así como las propiedades de ambos pueden ser definidas dentro del SIG y fácilmente

transferidas a la plataforma de modelación. Como desventaja, requiere muy alto nivel de

programación para implementar extensiones en el SIG para acomodar las funciones del modelo.



46

Figura 9. Esquema de Integración del modelo matemático dentro del SIG.


2.5.1 Herramientas de Sistemas de Información Geográfica

De acuerdo a Domínguez Mora et al. (2008), los SIG’s funcionan como una interface entre los

datos espaciales crudos y el programa de modelación hidrológica e hidráulica, pues contribuye al

procesamiento y almacenamiento de la información de la cuenca utilizada en la modelación.

Para el cálculo de las características morfométricas de la cuenca se utiliza herramientas SIG

como HEC-GeoHMS y HEC-GeoRAS, las cuales son extensiones de ArcGis. Estas herramientas

permiten el pre-procesamiento de la información espacial de las propiedades físicas de la cuenca

y los parámetros hidrológicos de la misma, el cual se lleva a cabo dentro de un SIG antes de

introducir estos datos al software de modelación hidrológica e hidráulica; y el post-procesamiento

de la información resultante de la modelación hidrológica e hidráulica, para la obtención y

visualización de las áreas susceptibles de inundación (Domínguez Mora et al., 2008).

Herramienta HEC-GeoHMS

Esta herramienta permite generar la red de corrientes y los parteaguas de las subcuencas en una

estructura de datos hidrológicos que representan la respuesta de la cuenca a la precipitación. A

continuación se definen los procesos utilizados por la herramienta para el análisis del terreno

utilizando el DEM (Domínguez Mora et al., 2008).



47

Fill Sink (corrección de celdas), corrige las celdas del DEM que no fluyen hacia ninguna de

las celdas vecinas o con errores de elevaciones menores que sus ocho celdas vecinas, ocasionando

durante el proceso de determinación de la dirección de flujo se interrumpa en estas celdas ya que

no tienen salidas hacia sus celdas vecinas.

Flow Direction (dirección de flujo), aquí se define la dirección de mayor pendiente, evaluando

celda a celda las cotas de las celdas circundantes a cada una de ellas, Figura 10.

Figura 10. Pendiente entre celdas vecinas y determinación de la dirección del flujo de la red de drenajes con el

DEM.

Fuente. Domínguez Mora et al., 2008

Flow Accumulation (Acumulación de flujo), determina el número de celdas que drenan hacia

una celda dada. En cada nodo se cuantifican las celdas que fluyen hacia él. Le da un valor de cero

a la celda donde inicia el flujo, es decir que no recibe flujo de ninguna otra, le da un valor

acumulado de tres a la celda que está alimentada por el flujo de tres celdas aguas arriba de ella y

así sucesivamente. La corriente principal está compuesta por la ruta que contiene el mayor número

de celdas que contribuyen a ella.

Stream Definition y stream segmentation (delineación de subcuencas y corrientes), para

evitar tomar la red de drenajes tal y como se obtuvo al estimar el flujo acumulado, se determinan

las corrientes de las celdas cuyo flujo acumulado o su equivalente en área están arriba de un umbral

seleccionado por el usuario, de este modo las celdas con menor aporte no se toman en cuenta. Los

segmentos son tramos de cauces situados entre dos uniones de cauces sucesivas, una unión y la

salida o una unión y el límite de la cuenca.

Watershed delineation (delineación de subcuencas), delinea las subcuencas para cada tributo

o segmento de corriente.



48

Figura 11. Análisis del Terreno y cálculo de las características topográficas de la cuenca.

Fuente. Elaboración propia.



49

Herramienta HEC-GeoRas

La herramienta HEC-GeoRas permite el pre-procesamiento de la información para generar

un archivo de importación para el software HEC-RAS que contiene información geométrica de

las secciones transversales, y el post-procesamiento que genera las superficies de inundación

para el periodo de retorno escogido. Como insumo principal es necesario un DEM en formato

vectorial TIN lo más detallado posible (Nanía & Molero, 2007).

2.5.2 Herramienta HEC-HMS

La Herramienta HEC-HMS es un programa de simulación hidrológica tipo evento, lineal y

semidistribuido, desarrollado para estimar las hidrógrafas de salida en una cuenca o varias

subcuencas (caudales máximos y tiempos al pico) a partir de condiciones extremas de lluvias,

aplicando para ello algunos de los métodos de cálculo de hietogramas de diseño, pérdidas por

infiltración, flujo base y conversión en escorrentía directa (Nanía, 2007).

Los componentes del modelo HEC-HMS son utilizados para simular la respuesta hidrológica

en una cuenca. Estos incluyen modelos de cuencas, modelos meteorológicos, especificaciones de

control y datos de entrada. En una simulación se calcula la respuesta de la cuenca dada una

precipitación, una vez definido el modelo meteorológico y las especificaciones de control que

definen el tiempo y el intervalo de tiempo para el cual se realizará la simulación (Nanía, 2007). A

continuación se describirán los componentes utilizados para realizar la simulación hidrológica en

una cuenca:

Modelo de cuenca

El modelo de cuenca es utilizado para representar la parte física de la cuenca, en la Tabla 7 se

muestra una breve descripción de los elementos hidrológicos en el modelo (Nanía, 2007):



50

Tabla 7. Descripción de los elementos hidrológicos en el modelo HMS

Elemento Descripción

Subcuenca (Subbasin) El elemento subcuenca es utilizado para representar la parte física de la cuenca. Dada

la precipitación, el caudal de salida de la subcuenca es calculado restando las pérdidas

de precipitación, y transformando el exceso de precipitación en caudal de salida

sumándole el caudal base.

Canal (Reach) Este elemento es utilizado para trasladar el flujo de aguas en el modelo de cuenca. El

caudal de entrada a este elemento puede venir de uno o más elementos de aguas arriba.

El flujo de salida es calculado con base al tránsito y la atenuación del hidrograma de

entrada.

Unión (Junction) Una unión se utiliza para unir el caudal proveniente de uno o más elementos

hidrológicos. El caudal de salida es calculado simplemente sumando todas las entradas

y asumiendo que no existe almacenamiento en la unión.

Fuente (source) Este elemento se utiliza para introducir caudal en la cuenca, no tiene entradas, el gasto

de salida es definido por el usuario.

Salida (Sink) El elemento salida es utilizado para representar la salida de la cuenca. El gasto de

entrada a este elemento puede venir de uno o más elementos. No hay gasto de salida

en este elemento.

Reservorio (Reservoir) El reservorio se utiliza para modelar la detención y atenuación de un hidrograma

causada por un reservorio, estanque de detención, embalse. El gasto de entrada puede

venir de uno o más elementos hidrológicos. El caudal de salida puede ser calculado de

tres formas. El usuario puede definir tablas de: almacenamiento-descarga, elevación

– almacenamiento – descarga, altura – área – descarga. Se puede introducir también

una relación entre la elevación y el almacenamiento o la elevación y el área y definir

una o más estructuras de salida, o especificar una serie de tiempo de caudal de salida.

Desviación (Diversion) En este elemento se modela el caudal que deje el canal principal. La entrada puede

venir de uno o más elementos. La salida es de dos tipos, el caudal desviado, y el caudal

que no es desviado, el desviado es calculado utilizando información de entrada, y cada

una de estas salidas puede ser conectada a elementos hidrológicos.

Fuente. Nanía, 2007

En la Tabla 8 se presenta la lista de los métodos disponibles para calcular las pérdidas de

precipitación, transformar el exceso en caudal y añadir el caudal base en las subcuencas y canales.



51

Para el cálculo de pérdidas para las subcuencas se utilizó Numero de curva (CN) del Soil

Conservation Service, para el cálculo del escurrimiento de las subcuencas se utilizó el Hidrograma

unitario del Soil Conservation Service y para el cálculo del tránsito de los canales se utilizó el

método Muskingum-Cunge, que se definieron en los ítems 2.3.4 y 2.3.5.

Tabla 8. Métodos para los cálculos en las subcuencas y los canales

Elemento Tipo de Calculo Método

Subcuenca

Perdidas

Déficit y razón constante (DC)

Exponencial

Green y Ampt

DC por grilla

SMA por grilla

Inicial y razón constante

Numero de curva (CN) del Soil Conservation Service

Smith Paralange

Conteo de Humedad del Suelo (SMA)

Escurrimiento en la cuenca

Hidrograma Unitario de Clark

Onda cinemática

Clark modificado

Hidrograma unitario del Soil Conservation Service

Hidrograma unitario de Snyder

Curva S especificada por el usuario

Hidrograma unitario especificado por el usuario

Canal Transito

Onda cinematica

Retraso

Puls modificado

Muskingum

Muskingum-Cunge


Modelo Meteorológico

De acuerdo a Nanía (2007) El modelo meteorológico calcula la precipitación requerida en una

cuenca. Se puede utilizar precipitación puntual o por grillas, tiene la capacidad de modelar la

precipitación sólida y liquida junto con evapotranspiración.

En la Tabla 9 se muestra una descripción de los métodos para calcular la precipitación promedio.



52

Tabla 9. Métodos del modelo meteorológico

Métodos para la precipitación Descripción

Frecuencia de las tormentas

(Frequency Storm)

Este método es utilizado para desarrollar un evento de precipitación en el

cual el valor de precipitación para diferentes duraciones tiene una

probabilidad de excedencia consistente.

Estaciones por peso

(Gate Weights)

Este método permite asignar pesos a las diferentes estaciones definidas por

el usuario.

Precipitación por grilla

(Gridded Precipitation)

Este método permite el uso de precipitación por grilla, tal como puede ser

la proveniente de un radar meteorológico.

Inverso de la distancia

(Inverse Distance)

Este método calcula el promedio en la subcuenca aplicando la ecuación del

inverso de la distancia al cuadrado para las estaciones definidas por el

usuario.

Tormenta del SCS

(SCS Storm)

Este método aplica una distribución específica del SCS a una tormenta con

una duración total de 24 horas.

Hietograma especificado

(Specified Hyetograph)

En este método el usuario introduce el hietograma para la subcuenca.

Tormenta estándar de proyecto

(Standard Project Storm)

Este método aplica una distribución en el tiempo a un valor de precipitación

dado.


Especificaciones de control

Las especificaciones de control definen el periodo de tiempo durante el cual se realiza la

simulación y el intervalo de tiempo a utilizar. La información en las especificaciones de control

incluye una fecha de inicio, una fecha de finalización y el intervalo de tiempo para efectuar los

cálculos (Nanía, 2007).

2.5.3 Herramienta HEC-RAS

La herramienta HEC-RAS es un modelo hidráulico unidimensional de régimen permanente que

analiza los flujos de los ríos y canales por secciones transversales de los cauces, de acuerdo a la

escorrentía y caudal del agua en el sistema hídrico. Este modelo genera como resultado el perfil

de la superficie libre de agua, calculando el nivel y la velocidad del agua y el área mojada en cada

sección transversal del río (Nanía & Molero, 2007).



53

3. MÉTODO Y MATERIALES

El método de este trabajo consistió en integrar herramientas de información geográficas SIG

junto con el modelo hidrológico HEC-HMS y el modelo hidráulico HEC-RAS para la generación

de zonas susceptibles de inundación en cuenca del Río Acacias, que de acuerdo a la Tabla 10 se

estructura de la siguiente manera:

Tabla 10. Descripción de la estructura de la metodología para la determinación de zonas de inundación.

Etapas Generales Herramienta Descripción Ilustración

Descripción del

área de estudio

Documento

CORMACARENA

(2006)

Se describe la localización de la

cuenca y las características del

clima, la geología y la hidrografía

de la cuenca del Río Acacías

Fuente. CORMACARENA,

2006

Materiales

- Modelo de Elevación Digital (DEM).

-Mapa de pendientes.

-Mapa de cobertura vegetal y usos del suelo metodología CORINE Land Cover.

-Mapa Edafológico

-Registros de precipitación.

Modelación

hidrológica de la

cuenca.

HEC-GeoHMS.

Con el DTM se delimito la cuenca

y la red de drenajes, se calculó las

características hidrológicas y

topográficas, y se exporto a

archivos compatibles con HEC-

HMS.


HEC-HMS

-Simulación hidrológica de la

cuenca.

-Diseño de la tormenta e

hidrograma de diseño.

Se calculó la respuesta hidrológica

de la cuenca a través del diseño de

tormenta, tomando como base

registros de precipitación de las

estaciones pluviométricas Acacias,

El Toro, Ojo de Agua, Caño

Hondo y Guamal.




54

Modelación

hidráulica de la

cuenca

HEC – RAS

HEC-GeoRAS

Procesamiento de la información

geomorfológica de la rio de la

cuenca para la determinación de su

geometría.

Calculo de las zonas de

inundación.

Fuente. Nanía & Molero, 2007


Generación de

cartografía de

inundación

Herramientas SIG :

HEC-GeoHMS

Visualización de los resultados y

generación del mapa de

inundación.


Fuente. Elaboración propia

3.1. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

3.1.1 Localización de la Cuenca del Río Acacías

La cuenca del río Acacias – Pajure se encuentra localizada en el departamento del Meta,

presenta un área total de 93.100 hectáreas, La cuenca del río Acacías está delimitada hasta la cota

600 msnm, los suelos poseen moderadamente bajo potencial de escorrentía. En la cuenca del río

se presentan áreas de uso de bosques, pastos, matorrales y cultivos, en jurisdicción de la

Corporación para el Desarrollo Sostenible del Área del Manejo Especial La Macarena

(CORMACARENA, 2006).

La condición hidrológica de la cuenca es regular, el porcentaje de cubrimiento de bosques en la

cuenca es menor de 50% del área. La humedad, que se obtiene del análisis diario de la lluvia,



55

indica que pueden presentarse eventos máximos de lluvia con valores de precipitación acumulada

entre 14.7 cm y 58.5cm, es decir alto grado de humedad. El flujo base, es decir el caudal que

permanece en la corriente durante la época de estiaje es 0.3 m3/s. La cuenca del Río Acacías

corresponde a los municipios de Acacías, Castilla La Nueva, Guamal y San Carlos de Guaroa. El

Río Acacías nace en la vereda El Tambor del municipio de Acacias y es alimentado por las

quebradas El Playón, Caño Veraneo, Caño Granada, Caño Cachirre, Caño San Gregorio, Caño

Cola de Pato, Caño la Vaina, Caño Cho Cho, Caño seco, Caño Mojaculo, Caño La Esmeralda,

Caño seco, Caño Cornetales, Caño La Unión, Caño Colorado y el Río Acaciitas. Luego el Río

Acacías se convierte en el Río Pajure a la altura del centro poblado de Surimena, ver Figura 12.

La cuenca del Río Acacías, comprende una superficie de 931.14 kilómetros cuadrados

aproximadamente, en la cual se hacen participes los municipios de Acacías, Guamal, Castilla La

Nueva y San Carlos de Guaroa en el departamento del Meta. De acuerdo a la Tabla 11, el

Municipio de Acacías es el municipio con mayor participación con un 62% y el municipio con

menor participación de ocupación es Guamal con un 2%.

Tabla 11. Porcentaje de ocupación de municipios

Municipio Área (Km2) Porcentaje de ocupación

GUAMAL 16.395 2%

CASTILLA LA NUEVA 61.944 7%

SAN CARLOS DE GUAROA 279.141 30%

ACACIAS 573.677 62%

TOTAL 931.157 100%




56

Figura 12. Localización de la Cuenca del Río Acacías

Fuente. CORMACARENA, 2006

3.1.2 Clima

De acuerdo a las estaciones pluviométricas instaladas en la cuenca del Río Acacías, del IDEAM,

se tiene los siguientes parámetros de caudales y precipitación que permite realizar la modelación

hidrológica de la cuenca del Río Acacias.

Precipitación

La cuenca del Río Acacias presenta una precipitación anual que oscila entre 2800 mm y 5270

mm (CORMACARENA, 2006) con un período de alta pluviosidad que corresponde a los meses

de abril, mayo, y octubre, y un período de baja pluviosidad o menor precipitación que va desde

noviembre hasta febrero.

Temperatura

Para el municipio la temperatura es máxima entre enero y abril, cercana a los 27ºC,

descendiendo entre marzo y julio con pico en julio de 23.5ºC, y volviendo ascender entre agosto y

diciembre.



57

Humedad Relativa

El clima es húmedo medio, entre enero y marzo presenta promedios mensuales de humedad

bajos, y entre los meses de junio y julio los registros son más altos con 81% y 82%.

3.1.3 Geología

En la cuenca del Río Acacías - Pajure se distinguen dos sectores con relieves característicos, la

vertiente de la Cordillera Oriental que se extiende desde los 400 msnm a 3500 msnm y se subdivide

en pie de vertiente y, vertiente irregular muy disectada y cima, y el otro sector corresponde a los

llanos con planicie aluvial de desborde, el plano aluvial marginal, las terrazas aluviales, los valles

y los abanicos (CORMACARENA, 2006).

El municipio tiene una composición litológica aproximada de las formaciones de la siguiente

manera, el cual está relacionado con el tipo de suelo hidrológico:

● Terciario superior medio, compuesto por areniscas y conglomerados.

● Terciario inferior (formación Guaduas) compuesto por areniscas y esquistos arcillosos.

● Cretáceo superior (formación Guadalupe) compuesto por areniscas.

● Cretáceo medio (formación Villeta) constituido por shales con capas de calizas.

● Paleozoico (Carbonífero) formado por esquistos que alteran con calizas metamórficas.

3.1.3 Hidrografía

El sistema hídrico de la cuenca del Río Acacías está conformado por el río Acacías, afluente

del río Metica que desemboca en el Río Upía, el río Acaciítas que atraviesa el área urbana del

municipio Acacías y desemboca en el río Acacías; también encontramos otras fuentes hídricas

como los caños Palmaquemada, Caño Chichimene, La Danta, La Unión, Caño Hondo, Caño

Colorado, Caño Santa Barbara, entre otros, según Mapa 1.

INTEGRACIÓN DE HERRAMIENTAS SIG CON MODELOS HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS PARA LA GENERACIÓN DE MAPAS DE ÁREAS SUSCEPTIBLES DE INUNDACIÓN. CASO DE ESTUDIO

LA CUENCA DEL RÍO ACACÍAS – MUNICIPIO DE ACACÍAS, META

58

Mapa 1. Red de drenajes de la Cuenca del Río Acacías basado en cartografía base 1:100.000, IGAC



59

3.2. MATERIALES

El primer paso para el análisis de áreas susceptibles de inundación es recolectar información de

cobertura vegetal y de usos del suelo, también el mapa geológico, el topográfico e información de

precipitación de la zona de estudio. Con la información anteriormente mencionada se realizó el

análisis espacial cerciorándose que los datos tipo vectoriales y tipo raster cuenten con el mismo

Datum, proyección, y Sistema de Coordenadas, para este caso todos los datos geográficos deben

tener el Sistema de Referencia MAGNA_Colombia_Bogota y Datum D_Magna.

Para la obtención de los parámetros de entrada que requiere la herramienta HEC-HMS se utilizó

la siguiente información:

3.2.1 Modelo de Elevación Digital (DEM).

Se utilizó un DEM tipo DTM en formato GRID, con tamaño de celda (cellsize (X, Y)) 12.5,

12.5, que se descargó de la página web de Alaska Satellite Facility – UAF, que corresponden al

satélite Alos Palsar tomada el 15 de febrero de 2011 (University of Alaska Fairbanks, 2011), el

cual permite realizar análisis geomorfométricos tales como la pendiente, longitudes y jerarquías

de cauces, perímetros, diferencias de alturas y demás parámetros morfométricos de la cuenca.

3.2.2 Mapa de pendientes.

A partir del DTM se generó el mapa de pendientes según su gradiente porcentual, para la

elaboración del mapa de pendientes deberán utilizarse los rangos de pendientes propuestos por el

IGAC (MADS, 2014) que se describen en la Tabla 12, este mapa brinda información para

establecer parámetros morfométricos de la cuenca área de estudio como lo son pendiente media

(%), pendiente del cauce (m/m) y cotas del cauce: máximas y mínimas.

Tabla 12. Rangos de pendiente e identificación de relieve.

Pendiente (%) Relieve

0-3 Plano

3-7 Ligeramente plano

7-12 Ligeramente inclinado

12-25 Fuertemente ondulado

25-50 Fuertemente quebrado

50-75 Escarpado

>75 Muy escarpado

Fuente. IDEAM, 2010



60

3.2.3 Mapa de cobertura vegetal y usos del suelo metodología CORINE Land Cover.

El IDEAM, en junio de 2010 presento el documento “LEYENDA NACIONAL DE

COBERTURAS DE LA TIERRA Metodología CORINE Land Cover Adaptada para Colombia

Escala 1.100.000” con el objeto de principal: “contribuir a la producción ordenada, estandarizada,

sistemática e interinstitucional de la cartografía de coberturas de la tierra en el país, como

herramienta de apoyo para la gestión sostenible de los recursos naturales del país”. (IDEAM, 2010)

(Ver Tabla 13).

Para la zona de estudio se utilizó el mapa de Cobertura vegetal y usos del Suelo Corine Land

Cover en formato shapefile a escala 1:100.000. Este mapa es necesario para calcular el mapa

Número de Curva CN.

Tabla 13. Unidades de Coberturas de la tierra para la leyenda nacional escala 1:100.000, de acuerdo con la

metodología Corine Land Cover adaptada para Colombia

LEYENDA NACIONAL DE COBERTURAS DE LA TIERRA - COLOMBIA

1. TERRITORIOS ARTIFICIALIZADOS 3. BOSQUES Y ÁREAS SEMI-NATURALES

1.1 Zonas urbanizadas 3.1 Bosques

1.1.1 Tejido urbano continuo 3.1.1 Bosque denso

1.1.2 Tejido urbano discontinuo 3.1.1.1.1 Bosque denso alto de tierra firme

1.2 Zonas industriales o comerciales y redes de

comunicación 3.1.1.1.2 Bosque denso alto inundable

1.2.1 Zonas industriales o comerciales 3.1.1.2.1 Bosque denso bajo de tierra firme

1.2.2 Red vial, ferroviarias y terrenos asociados 3.1.1.2.2 Bosque denso bajo inundable

1.2.3 Zonas portuarias 3.1.2 Bosque abierto

1.2.4 Aeropuertos 3.1.2.1.1 Bosque abierto alto de tierra firme

1.2.5 Obras hidráulicas 3.1.2.1.2 Bosque abierto alto inundable

1.3 Zonas de extracción minera y escombreras 3.1.2.2.1 Bosque abierto bajo de tierra firme

1.3.1 Zonas de extracción minera 3.1.2.2.2 Bosque abierto bajo inundable

1.3.2 Zona de disposición de residuos 3.1.3 Bosque fragmentado

1.4 Zonas verdes artificiales, no agrícolas 3.1.4 Bosque de galería y ripario

1.4.1 Zonas verdes urbanas 3.1.5 Plantación forestal

1.4.2 Instalaciones recreativas 3.2 Áreas con vegetación herbácea y/o arbustiva

2. TERRITORIOS AGRÍCOLAS 3.2.1.1 Herbazal denso

2.1 Cultivos transitorios 3.2.1.1.1.1 Herbazal denso de tierra firme no arboleado

2.1.1 Otros cultivos transitorios 3.2.1.1.1.2 Herbazal denso de tierra firme arbolado

2.1.2 Cereales 3.2.1.1.1.3 Herbazal denso de tierra firme con arbustos



61

LEYENDA NACIONAL DE COBERTURAS DE LA TIERRA - COLOMBIA

2.1.3 Oleaginosas y leguminosas 3.2.1.1.2.1 Herbazal denso inundable no arbolado

2.1.4 Hortalizas 3.2.1.1.2.2 Herbazal denso inundable arbolado

2.1.5 Tubérculos 3.2.1.1.2.3 Arracachal

2.2 Cultivos permanentes

3.2.1.1.2.4 Helechal

2.2.1 Cultivos permanentes herbáceos 3.2.1.2 Herbazal abierto

2.2.1.1 Otros cultivos permanentes herbáceos 3.2.1.2.1 Herbazal abierto arenoso

2.2.1.2 Caña 3.2.1.2.2 Herbazal abierto rocoso

2.2.1.3 Plátano y banano

3.2.2.1 Arbustal denso

2.2.1.4 Tabaco 3.2.2.2 Arbustal abierto

2.2.1.5 Papaya 3.2.3 Vegetación secundaria o en transición.

2.2.1.6 Amapola 3.3 Áreas abiertas, sin o con poca vegetación.

2.2.2 Cultivos permanentes arbustivos

3.3.1 Zonas arenosas naturales

2.2.2.1 Otros cultivos permanentes arbustivos 3.3.2 Afloramientos rocosos

2.2.2.2 Café 3.3.3 Tierras desnudas y degradadas

2.2.2.3 Cacao 3.3.4 Zonas quemadas

2.2.2.4 Viñedos 3.3.5 Zona glaciares y nivales

2.2.2.5 Coca 4. ÁREAS HUMEDAS

2.2.3 Cultivos permanentes arbóreos 4.1 Áreas húmedas continentales

2.2.3.1 Otros cultivos permanentes arbóreos 4.1.1 Zonas Pantanosas

2.2.3.2 Palma de aceite 4.1.2 Turberas

2.2.3.3 Cítricos 4.1.3 Vegetación acuática sobre cuerpos de agua

2.2.3.4 Mango 4.2 Áreas húmedas costeras

2.2.4 Cultivos agroforestales 4.2.1 Pantanos costeros

2.2.5 Cultivos confinados 4.2.2 Salitral

2.3 Pastos 4.2.3 Sedimentos expuestos en bajamar

2.3.1 Pastos limpios 5. SUPERFICIES DE AGUA

2.3.2 Pastos arbolados 5.1 Aguas continentales

2.3.3 Pastos enmalezados 5.1.1 Ríos (50 m)

2.4 Áreas agrícolas heterogéneas 5.1.2 Lagunas, lagos y ciénagas naturales

2.4.1 Mosaico de cultivos 5.1.3 Canales

2.4.2 Mosaico de pastos y cultivos 5.1.4 Cuerpos de agua artificiales

2.4.3 Mosaicos de cultivos, pastos y espacios

naturales 5.2 Aguas marítimas

2.4.4 Mosaico de pastos con espacios naturales 5.2.1 Lagunas costeras

2.4.5 Mosaico de cultivos y espacios naturales 5.2.2 Mares y océanos

5.2.3 Estanques para acuicultura marina

Fuente. IDEAM, 2010



62

3.2.4 Mapa Edafológico

El mapa geológico recopilado de la sección de la página web Servicio de Metadatos del Servicio

Geológico Colombiano, que se encontró en formato pdf en escala 1:100000, cuyas planchas son

266, 267, 285 y 286, (ver Mapa 4), se georeferenció y vectorizó para poder clasificar el tipo de

suelo de acuerdo a su permeabilidad: muy alta, buena, media y baja, la cual se relaciona con el

grupo hidrológico A, B, C y D respectivamente (ver Tabla 14) y se requiere como insumo para la

elaboración del mapa de numero de curva CN.

Tabla 14. Clasificación Hidrológica de los tipos de suelos según su permeabilidad

Clave de

clasificación FAO Suelos

Tipo hidrológico de

suelo Permeabilidad Propiedades

T Andosoles

A Muy Alta Arenas con poco limo y

arcilla (escurrimiento

mínimo)

Q Arenosoles

J Fluvisoles

O Histosoles

U Ranker

X, Y

Calcisoles (antes xerosol

y yermosol)

B Buena Arenas finas y limos

I, E

Leptosoles (antes

litosoles y rendizinas)

Z Solonchaks

D Podzoles

F Ferralsoles

R Regosoles

H Feozems

C Media Arenas muy finas,

limos y bastante arcilla

K Kastanozems

N Nitosoles

C Chernozems

- Alisoles

D Baja

Arcillas en grandes

cantidades, suelos poco

profundos con

subhorizontes casi

impermeables

(escurrimiento

máximo)

A Acrisoles

B Cambisoles

G Gleysoles

L Luvisoles

V Vertisoles

W Planosoles

S Solonetzs

D Podzoluvisoles

- Plintosoles

- Lixisoles

Fuente. Domínguez Mora et al., 2008



63

3.2.5 Registro de Precipitación

Para el análisis de precipitación se utilizó información de las estaciones Acacías, El Toro, Ojo

de Agua, Caño Hondo y Guamal con registros de precipitación máxima de 24 horas, suministrada

por el IDEAM para el período comprendido entre 1992 – 2013. (Ver ítem 4.1.4. Registros de

precipitación).

Para determinar las zonas de inundación, se requirió la determinación del caudal de creciente

para el período de retorno deseado, que para el caso, es 100 años. Con los registros de precipitación

se llevó a cabo un análisis de lluvia-escorrentía con el fin de determinar el caudal de creciente y el

hietograma de lluvia para el período de retorno, se calculó el hidrograma unitario sintético para

cada subcuenca del área del drenaje y se calculó el hidrograma de escorrentía directa de cada

subcuenca.

3.3. MODELACIÓN HIDROLÓGICA DE LA CUENCA

3.3.1. Delimitación y determinación del modelo de la cuenca del Río Acacías

El modelo de la cuenca representa la cuenca física que incluye y conecta los elementos

hidrológicos (Nanía, 2007). Para el caso se utilizaron los elementos subcuenca, tramo, unión y

sumidero, elementos que representan los datos de entrada a la herramienta HEC-HMS. Los

parámetros necesarios que utiliza este modelo son las pérdidas iniciales mediante el método

Numero de la Curva del SCS, y la transformación de lluvias en escurrimiento, a través del método

Hidrograma Unitario del SCS.

A partir del uso de la herramienta SIG HEC-GeoHMS del software ArcGis 10.1, se calculó las

características morfométricas del relieve de la cuenca a nivel subcuenca, teniendo como insumo

principal el DTM de resolución espacial de 12.5 metros corregido hidrológicamente a través de

los procesos del análisis del terreno (Fill Sink), esto para evitar que el DTM tenga celdas con

valores nulos o sin información de altura y de esta manera poder representar los movimientos del

agua o precipitación a través de la cuenca.

Se realizó la delimitación de la cuenca y la red de drenajes tomando como referencia la Figura

11, se estimó las características topográficas de la cuenca y la red de drenajes, y los parámetros de

forma de la cuenca con la herramienta HEC-GeoHMS, como se presenta en la Tabla 15.



64

Tabla 15. Características topográficas de la cuenca

CARACTERÍSTICAS DE RELIEVE CARACTERÍSTICAS DE LA RED

DE DRENAJES

Perímetro

Área (m)

Pendiente media (%)

Longitud de las corrientes (m)

Pendiente del cauce

Cotas del cauce: máxima y mínima (m)

Tiempo de Concentración (h)


3.3.2. Modelo Meteorológico

El modelo meteorológico calcula la entrada de precipitación que requiere un elemento de

subcuenca. Los datos utilizados para el modelo fueron de precipitación máxima 24h, los cuales

permitieron calcular la precipitación media en la cuenca con el método Estaciones por peso a través

de los polígonos de Thiessen, en HEC-HMS.

Para la modelación hidrológica de la cuenca del Río Acacías y para la determinación de los

caudales máximos, fue necesario utilizar las series de precipitación máxima 24 horas anuales,

tomadas de las estaciones pluviométricas Acacías, Guamal, El Toro, Ojo de Agua y Caño Hondo;

iniciando el proceso con el cálculo de las curvas IDF y posteriormente el cálculo de la tormenta de

diseño mediante el hietograma de diseño para un periodo de retorno de 100 años.

Calculo de la curvas IDF.

En este aparte se diseñó y se construyó las curvas IDF, para dar a conocer el comportamiento

de las precipitaciones a través de una curva que entrega la intensidad en función de la duración y

la frecuencia o la probabilidad de excedencia de un determinado evento. Para el cálculo de las

curvas IDF se contempló las siguientes actividades:

Ajuste de los datos con una función de distribución de probabilidad.

Los datos de precipitación se ajustaron a las funciones de distribución de probabilidad Log-

Pearson III y Pearson III de acuerdo a las ecuaciones 12 y 14 del ítem 2.3.1. Como medida de

bondad de ajuste se utilizó el Test de Kolmogorov-Smirnov.



65

Determinación de las curvas IDF para el periodo de retorno 100 años.

Una vez hecho el ajuste con la función de distribución de probabilidad, se procedió a

calcular la intensidad de la precipitación de acuerdo a la ecuación 19.

Definición de tablas de uso práctico.

En esta etapa se procedió a la construcción de tablas, que dan cuenta de la relación entre la

intensidad de precipitación en 1, 2, 4, 6, 8, 12 hr, y la intensidad de 24 hr, y esto para el periodo

de retorno de 100 años. Ya que la precipitación de 24 horas es la más común de encontrar y

estas relaciones permitirían la extrapolación a zonas sin datos.

Análisis Estadístico.

Una vez definidas las tablas de uso práctico y diseñadas las curvas IDF para cada estación, se

procedió a analizar el comportamiento de las variables involucradas en este estudio, relacionando

simultáneamente las tres variables en una familia de curvas, de modo de representar la relación de

la intensidad, duración y la frecuencia no sólo en forma gráfica, sino que también en forma

analítica de acuerdo a la ecuación 20.

Luego mediante un análisis de regresión lineal múltiple se calculan las constantes K, m y l, para

luego calcular la intensidad en función de la duración de acuerdo a la ecuación 20 y así construir

las curvas IDF.

Tormenta de Diseño Mediante un Hietograma De Diseño

A partir del cálculo de las curvas IDF se realizó el hietograma el cual representa la distribución

temporal de la intensidad a lo largo de la duración de la tormenta utilizando el método de los

bloques alternos que representa la distribución de la precipitación en una serie de intervalos

temporales a lo largo del tiempo en el que dura la lluvia de diseño, que para el caso el tiempo

corresponde al tiempo de concentración de la cuenca calculado con la ecuación 23.

Para simular la respuesta hidrológica de una cuenca, HEC-HMS utiliza los siguientes

componentes: modelos de cuenca, modelos meteorológicos, especificaciones de control y datos de

entrada.



66

3.3.3. Especificaciones de control

En las especificaciones de control se determinó un tiempo de duración de la simulación de 22.5

horas debido a que el tiempo de concentración en la cuenca es bastante amplio, además este tiempo

de simulación nos permite graficar la curva del hidrograma completamente.

3.4. MODELACIÓN HIDRÁULICA DE LA CUENCA

Una vez calculados los caudales máximos representados en los hidrogramas de diseño para el

periodo de retorno de 100 años, se procedió a calcular la altura de la lámina de agua que

corresponde a dicho caudal y la delimitación de las áreas inundables. El procedimiento es el

siguiente:

3.4.1. Geometría del cauce

Se creó por medio de la herramienta SIG HEC-GeoRAS, el TIN a partir del DTM, la

información geométrica de las secciones transversales del cauce y las llanuras de inundación del

sistema hídrico del Río Acacías, teniendo en cuenta el siguiente proceso:

Pre-proceso:

Se delimito el cauce principal de la cuenca del Río Acacías, se dibujó las zonas por donde se

previó que circularía preferentemente tanto por el cauce principal como por las llanuras de

inundación.

Se crearon las secciones transversales donde se tuvo en cuenta que estas no pueden cortar dos

secciones, y cortan perpendicularmente al flujo, se digitalizo del margen izquierdo al derecho

cortando las líneas de flujo central. Se añade topología y elevación al cauce y a las secciones

transversales con ayuda del TIN.

Proceso:

Aplicar la modelización del flujo permanente con el modelo HEC-RAS, el cual genera un

archivo de exportación para ArcGIS, para esto se editó los datos de caudal de entrada de la cuenca

obtenidos a través de la modelación hidrológica y el coeficiente de rugosidad de Manning

calculado previamente.



67

Post-proceso:

Una vez obtenidos los archivos de importación de la simulación hidráulica, se creó las

superficies de inundación y grids de profundidad, a través de la herramienta HEC-GeoRAS.

3.4.2. Condiciones de contorno

Para introducir las condiciones de contorno se acudió al editor de Steady Flow Data, se guardan

las condiciones como Q100, con un caudal correspondiente de 432 m3/s y los calados o

profundidad de contorno son críticos aguas arriba y calado o profundidad normal de pendiente de

0.01 aguas abajo.

3.4.3. Generación de cartografía de zonas susceptibles inundación

Se diseñó la plantilla para la salida grafica de las zonas susceptibles de inundación a escala

1:100.000 en formato PDF.



68

4. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1. ADQUISICIÓN Y PREPARACIÓN DE LA INFORMACIÓN

4.1.1. Mapa de Pendientes

La cuenca es predominantemente plana, gran parte se encuentra con pendientes entre 0 y 3 %

para la parte media y baja de la cuenca, en la parte alta de la cuenca se evidencia pendientes entre

7 y 25 %, es decir, ligeramente plano y fuertemente ondulado, con alturas sobre el nivel del mar

desde 190 m hasta 1838 m, como se puede observar en el Mapa 2.

4.1.2. Mapa de Cobertura vegetal y usos del suelo

De acuerdo al Mapa 3, la zona media y baja de la cuenca del Río Acacías se caracteriza por

tener gran extensión de Pastos con una área aproximada de 467.47 kilómetros cuadrados que

representa el 50.2 % de ocupación del suelo, también encontramos dentro de esta área de estudio

la presencia de cultivos permanentes como la Palma de aceite y cultivos transitorios de cereales

como el arroz (ver Tabla 16).

Tabla 16 Cobertura vegetal del suelo y usos de suelos metodología Corine Land Cover para la cuenca del Río Acacías.

Clase Área (km2) Porcentaje de ocupación

Aguas continentales 13.04 1.4%

Áreas abiertas, sin o con poca vegetación 1.33 0.1%

Áreas agrícolas heterogéneas 85.45 9.2%

Áreas con vegetación herbácea y/o arbustiva 21.66 2.3%

Áreas húmedas continentales 3.78 0.4%

Bosques 70.53 7.6%

Cultivos permanentes arbóreos 169.78 18.2%

Cultivos transitorios 93.36 10.0%

Pastos 467.47 50.2%

Zonas Urbanas 4.77 0.5%

Fuente. Elaboración propia basada en la cobertura CORINE Land Cover adaptada para Colombia.



69

Mapa 2. Mapa de pendientes de la cuenca del Río Acacías – Pajure.

Fuente: Elaboración propia basado en el DTM Alos Palsar



70

En la parte alta de la cuenca del Río Acacias encontramos gran variedad de cobertura vegetal,

desde bosques densos hasta pastos limpios, cuya distribución espacial la podemos apreciar en el

Mapa 3.

4.1.3. Mapa Edafológico

La parte alta y media de la cuenca del Río Acacías se caracteriza por rocas metamórficas de

edad pre-devónica y secuencias sedimentarias que corresponden al Devónico – Carbonífero, al

Jurásico Superior, al Cretácico, al Terciario, igualmente se ha reconocido por depósitos

cuaternarios y en la parte baja de la cuenca se encuentran rocas del Terciario y diferentes depósitos

del cuaternario (INGEOMINAS, 2001). (Ver Mapa 4)

De acuerdo a la descripción litográfica de la zona de estudio presentada en la Tabla 17, se

evidencia que gran parte de la cuenca del Río Acacias presenta suelos con arenas con poco limo y

arcilla, que permite clasificarla dentro del tipo hidrológico de suelo A con una permeabilidad muy

alta y un mínimo escurrimiento. También encontramos en la parte alta de la cuenta suelos con

arenas muy finas, limos y arcilla, con una clasificación de tipo hidrológico de suelo C con

permeabilidad media y escurrimiento medio, como se observa en la Tabla 17.



71

Mapa 3. Mapa de cobertura vegetal y usos del suelo.

Fuente: Elaboración propia, basado en la metodología Corine Land Cover.



72

Mapa 4. Edafología de la cuenca del Río Acacías.

Fuente. Elaboración propia basado en mapa geológico (INGEOMINAS, 2001)



73

Tabla 17. Descripción litográfica del área de estudio

Símbolo Descripción Litográfica Área (km2)

Kiu

Formación UNE

En general está constituida por arenitas ligeramente conglomeradas de grueso medio,

de cuarzo, de color amarillento, en bancos muy gruesos.

4.6

KPgp

Grupo Palmichal

Consta de una serie de areniscas cuarzosas, de grano medio, grueso a conglomeratico, de

color amarillento con intercalaciones de arcillolitas grises.

10.3

Ksc

Formación CHIPAQUE

Petrográficamente se clasifica con una limolita laminar, ligeramente arenosa, que incluye

láminas de materia orgánica y de limonita.

7.0

NgQlc

Formación La Corneta

Conglomerados que incluye desde bosques hasta guijos de cuarcita, arenita y lodolita, en

matriz arenosa gruesa.

0.4

Pgal

Formación Arcilla del

Limbo

Está compuesta por arcillolitas de color gris, a veces verde con tonos violaceos. Es

frecuente observar algunas intercalaciones de arenitas medias de cuarzo, de color blanco

tono amarillento.

1.5

Q2-al

Depósito Aluvial

Oriente: arena cuarzosa ocasionalmente conglomeratica. Occidente: gravas cuarzo

arenita, cuarzo lechoso, matriz de arenosa de cuarzo y líticos sedimentario.

21.8

Q2-alpr

Depósito Aluvial Proximal

Los depósitos aluviales se encuentran asociados al Río Metica y al Río Acacias,

principalmente, constituidos de arenita limosa de grano fino a medio, subangular,

subesferica, bien seleccionada, compuesta por cuarzo, 20% lime y 10% de materia

orgánica.

44.9

Q2-ca

Depósito Coluvio-Aluvial

Subreciente

Estos depósitos compuestos por arenas gravosas se localizan al norte de casco urbano del

Municipio de San Carlos de Guaroa.

322.8

Qal

Depósitos Aluviales

Están restringidos a los cauces de los ríos y quebradas, son notorios los de los Ríos

Guatiquia, Guayuriba, Acacias y Guamal.

95.3

Qd

Depósitos de derrubio

Se desarrollan sobre las laderas y piedemonte. 21.0

Qt

Terrazas

Depósitos de arenas, cantos rodados y limos, dispuestos en masas lenticulares, que se

yuxtapone unas a otras, la composición litológica de las terrazas localizadas al oriente de

los Llanos Orientales de arena y limo.

401.5

Fuente. Elaboración propia basado en el mapa edafológico - INGEOMINAS, 2001.

4.1.4. Registros de precipitación

En la Tabla 18 se presentan los registros de precipitación Máxima 24 Horas anual para los

períodos desde 1992 hasta 2013 de las diferentes estaciones hidrológicas que se encuentran en

la cuenca del Río Acacias.

Tabla 18. Precipitación Máxima 24 horas anual (mm). IDEAM

Año Acacias Guamal El Toro Ojo De Agua Caño Hondo

1992 128 130 120 110 135

1993 122,5 130 120 111 136

1994 135 133 125 113 135

1995 117 134 127 120 130

1996 130 135 130 120 130



74

Año Acacias Guamal El Toro Ojo De Agua Caño Hondo

1997 124,8 135 130 130 95

1998 131 135 131 135 120

1999 123 135 133 136 160

2000 107 135 135 137 179

2001 135 135,5 135 137 170

2002 135 136 135 140 160

2003 135 139 135 140 120

2004 164 140 138 140 120

2005 126 140 145 140 130

2006 125 140 160 140 130

2007 136 140 163,8 146 135

2008 115 140 178,1 150 135

2009 118 142 182,2 150 136

2010 136 145 211,8 158 142

2011 170 148 234,25 160 225

2012 130 140 180 150 136

2013 130 140 163 140 135

Max 170 148 234,25 160 225

Min 107 130 120 110 95


La precipitación máxima registrada en la cuenca del Río Acacias, se presentó en el año 2011

registrada en la estación El Toro con 234.25 mm, y la precipitación mínima registrada es de 95

mm en año 1997, para la estación de Caño Hondo.

4.2. MODELACIÓN HIDROLÓGICA DE LA CUENCA DEL RÍO ACACÍAS

En la modelación hidrológica de la cuenca se presentan los principales resultados obtenidos del

análisis estadístico de la serie de datos de precipitación para las estaciones pluviométricas de

Acacias, Guamal, El Toro, Caño Hondo y Ojo de Agua. Además los resultados producto de la

modelación hidrológica para el área de estudio, tomando como período de retorno 100 años.

4.2.1. Delimitación y determinación del modelo de la cuenca del Río Acacías

La cuenca del Río Acacías tiene un área de 931.14 kilómetros cuadrados y un perímetro total

de 215 kilómetros. De acuerdo a la



75

Tabla 19, se obtuvo una pendiente media de 6.45 % que corresponde a un relieve ligeramente

plano. Con un valor obtenido de 1.97 para el índice de Gravelius y 0.13 para el Factor de forma,

señala que la cuenca tiene una forma alagada, por tanto el Tiempo de Concentración va a ser

mayor.

A continuación se presentan los resultados obtenidos de las características morfométricas de

la cuenca y de la red de drenajes descritas en la

Tabla 19.

Tabla 19. Características morfométricas de la cuenca del Río Acacias.

Parámetros de Relieve Parámetros de Forma

Cuenca Área

(km2)

Perímetro

(km)

Longitud

Axial

Pendiente Media

(%)

Índice de

Gravelius

Factor de

Forma

Río

Acacias

931.14 215.0 84.31 6.45 1.97 0.13


Para los resultados obtenidos de la Densidad de Drenaje con 0.71 % y Densidad de corriente

con 0.2 para la cuenca del Río Acacias, como se muestran en la Tabla 20, con valores bajos,

indican que los materiales del suelo son muy permeables y la pendiente es baja; debido a que gran

parte de la cuenca presenta suelos con arena y un relieve ligeramente plano.

Tabla 20. Características de relieve del cauce principal.

Cuenca Longitud del

cauce (km)

Pendiente media del

Cauce (%)

Densidad del

Drenaje (%)

Densidad de

Corriente

Tiempo de

Concentración (h)

Río

Acacias

111.37 0.01 0.71 0.2 14.5


En la Tabla 21 se observa los resultados obtenidos del análisis morfométrico del relieve de la

cuenca del Río Acacias, utilizando la herramienta HEC-GeoHMS. De acuerdo a los resultados, se

observa que la subcuenca del Río Acacias es la más grande con una extensión de 332.5 kilómetros



76

cuadrados y la de menor extensión es la Subcuenca del Río Acaciitas con una extensión de 8.9

kilómetros cuadrados ubicada en la parte alta de la cuenca. Por otro lado, podemos observar que

la subcuenca con mayor pendiente media es la del Río Acaciitas con 17.3 % y la de menor

pendiente media es la subcuenca del Caño Santa Bárbara con una pendiente de 3.1 %.

Tabla 21. Características morfométricas de las subcuencas según HEC-GeoHMS.

Subcuenca Perímetro (m) Área (km2) Pendiente Media (%)

Río Acaciitas 29989.7 8.9 17.3

Quebrada El Playón 23160.2 16.9 16.4

Caño La Unión 42759.8 17.3 4.0

Caño Laureles 41083.3 18.0 4.2

Caño Chichimene 177719.7 236.6 3.4

Caño Santa Bárbara 87137.6 78.8 3.1

Río Acacias 287018.3 332.5 5.0

Río Orotoy 143237.1 190.1 5.0

Subcuenca 1 28429.2 16.2 4.0

Subcuenca 3 33009.4 15.9 4.5


Respecto a las características de la red de drenajes, tenemos que el cauce de mayor longitud es

el Río Acacias con una longitud de 111.3 km, donde su punto de inicio esta aproximadamente en

la cota 1315 m, y desemboca a una cota de 194 m al río Metica. El cauce de menor longitud con

7.4 km pertenece a la subcuenca Quebrada El Playón, donde su cota máxima es de 535 m y su

mínima cota es de 512 m, ver Tabla 22.

Tabla 22. Características de los ríos principales.

Cauce Sub-Cuenca Longitud (m) Elev Max Elev Min Pendiente

(m/m)

1 Río Acaciitas 8655,32 817,00 492,00 0,0375

2 Río Acacias 111370,6 1315,00 194,00 0,0103

3 Caño Santa Bárbara 50270,80 308,00 194,00 0,0023

4 Caño La Unión 13192,02 529,00 439,00 0,0068

5 Río Orotoy 69763,67 960,00 260,00 0,0100

6 Caño Laureles 10165,25 497,00 403,00 0,0092

7 Subcuenca 1 11334,31 254,00 209,00 0,0024

8 Quebrada El Playon 7456,02 535,00 512,00 0,0031

9 Caño Chichimene 63696,25 499,00 249,00 0,0039

10 Subcuenca 3 15394,72 194,00 194,00 0,0000


En el Mapa 5 se definieron las subcuencas mediante la herramienta HEC-GeoHMS.



77

Mapa 5. Subcuencas generadas por la herramienta HEC-GeoHMS.

Fuente. Elaboración propia.



78

4.2.2. Modelo Meteorológico

A partir de los datos de precipitación de las estaciones Acacias, Guamal, El Toro, Caño Hondo

y Ojo de Agua, se procedió a realizar el cálculo de los parámetros estadísticos como la media,

desviación estándar y coeficiente de asimetría como análisis de los datos, como se observa en la

Tabla 23.

Tabla 23. Parámetros estadísticos calculados para las estaciones pluviométricas de la zona.

PARAMETROS ESTADISTICOS

ESTACIÓN x (mm) s (mm) Cs

ACACÍAS 130,64 14,07 1,427

GUAMAL 127,77 13,74 -1,378

OJO DE AGUA 136,5 14,17 -0,479

CAÑO HONDO 140,64 26,04 1,689

EL TORO 150,55 30,53 1,409


Calculo de la curvas IDF

Estimación de la función de Probabilidad

En el análisis estadístico de las series de precipitación máxima 24h para las estaciones Acacias,

Guamal, El Toro, Caño Hondo y Ojo de Agua con influencia en el área de estudio, se abordó con

la aplicabilidad de cinco modelos probabilísticos correspondientes a las funciones de Gumbel,

Normal, Log-Normal, Log-Pearson III y Pearson III, el cual permite predecir el comportamiento

futuro de la precipitación en el sitio de interés, a partir de la información histórica encontrada de

registros de precipitación máxima 24h, mostrando que los datos de precipitación en las estaciones

Acacias, Guamal y Ojo de Agua presentan un mejor ajuste a la función de probabilidad Log-

Pearson III, y las estaciones Caño Hondo y El Toro presentan mejor ajuste a la función de

probabilidad Pearson III.

Se determinó que la mayor precipitación para un periodo de retorno de 100 años se encuentra

en la estación el Toro, con una precipitación de 256.57 mm y la más baja en la estación Guamal

con una precipitación de 146.31, como se observa en la Tabla 24.



79

Para determinar las funciones de probabilidad que mejor representan las series de precipitación

máxima, para la cuenca del Río Acacias, se aplicó la prueba de bondad de ajuste de Kolmogorov

Smirnov (ver Anexo 1).

Tabla 24. Precipitación Según La Función De Probabilidad para cada una de las estaciones hidrológicas.

Periodo Retorno

Años

Log Pearson-III Pearson III

Acacias Guamal Ojo De

Agua

Caño

Hondo

El Toro

100 177.30 146.31 165.16 243.31 256.57


Calculo de la curvas IDF para el periodo de retorno 100 años

Para el cálculo de las curvas IDF, se calculó las precipitaciones máximas probables para un

periodo de retorno de 100 años, para diferentes tiempos de duración de lluvias que va desde una 1

hora hasta 24 horas de duración, resultados que podemos observar en las Tabla 25 para las

diferentes estaciones.

Tabla 25. Precipitación máxima 24h (mm) estación Acacias, Guamal, Ojo de Agua, Caño Hondo y El Toro.

Precipitación máxima Pd (mm) para T = 100 años

Tiempo de

Duración

E. Acacias E. Guamal E. Ojo de

Agua

E. Caño

Hondo

E. El

Toro

24 hr 177.30 146.31 165.16 243.31 256.57

18 hr 161.34 133.14 150.30 221.41 233.48

12 hr 141.84 117.05 132.13 194.65 205.26

8 hr 120.56 99.49 112.31 165.45 174.47

6 hr 108.15 89.25 100.75 148.42 156.51

5 hr 101.06 83.40 94.14 138.69 146.24

4 hr 92.20 76.08 85.88 126.52 133.42

3 hr 81.56 67.30 75.97 111.92 118.02

2 hr 69.15 57.06 64.41 94.89 100.06

1 hr 53.19 43.89 49.55 72.99 76.97




80

Posteriormente para definir las curvas IDF fue necesario conocer el comportamiento de las

precipitaciones a través de una curva que entrega la intensidad media en función de la duración y

la frecuencia, y cuya única finalidad es la de aportar patrones de conductas de las lluvias, (Pizarro,

Flores, Sanguesa, & Martínez, 2005), encontrándose esta información en la Tabla 26, como se

muestra a continuación:

Tabla 26. Intensidad de lluvia (mm/hr) según el período de retorno, Estación Acacías, Guamal, Ojo de Agua,

Caño Hondo y El Toro.

Tiempo de

Duración Intensidad de la lluvia (mm /hr) para T = 100 años

E. Acacías E. Guamal E. Ojo de Agua E. Caño Hondo E. El Toro

24 hr 7.39 6.10 6.88 10.14 10.69

18 hr 8.96 7.40 8.35 12.30 12.97

12 hr 11.82 9.75 11.01 16.22 17.10

8 hr 15.07 12.44 14.04 20.68 21.81

6 hr 18.03 14.87 16.79 24.74 26.08

5 hr 20.21 16.68 18.83 27.74 29.25

4 hr 23.05 19.02 21.47 31.63 33.35

3 hr 27.19 22.43 25.32 37.31 39.34

2 hr 34.57 28.53 32.21 47.45 50.03

1 hr 53.19 43.89 49.55 72.99 76.97


Calculadas las intensidades de lluvia a partir de la precipitación máxima, para cada una de las

estaciones, se calcularon las regresiones para hallar los valores de los coeficientes de K, m y l para

cada una de las estaciones, como se observa en la Tabla 27:

Tabla 27. Calculo de los valores de los coeficientes K, m y l para cada una de la estaciones de la zona de

estudio.

Acacias El Toro Guamal Ojo De Agua Caño Hondo

K 539.525537 610.2220762 584.6962019 564.5140977 571.5112

m 0.072518708 0.119298201 0.024737443 0.070275108 0.111455

l -0.61884879 -0.61884879 -0.61884879 -0.61884879 -0.61884879




81

A partir de los coeficientes de K, m y l se halló la intensidad de precipitación y con estos datos

se obtienen las curvas de IDF. Posteriormente, se generó los hietogramas como datos de entrada

al modelo hidrológico HEC-HMS. A continuación se encuentran las Curvas IDF para cada una de

las estaciones de la cuenca del Río Acacias, encontrándose que entre mayor sea la duración de la

tormenta la intensidad ira decreciendo, así que en los primeros minutos de duración se tendrá

mayor intensidad en la precipitación (ver Gráfica 1 a Gráfica 5)

Gráfica 1. Curva IDF para la estación El Toro para T = 100 años. Elaboración propia.

Gráfica 2. Curva IDF para la estación Caño Hondo para T = 100 años. Elaboración propia.

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

INT

EN

SID

AD

(m

m/h

)

TIEMPO DE DURACION (min)

Curvas IDF Estación El Toro

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

INT

EN

SID

AD

(m

m/h

)


Curvas IDF Estación Caño Hondo



82

Gráfica 3. Curva IDF para la estación Guamal para T = 100 años. Elaboración propia.

Gráfica 4. Curva IDF para la estación Ojo de Agua para T = 100 años. Elaboración propia.

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

INT

EN

SID

AD

(m

m/h

)


Curvas IDF Estación Guamal

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

INT

EN

SID

AD

(m

m/h

)


Curvas IDF Estación Ojo de Agua



83

Gráfica 5. Curva IDF para la estación Acacias para T = 100 años. Elaboración propia.

Tormenta de Diseño Mediante un Hietograma De Diseño

Uno de los objetivos de la hidrología superficial es calcular la escorrentía que se va a generar

si se produce una precipitación determinada, es decir, calcular el hidrograma que va a generar un

hietograma.

Los hietogramas necesarios para realizar la simulación hidrológica en HEC-HMS, se

obtuvieron a partir de las curvas IDF, y el tiempo de concentración Tc calculado para la cuenca,

que en este caso fue de 14.5 horas.

Modelo de la Cuenca

En la Figura 13 se presenta el esquema de la cuenca del Río Acacias, generado con la

herramienta HEC-HMS, es importante tener en cuenta en este paso que todos los elementos deben

estar conectados unos a otros comenzando desde aguas arriba hacia aguas abajo.

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

INT

EN

SID

AD

(m

m/h

)


Curvas IDF Estación Acacias



84

Figura 13. Modelo de la cuenca del Río Acacias basado en los resultados de HEC-HMS



85

Después de haber obtenido la estructura hidrológica de la cuenca del Río Acacías y con los

resultados obtenidos en el procesamiento de la morfometría de la cuenca, se procedió a registrar

cada uno de los datos obtenidos en HEC-HMS. Para este caso se introdujeron las áreas de todas

las subcuencas en km2; los parámetros de pérdidas para el método SCS por subcuencas:

abstracción inicial en mm, el número de la curva CN y el porcentaje de área impermeable (%

impervious). Los parámetros calculados para el método de transformación de lluvia- caudal del

SCS Hidrograma Unitario fue el tiempo de retardo Tlag dado en minutos.

Para la propagación de caudales en los cauces se utilizó el método de Muskingum Routing y se

calculó los parámetros k en horas y x, como se muestra en las Tabla 28 y Tabla 29.

Tabla 28. Parámetros calculados para el Modelo de la cuenca

Subcuenca Área de

Subcuenca (Km2)

Abstracción Inicial

(mm)

Curva Numero Tlag (Minutos)

Caño Chichimene 236.55 25.53 49.87 371.1

Caño La Unión 17.32 20.61 55.2 103.68

Caño Laureles 17.98 11.87 68.15 46.54

Caño Santa Bárbara 78.78 28.07 47.5 86.59

Quebrada El Playón 16.91 25.8 49.61 118.89

Río Acacias 332.53 26.56 48.87 495.04

Río Acaciitas 8.88 34.92 42.11 229.18

Río Orotoy 190.13 21.57 54.07 505.57

Subcuenca 1 16.22 30.11 45.76 56.36

Subcuenca 3 15.86 27.33 48.17 516.51




86

Tabla 29. Parámetros calculados para el cauce del Río Acacias, por el método de Muskingum Routing

Río Acacias Longitud en Km Pendiente K

Reach 29 6.29 0.008449 1.8027

Reach 30 14.80 0.003711 4.0412

Reach 1 3.39 0.003541 1.3299

Reach 2 3.66 0.00519 1.3114

Reach 3 3.85 0.00493739 1.3750

Reach 4 2.68 0.00523302 1.0316

Reach 5 6.77 0.00502516 2.1043

Reach 6 4.07 0.00270244 1.6090

Reach 28 2.12 0.00141396 1.1091

Reach 8 1.67 0.00239498 0.8366

Reach 9 0.71 0.00239498 0.4346

Reach 10 3.75 0.00186598 1.6225

Reach 11 2.95 0.00101681 1.5171

Reach 12 3.28 0.0024423 1.3906

Reach 13 2.84 0.00175925 1.3287

Reach 14 0.81 0.0049343 0.4210

Reach 15 0.16 0.0049343 0.1235

Reach 16 1.10 0.0049343 0.5300

Reach 17 3.47 0.00288357 1.4071

Reach 18 5.08 0.00255771 1.9249

Reach 19 1.02 0.00255771 0.5693

Reach 20 3.36 0.00119671 1.6240

Reach 21 6.05 0.00198392 2.3057

Reach 22 1.43 0.00198392 0.7698

Reach 23 1.91 0.00178971 0.9799

Reach 24 5.52 0.00216461 2.1161

Reach 25 2.09 0.00445539 0.8809

Reach 26 4.14 0.00215379 1.7018

Reach 27 0.40 0.00215379 0.2867




87

Hietograma de Diseño

Los datos de entrada para la simulación hidrológica de la cuenca, se muestran en la Tabla 30 y

Gráfica 6. Estos datos hacen referencia al diseño de tormenta para la cuenca tomando un período

de retorno de 100 años. Se realizó la distribución temporal de la precipitación tomando como

duración el Tc que corresponde a 14.5 horas, el cual se realizó la conversión a minutos con

intervalos de 30 minutos.

Tabla 30. Hietogramas de las estaciones pluviométricas del área de estudio

Precipitación Alternada (mm) para T = 100 años

Instante

(min) E. Acacias E. Caño Hondo E. El Toro E. Guamal

E. Ojo

de Agua

30 1.76 2.69 2.84 1.63 1.84

60 1.82 2.82 2.97 1.71 1.92

90 1.90 2.96 3.12 1.79 2.02

120 1.98 3.12 3.29 1.89 2.13

150 2.07 3.30 3.48 2.00 2.26

180 2.17 3.52 3.71 2.13 2.40

210 2.29 3.78 3.98 2.29 2.58

240 2.43 4.09 4.31 2.48 2.80

270 2.59 4.48 4.73 2.72 3.06

300 2.78 5.00 5.27 3.03 3.41

330 3.01 5.69 6.01 3.45 3.89

360 3.30 6.73 7.09 4.08 4.60

390 3.67 8.45 8.92 5.13 5.78

420 4.19 12.22 12.89 7.41 8.35

450 4.94 56.15 59.22 34.05 38.37

480 6.22 16.98 17.91 10.30 11.60

510 8.98 9.89 10.43 6.00 6.76

540 41.28 7.46 7.87 4.53 5.10

570 12.48 6.15 6.49 3.73 4.21

600 7.27 5.32 5.61 3.22 3.63

630 5.49 4.72 4.98 2.86 3.23

660 4.52 4.28 4.51 2.59 2.92

690 3.91 3.93 4.14 2.38 2.68

720 3.47 3.64 3.84 2.21 2.49

750 3.14 3.41 3.59 2.07 2.33

780 2.89 3.21 3.38 1.94 2.19

810 2.68 3.03 3.20 1.84 2.07

840 2.50 2.88 3.04 1.75 1.97

870 2.36 2.75 2.90 1.67 1.88


Posteriormente, los datos obtenidos en la Tabla 30 se graficaron para obtener los hietogramas

de diseño como siguen a continuación:



88

0

10

20

30

40

50

30

12

0

21

0

30

0

39

0

48

0

57

0

66

0

75

0

84

0

93

0

10

20

Hietograma de precipitación T100 - Acacias

mm de precipitación por instante tiempo

0

20

40

60

30

90

15

0

21

0

27

0

33

0

39

0

45

0

51

0

57

0

63

0

69

0

75

0

81

0

87

0

Hietograma de precipitación T100 - Caño Hondo


0

20

40

60

80

30

90

15

0

21

0

27

0

33

0

39

0

45

0

51

0

57

0

63

0

69

0

75

0

81

0

87

0

Hietograma de precipitación T100 - El Toro


0

10

20

30

40

50

30

90

15

0

21

0

27

0

33

0

39

0

45

0

51

0

57

0

63

0

69

0

75

0

81

0

87

0

Hietograma de precipitación T100 - Ojo de Agua


0

10

20

30

40

30

90

15

0

21

0

27

0

33

0

39

0

45

0

51

0

57

0

63

0

69

0

75

0

81

0

87

0

Hietograma de precipitación T100 - Guamal


Gráfica 6. Hietogramas generados para cada una de las estaciones pluviométricas de la zona de

estudio. Elaboración propia.



89

Polígonos de Thiessen

Para calcular el peso que tiene cada uno de los pluviómetros en el área de estudio, se trazó los

polígonos de Thiessen como se muestra en la Figura 14, y así se determinó los pesos de cada

estación en cada subcuenca. Los polígonos de Thiessen permite transformar la información de

precipitación máxima 24 horas puntual en información real, el cual consiste en asignar el valor

numérico para el grado de influencia o peso de cada estación sobre el área de estudio.

Como resultado del cálculo de los pesos de los pluviómetros que generan en cada subcuenca

tenemos la Tabla 31, y puede deducir que la estación pluviométrica Acacias tiene mayor peso en

la subcuenca del Río Acaciitas, que corresponde al 90.96%. Para la estación El Toro se evidencia

que tiene mayor influencia sobre las subcuencas 1 y subcuenca 3, correspondiente al 100%. La

estación Ojo de Agua presenta mayor peso en la subcuenca Caño Chichimene, correspondiente a

37.26%; la estación Caño Hondo tiene mayor peso en la subcuenca Quebrada El Playon con un

25.38% y la estación Guamal presenta mayor peso en la subcuenca Caño Laureles con un 80.13%.

Tabla 31. Pesos para los pluviómetros por cada subcuenca.

Subcuenca P. Acacias (%) P. El Toro (%) P. Ojo de

Agua (%)

P. Caño Hondo

(%)

P. Guamal (%)

Río Acaciitas 90.96 9.12

Río Acacias 32.23 46.74 5.70 6.25 9.08

Caño Santa Barbara 70.20 29.79

Caño La Unión 81.87 7.78 10.33

Río Orotoy 0.05 32.39 12.96 54.59

Caño Laureles 19.81 80.13

Subcuenca 1 100

Quebrada El Playón 74.56 25.38

Caño Chichimene 17.40 45.33 37.26

Subcuenca 3 100




90

Figura 14. Polígonos de Thiessen para la cuenca del Río Acacias con 5 estaciones.



91

Simulación del Hidrograma de Diseño

Para la simulación hidrológica con HEC-HMS se definió como tiempo de simulación de la

tormenta el periodo comprendido entre 01 de enero de 2000 a las 00:00 horas y 02 de enero de

2000 a las 22:30 horas, el cual debe ser mayor al tiempo de concentración ya calculado.

Una vez realizada la simulación hidrológica con HEC-HMS, se obtuvo los resultados de

precipitación máxima (mm), descarga pico dada en (m3/s), volumen dado en (mm) para cada una

de las subcuencas, que se muestran en la Tabla 32. De acuerdo a estos resultados, en el punto de

salida de la cuenca (Sink-1) se genera una descarga pico de 432 m3/s, y el volumen de descarga

para toda la cuenca es de 45.38 mm.

Tabla 32. Resumen Global de la simulación hidrológica para un período de retorno de 100 años

Elemento

Hidrológico

Área

Drenaje

(Km2)

Precipitación

Max (mm)

Descarga

Pico (m3/s) Tiempo pico

Volumen

(mm)

Río Orotoy 190.10 143.07 207.4 01ene2000, 15:30 47.65

Quebrada El Playón 16.92 200.19 82.1 01ene2000, 10:15 106.93

Río Acaciitas 8.89 162.89 48.6 01ene2000, 09:30 92.39

Caño Laureles 18.03 151.78 44.8 01ene2000, 10:15 49.24

Caño La Unión 17.30 158.82 41.3 01ene2000, 10:30 56.61

Caño Chichimene 236.60 143.63 211.5 01ene2000, 18:15 46.48

Subcuenca 1 16.20 135.81 15.0 01ene2000, 12:00 33.94

Santa Bárbara 78.80 139.10 81.5 01ene2000, 17:30 55.96

Subcuenca 3 15.90 135.81 36.6 01ene2000, 08:30 38.3

Río Acacias 332.50 147.74 297.2 01ene2000, 18:15 47.77

Salida de la Cuenca 931.24 432 02ene2000, 08:45 45.38

Fuente. Resultados de la simulación hidráulica en HEC-HMS.



92

Gráfica 7. Hidrograma de salida para la cuenca del Río Acacias.

Para observar los resultados arrojados por el modelo HEC-HMS, para cada una de las

subcuencas en un período de retorno de 100 años, se obtuvieron las descargas pico o caudales

máximos y las precipitaciones dadas según la Tabla 32, representadas en las Gráfica 13,Gráfica

14, Gráfica 15, Gráfica 16, Gráfica 17, Gráfica 18, Gráfica 19 y Gráfica 8, para cada una de

las subcuencas (ver Anexo 2).

El caudal máximo es proporcional al tamaño de las subcuencas, de modo que las subcuencas

que tienen un caudal específico menor son las que tienen mayor pérdida al generar el

escurrimiento. De esta manera, podemos observar que la subcuenca con mayor área,

correspondiente al Río Acacías, genera una descarga pico de 297.2 m3/s, evidenciando una menor

perdida de precipitación en el proceso.



93

Gráfica 8. Hidrograma para la subcuenca Río Acacias

4.4 MODELACIÓN HIDRÁULICA DE LA CUENCA.

4.4.1. Geometría del cauce

Como punto de partida, se trazó las secciones trasversales para el cauce principal del Río

Acacías, con la herramienta HEC-GeoRas de ArcGis, que permitió crear los archivos

intercambiables para la simulación hidráulica con la herramienta HEC-RAS. Como resultado de

este proceso, se presenta el trazado de las secciones transversales del cauce cada 200 metros como

se muestra en la Mapa 6 y los algunos perfiles de la zona baja, media y alta del Río Acacias, que

se observan en la Gráfica 9, Gráfica 10 y Gráfica 11. (Para ver la totalidad de las secciones

transversales ver Anexo 3).



94

Mapa 6. Secciones Transversales para el Río Acacias



95

Gráfica 9. Sección Transversal en la zona alta del Río Acacias.



96

Gráfica 10. Sección Transversal en la zona media del Río Acacias.



97

Gráfica 11. Sección transversal de la zona baja del Río Acacias.



98

Una vez trazadas las secciones transversales con su topología e informacion de elevación, se

crearon los archivos de intercambio que son leidos por HEC-RAS.

Se calculo el coeficiente de rugosidad n de Manning mediante el metodo de Cowan, obteniendo

como resultado un valor de 0.053, determinido por el material del fondo del cauce que para el

caso es grava gruesa, presentando irregularidades moderadas del fondo del cauce, cambio

ocasional de las secciones transversales, y con vegetacion media a lo largo del mismo, como se

observa en la Tabla 33.



99

Tabla 33. Calculo del coeficiente de rugosidad n Manning

Factor Descripcion del

Factor

Valor

recomentado

de n

Valor

determinado

Fotografias a lo largo del cauce, tomadas de

Google Earth.

Material del

fondo del cauce Grava gruesa 0.028

1n = 0.028

Irregularidad

del fondo del

cauce

Irregularidades

moderadas 0.010

2n = 0.010

Cambio de

secciones

transversales

Ocasional 0.005 3

n = 0.005

Obstrucciones o

grandes

bloques en el

cauce

Ninguno 0.000 4

n = 0.000

Vegetación en

el cauce Media 0.010-0.020

5n = 0.010

Meandros y

trenzas Menores 0.00

6n = 0.00

coeficiente de rugosidad n de Manning n = 0.053

Fuente: Elaboración propia.



100

4.4.2. Condiciones de contorno

Como paso siguiente al ingreso de los datos geometricos, en HEC-RAS, se registraron los datos

de flujo que requiere el modelo, que consistio en:

Numero de perfiles: 1, debido a que corresponde a un caudal maximo calculado con la

herramienta HEC-HMS, y un periodo de retorno de 100 años.

Los datos de flujo (caudal): de acuerdo al modelo hidrologico de la cuenca, tomamos el

caudal calculado de 432 m3/s para un periodo de retorno de 100 años.

Las condiciones límite del río: se tomo las condiciones de limites de aguas abajo por ser

un analisis de flujo subcrítico.

Con las condiciones anteríores, se creo un plan, que permitio correr la simulacion hidráulica del

cauce, donde se importo el archivo con los datos geometricos y los datos hidraulicos del cauce.

Como resultado final, tenemos en la Gráfica 12, el cual se puede observar que la relacion

Caudal Pico y Elevacion del cauces es directamene proporcional.

Gráfica 12. Relación Caudal Pico – Elevación.



101

4.4.3. Generación de cartografía de zonas susceptibles inundación

En la Figura 15, se muestra el perfil de la lámina de agua generadas a partir de la simulación

hidráulica del cauce, información que luego se exporto y se procesó con la herramienta SIG, y de

esta manera, se generó las zonas susceptibles de inundación.

Como resultado final se obtienen las zonas susceptibles de inundación que se generan en una

escala 1:125.000, como se muestra a continuación:



102

Mapa 7. Resultado final de las zonas susceptibles de inundación



103

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se integraron el modelo hidrológico y el modelo hidráulico con las herramientas SIG

obteniendo el mapa de áreas susceptibles de inundación mostrado anteriormente, en el cual se

puede identificar las zonas susceptibles de inundación de acuerdo a los parámetros establecidos

para el proyecto. La identificación de las zonas susceptibles de inundación sirve como herramienta

para la formulación de los planes de ordenamiento territorial de los municipios que están ubicados

en la cuenca del Río Acacias, también son utilizados como insumo para el análisis de

vulnerabilidad y riesgo por inundaciones fluviales.

A través de la manipulación de los datos para el cálculo de las características topográficas y el

análisis del terreno de la cuenca del Río Acacías y la integración de las herramientas SIG HEC-

GeoHMS y HEC-GeoRAS se pudieron generar los archivos de intercambio de datos de los

modelos, los cuales proporcionan información de entrada al modelo hidrológico e hidráulico que

permitieron visualizar el resultado de las zonas susceptibles de inundación a través del SIG.

Se logró determinar y delimitar el modelo hidrológico de la cuenca del Río Acacias a través del

DTM; haciendo uso de las relaciones matemáticas que describen los procesos físicos, se

obtuvieron las características morfométricas de la cuenca. Debido a que la zona es

predominantemente plana, es recomendable utilizar modelos de elevación digital de mayor

resolución espacial, aunque con un mayor costo de adquisición de la información, ofrece un

análisis potencial para aplicaciones de hidrología y cartografía de riesgos.

Se realizó el análisis hidrológico de la cuenca utilizando el método SCS y el modelo hidrológico

HEC-HMS, donde se definió el modelo de la cuenca, el modelo meteorológico, y las

especificaciones de control. Debido a que la cuenca no cuenta con datos de caudal, fue necesario

utilizar datos de precipitación máxima 24 horas y definir las curvas de IDF que sirvieron de insumo

para generar el hietograma correspondiente, y así poder calcular el caudal pico. Como resultado

final de la simulación hidrológica, se obtuvo un caudal pico de 432 m3/s y un volumen de 45.38

mm que se utilizaron como datos iniciales para el modelo hidráulico.



104

Se generó la simulación hidráulica para la delimitación de las áreas susceptibles de inundación

a escala 1:125.000 aplicando la herramienta HEC-RAS, se inició con el trazado de la geometría

del cauce del Rio Acacias a través de las secciones trasversales, se introdujo al modelo hidráulico

el caudal simulado con el modelo hidrológico, para calcular los niveles de agua, las profundidades

de flujo y las velocidades del mismo en cada sección transversal y de esta manera se pudo

visualizar las láminas de agua con ayuda de la herramienta SIG.



105

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107

7. ANEXOS

Anexo 1. Prueba de bondad de ajuste de Kolmogorov Smirnov para las estaciones Acacias,

Guamal, El Toro, Caño Hondo y Ojo de Agua.

m xm Fo(xm) F(xm) |Fo(xm)-F(xm)| F(xm) |Fo(xm)-F(xm)|2 F(Xm) |Fo(xm)-F(xm)|3 F(xm) |Fo(xm)-F(xm)|4 F(xm) |Fo(xm)-F(xm)|5

(m³/s) Normal Normal LogNormal Log-Normal Pearson III Pearson III LogPearson III LogPearson III Gumbel Gumbel

1 170 0.957 0.997 0.041 0.996 0.040 0.978 0.022 0.982 0.026 0.971 0.015

2 164 0.913 0.991 0.078 0.990 0.077 0.967 0.054 0.971 0.058 0.955 0.042

3 136 0.870 0.649 0.221 0.675 0.194 0.752 0.117 0.720 0.150 0.676 0.194

4 136 0.826 0.649 0.178 0.675 0.151 0.752 0.074 0.720 0.106 0.676 0.150

5 135 0.783 0.622 0.161 0.648 0.134 0.734 0.049 0.698 0.085 0.655 0.128

6 135 0.739 0.622 0.117 0.648 0.091 0.734 0.005 0.698 0.041 0.655 0.084

7 135 0.696 0.622 0.074 0.648 0.047 0.734 0.038 0.698 0.002 0.655 0.041

8 135 0.652 0.622 0.030 0.648 0.004 0.734 0.082 0.698 0.046 0.655 0.003

9 131 0.609 0.510 0.098 0.532 0.077 0.646 0.037 0.597 0.012 0.563 0.046

10 130 0.565 0.482 0.083 0.501 0.064 0.620 0.054 0.568 0.003 0.538 0.027

11 130 0.522 0.482 0.040 0.501 0.021 0.620 0.098 0.568 0.046 0.538 0.016

12 130 0.478 0.482 0.004 0.501 0.023 0.620 0.141 0.568 0.090 0.538 0.060

13 128 0.435 0.426 0.009 0.439 0.005 0.561 0.126 0.506 0.071 0.486 0.051

14 126 0.391 0.371 0.020 0.378 0.013 0.494 0.102 0.440 0.048 0.431 0.040

15 125 0.348 0.344 0.004 0.348 0.001 0.456 0.108 0.405 0.057 0.403 0.055

16 125 0.304 0.344 0.040 0.348 0.044 0.456 0.152 0.405 0.101 0.403 0.099

17 123 0.261 0.294 0.033 0.291 0.030 0.372 0.112 0.334 0.073 0.347 0.086

18 123 0.217 0.294 0.076 0.291 0.073 0.372 0.155 0.334 0.117 0.347 0.130

19 118 0.174 0.185 0.011 0.167 0.007 0.103 0.071 0.162 0.012 0.212 0.038

20 117 0.130 0.166 0.036 0.146 0.016 0.036 0.094 0.132 0.001 0.187 0.057

21 115 0.087 0.133 0.046 0.110 0.023 0.000 0.087 0.079 0.008 0.142 0.055

22 107 0.043 0.046 0.003 0.026 0.018 0.000 0.043 0.000 0.043 0.027 0.016

Número de datos = 22

Valor crítico d = 0.28093PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN KOLMOGOROV-SMIRNOV - ESTACIÓN ACACIAS



108

Valor crítico d = 0.280934



1 225 0.957 0.999 0.043 0.998 0.042 0.981 0.024 0.988 0.032 0.982 0.026

2 179 0.913 0.930 0.017 0.938 0.025 0.897 0.016 0.920 0.007 0.886 0.027

3 170 0.870 0.870 0.001 0.890 0.020 0.858 0.012 0.881 0.011 0.839 0.031

4 160 0.826 0.771 0.055 0.806 0.020 0.796 0.030 0.816 0.010 0.767 0.059

5 160 0.783 0.771 0.011 0.806 0.023 0.796 0.013 0.816 0.033 0.767 0.016

6 142 0.739 0.521 0.218 0.558 0.181 0.609 0.131 0.611 0.128 0.572 0.167

7 136 0.696 0.429 0.266 0.455 0.241 0.514 0.182 0.512 0.184 0.489 0.207

8 136 0.652 0.429 0.223 0.455 0.198 0.514 0.139 0.512 0.141 0.489 0.163

9 136 0.609 0.429 0.179 0.455 0.154 0.514 0.095 0.512 0.097 0.489 0.120

10 135 0.565 0.414 0.151 0.437 0.128 0.496 0.070 0.494 0.072 0.475 0.091

11 135 0.522 0.414 0.107 0.437 0.085 0.496 0.026 0.494 0.028 0.475 0.047

12 135 0.478 0.414 0.064 0.437 0.041 0.496 0.017 0.494 0.015 0.475 0.004

13 135 0.435 0.414 0.020 0.437 0.002 0.496 0.061 0.494 0.059 0.475 0.040

14 135 0.391 0.414 0.023 0.437 0.046 0.496 0.104 0.494 0.102 0.475 0.083

15 130 0.348 0.341 0.006 0.350 0.002 0.396 0.048 0.399 0.051 0.400 0.052

16 130 0.304 0.341 0.037 0.350 0.046 0.396 0.091 0.399 0.095 0.400 0.096

17 130 0.261 0.341 0.081 0.350 0.089 0.396 0.135 0.399 0.138 0.400 0.139

18 130 0.217 0.341 0.124 0.350 0.133 0.396 0.178 0.399 0.182 0.400 0.183

19 120 0.174 0.214 0.040 0.193 0.019 0.132 0.042 0.202 0.029 0.250 0.076

20 120 0.130 0.214 0.084 0.193 0.063 0.132 0.002 0.202 0.072 0.250 0.120

21 120 0.087 0.214 0.127 0.193 0.106 0.132 0.045 0.202 0.115 0.250 0.163

22 95 0.043 0.040 0.004 0.012 0.032 0.000 0.043 0.000 0.043 0.020 0.023

PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN KOLMOGOROV-SMIRNOV - ESTACIÓN CAÑO HONDO


significacia = 0.05



109




1 234.25 0.957 0.997 0.040 0.994 0.038 0.977 0.021 0.977 0.021 0.970 0.013

2 211.8 0.913 0.978 0.065 0.976 0.063 0.950 0.036 0.953 0.040 0.934 0.021

3 182.2 0.870 0.850 0.019 0.875 0.006 0.858 0.012 0.871 0.002 0.824 0.046

4 180 0.826 0.833 0.007 0.861 0.035 0.847 0.021 0.861 0.035 0.811 0.015

5 178.1 0.783 0.817 0.034 0.847 0.065 0.837 0.054 0.851 0.068 0.800 0.017

6 163.8 0.739 0.668 0.071 0.713 0.026 0.737 0.002 0.753 0.013 0.691 0.049

7 163 0.696 0.658 0.037 0.704 0.008 0.730 0.034 0.745 0.050 0.683 0.012

8 160 0.652 0.622 0.031 0.667 0.015 0.702 0.050 0.717 0.065 0.655 0.003

9 145 0.609 0.428 0.181 0.455 0.153 0.523 0.085 0.527 0.081 0.488 0.121

10 138 0.565 0.340 0.225 0.350 0.215 0.414 0.151 0.411 0.154 0.399 0.166

11 135 0.522 0.305 0.217 0.306 0.216 0.363 0.159 0.357 0.165 0.360 0.162

12 135 0.478 0.305 0.173 0.306 0.172 0.363 0.115 0.357 0.122 0.360 0.118

13 135 0.435 0.305 0.130 0.306 0.129 0.363 0.072 0.357 0.078 0.360 0.075

14 135 0.391 0.305 0.086 0.306 0.085 0.363 0.028 0.357 0.035 0.360 0.031

15 133 0.348 0.283 0.065 0.278 0.070 0.327 0.021 0.320 0.028 0.334 0.014

16 131 0.304 0.261 0.043 0.250 0.054 0.290 0.014 0.282 0.022 0.309 0.004

17 130 0.261 0.250 0.010 0.237 0.024 0.271 0.011 0.264 0.003 0.296 0.035

18 130 0.217 0.250 0.033 0.237 0.020 0.271 0.054 0.264 0.046 0.296 0.078

19 127 0.174 0.220 0.046 0.199 0.025 0.214 0.040 0.208 0.035 0.258 0.084

20 125 0.130 0.201 0.071 0.176 0.045 0.176 0.046 0.173 0.042 0.234 0.103

21 120 0.087 0.158 0.071 0.123 0.036 0.083 0.004 0.093 0.006 0.177 0.090

22 120 0.043 0.158 0.115 0.123 0.080 0.083 0.040 0.093 0.050 0.177 0.133


PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN KOLMOGOROV-SMIRNOV - ESTACIÓN EL TORO

significacia = 0.05



110




1 160 0.957 0.951 0.005 0.941 0.015 0.930 0.027 0.964 0.008 0.905 0.051

2 158 0.913 0.935 0.022 0.926 0.013 0.917 0.004 0.947 0.034 0.891 0.022

3 150 0.870 0.830 0.040 0.829 0.040 0.845 0.024 0.825 0.044 0.809 0.061

4 150 0.826 0.830 0.003 0.829 0.003 0.845 0.019 0.825 0.001 0.809 0.017

5 150 0.783 0.830 0.047 0.829 0.047 0.845 0.063 0.825 0.043 0.809 0.026

6 146 0.739 0.749 0.010 0.756 0.017 0.791 0.052 0.734 0.006 0.750 0.011

7 140 0.696 0.598 0.098 0.615 0.081 0.678 0.018 0.572 0.123 0.636 0.060

8 140 0.652 0.598 0.055 0.615 0.037 0.678 0.026 0.572 0.080 0.636 0.016

9 140 0.609 0.598 0.011 0.615 0.006 0.678 0.069 0.572 0.036 0.636 0.027

10 140 0.565 0.598 0.032 0.615 0.050 0.678 0.113 0.572 0.007 0.636 0.071

11 140 0.522 0.598 0.076 0.615 0.093 0.678 0.156 0.572 0.051 0.636 0.114

12 140 0.478 0.598 0.119 0.615 0.137 0.678 0.200 0.572 0.094 0.636 0.158

13 137 0.435 0.514 0.079 0.534 0.100 0.605 0.170 0.489 0.054 0.566 0.132

14 137 0.391 0.514 0.123 0.534 0.143 0.605 0.213 0.489 0.097 0.566 0.175

15 136 0.348 0.486 0.138 0.506 0.159 0.577 0.230 0.461 0.113 0.542 0.194

16 135 0.304 0.458 0.154 0.478 0.174 0.549 0.245 0.434 0.130 0.516 0.212

17 130 0.261 0.323 0.062 0.339 0.079 0.388 0.127 0.308 0.047 0.380 0.119

18 120 0.217 0.122 0.095 0.119 0.098 0.048 0.169 0.127 0.090 0.127 0.091

19 120 0.174 0.122 0.052 0.119 0.054 0.048 0.126 0.127 0.047 0.127 0.047

20 113 0.130 0.049 0.082 0.040 0.090 0.000 0.130 0.058 0.072 0.030 0.101

21 111 0.087 0.036 0.051 0.027 0.060 0.000 0.087 0.045 0.042 0.017 0.070

22 110 0.043 0.031 0.013 0.022 0.021 0.000 0.043 0.040 0.004 0.012 0.031


PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN KOLMOGOROV-SMIRNOV - ESTACIÓN OJO DE AGUA

significacia = 0.05



111



1 140 0.957 0.813 0.143 0.804 0.153 0.849 0.108 0.813 0.144 0.797 0.159

2 140 0.913 0.813 0.100 0.804 0.110 0.849 0.064 0.813 0.100 0.797 0.116

3 140 0.870 0.813 0.056 0.804 0.066 0.849 0.021 0.813 0.057 0.797 0.072

4 140 0.826 0.813 0.013 0.804 0.023 0.849 0.022 0.813 0.013 0.797 0.029

5 140 0.783 0.813 0.031 0.804 0.021 0.849 0.066 0.813 0.030 0.797 0.014

6 136 0.739 0.725 0.014 0.726 0.013 0.794 0.055 0.673 0.066 0.733 0.006

7 135 0.696 0.701 0.005 0.704 0.008 0.778 0.082 0.639 0.057 0.715 0.019

8 135 0.652 0.701 0.048 0.704 0.052 0.778 0.126 0.639 0.013 0.715 0.063

9 135 0.609 0.701 0.092 0.704 0.095 0.778 0.169 0.639 0.030 0.715 0.106

10 135 0.565 0.701 0.135 0.704 0.139 0.778 0.213 0.639 0.074 0.715 0.150

11 135 0.522 0.701 0.179 0.704 0.182 0.778 0.256 0.639 0.117 0.715 0.193

12 133 0.478 0.648 0.170 0.657 0.179 0.742 0.263 0.572 0.094 0.676 0.197

13 132 0.435 0.621 0.186 0.633 0.198 0.722 0.287 0.540 0.105 0.654 0.220

14 130 0.391 0.564 0.173 0.581 0.190 0.678 0.286 0.479 0.087 0.609 0.218

15 130 0.348 0.564 0.217 0.581 0.234 0.678 0.330 0.479 0.131 0.609 0.261

16 126 0.304 0.449 0.144 0.473 0.168 0.571 0.266 0.370 0.066 0.507 0.203

17 120 0.261 0.286 0.025 0.310 0.049 0.359 0.098 0.242 0.018 0.338 0.077

18 115 0.217 0.176 0.041 0.193 0.025 0.145 0.073 0.165 0.052 0.201 0.016

19 110 0.174 0.098 0.076 0.104 0.070 0.000 0.174 0.110 0.064 0.093 0.081

20 108 0.130 0.075 0.055 0.078 0.052 0.000 0.130 0.093 0.038 0.062 0.068

21 106 0.087 0.057 0.030 0.057 0.030 0.000 0.087 0.078 0.009 0.039 0.048

22 90 0.043 0.003 0.040 0.001 0.042 0.000 0.043 0.017 0.027 0.000 0.043


PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN KOLMOGOROV-SMIRNOV - ESTACIÓN GUAMAL

significacia = 0.05




112

Anexos 2. Hidrogramas de la tormenta de Diseño para subcuenca en un periodo de retorno de

100 años.

Gráfica 13. Hidrograma para la subcuenca del Río Orotoy.



113

Gráfica 14. Hidrograma para la subcuenca del Quebrada El Playon.



114

Gráfica 15. Hidrograma para la subcuenca del Río Acaciitas.



115

Gráfica 16. Hidrograma para la subcuenca Caño Laureles.



116

Gráfica 17. Hidrograma para la subcuenca Caño La Unión.



117

Gráfica 18. Hidrograma para la subcuenca Caño Chichimene.



118

Gráfica 19. Hidrograma para la subcuenca Santa Bárbara.

Anexo 3. Secciones transversales del Río Acacias calculadas cada 200 metros. Este anexo se

encuentra en formato digital debido a su gran extensión en número de páginas.

Anexo 4. Perfil para la lámina de agua generada a partir de la simulación hidráulica.



119

Figura 15. Perfil para la lámina de agua generada a partir de la simulación hidráulica

integraciÓn de herramientas sig con modelos …

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