I. Introducción. Figura 1. Ubicación de las tres cuencas. III. Objetivos

Transcripción

1 Estimación de los caudales generados por el evento de lluvia suscitado entre el 5 y 6 de agosto del 2015, en las cuencas Sumaché, Río Túnico y El Sauce M.Sc. Ing. Walter Arnoldo Bardales Espinoza I. Introducción La implementación del modelo hidrológico para estimar el caudal máximo registrado en las cuencas El Sauce, Túnico y Sumaché el día 6 de agosto de 2015, para ello se utilizó la metodología de Soil Conservation Service (SCS), el hietograma de la Estación de El Estor (Donada al INSIVUMEH por Cruz Roja) y el software Hec- HMS. II. Ubicación del área de estudio Las tres cuencas pertenecen a la cuenca de Río Dulce- Polochic, estas se encuentran dentro del Departamento de Izabal y pertenecen al municipio de El Estor. 1 Figura 1. Ubicación de las tres cuencas III. Objetivos Caracterización del evento de lluvia del 5 de agosto de 2015 y la estimación de los caudales máximos generados. Caracterización del evento de lluvia Caracterización morfométrica de las tres cuencas. Describir las características biofísicas de las cuencas Estimar los hidrogramas y caudales máximos generados por el evento meteorológico.

2 IV. Metodología La evaluación hidrológica fue realizada mediante la metodología Soil Conservation Service (SCS), esta metodología permite la generación de hidrogramas de caudales utilizando el concepto de hidrograma unitario. Se calcularon los hidrogramas del evento para la lluvia ocurrida entre el 5 y 6 de agosto de 2015, estos hidrogramas se trabajaron para el área de las tres cuencas. Para la estimación de los caudales máximos de las tres cuencas, se utilizó la siguiente información: Modelo de elevación digital (Fuente: MAGA, 2006; Pixel 15 por 15 m) Taxonomía de suelos (Fuente: MAGA, 2001) Series de suelos (Fuente: MAGA, 2001) Uso de la Tierra (Fuente: MAGA, 2010; Pixel 25 m por 25 m ) Hietograma discretizados a 15, 30 minutos y una hora de la estación El Estor (Fuente: INSIVUMEH, 2015). Datos de lluvia pluviométrica de las estaciones de Santa María Cahabón, Panzos, Las Vegas y Mariscos (Fuente: INSIVUMEH, 2015). Los parámetros necesarios para el desarrollo de hidrogramas de escorrentía por el método SCS fueron: El área de las microcuencas, longitud de los cauces principales, la pendiente media del cauce y de la cuenca, hietograma para el evento, el uso de la Tierra, textura de suelo, el número de curva (CN), el tiempo de concentración (Tc) y retardo (Tlag). 2 Mediante la delimitación de la microcuenca y el modelo de elevación digital, se determinó: el área de la cuenca, la longitud del cauce principal, la pendiente media del cauce y de la cuenca. Los valores de CN calculados para este estudio, son representativos de las condiciones de uso de la tierra, Texturas del suelo y antecedentes de humedad tipo II en las tres cuencas. Después fueron ajustados para condiciones de suelos saturados con la siguiente ecuación: CN (III) = 23 CN(II) CN(II) La estimación de los caudales generados por el evento de lluvia de las tres cuencas, se realizó bajo el hidrograma unitarios SCS.

3 V. Resultados 5.1.Caracterización del evento de lluvia El evento de lluvia inició a las 23:00 del día 5 de agosto y finalizó a las 3:30 del 6 de agosto, la intensidad máxima fue de 131 mm/h la cual se dio a la 1:00 del día 6 de agosto con una discretización de 15 minutos. La máxima intensidad del evento discretizado a 30 minutos se alcanzó a los 150 minutos de haber iniciado el evento, siendo de 78.4 mm/h, la intensidad máxima del evento discretizado a una hora fue de 64.8 mm/h y se alcanzó a los 180 minutos de haber iniciado el evento. Cuadro 1. Discretización del evento de lluvia Fecha y hora Tiempo Lluvia Discretización del evento (minutos) acumulada 15 min 30 min 1 hora Ago :00PM Ago :15PM Ago :30PM Ago :45PM Ago :00AM Ago :15AM Ago :30AM Ago :45AM Ago :00AM Ago :15AM Ago :30AM Ago :45AM Ago :00AM Ago :15AM Ago :30AM Ago :45AM Ago :00AM Ago :15AM Ago :30AM Ago :45AM Ago :00AM Ago :15AM Ago :30AM Ago :45AM Ago :00AM Fuente: Elaboración propia. 3

4 Figura 2. Discretización del evento a cada 15 minutos 4 Figura 3. Discretización del evento a cada 30 minutos Figura 4. Discretización del evento a cada hora

5 En la figura 5 se observa que la mayor cantidad de lluvia se concentró en el Estor, donde la estación registro mm durante el evento. 5 Figura 5. Distribución espacial del evento de lluvia. En el siguiente cuadro se muestra la lluvia registrada en los últimos 10 días, donde se aprecian acumulados de lluvia considerables, condición que favorece a que exista suficiente humedad en los suelos, casi al punto de encontrarse saturados. Cuadro 2. Lluvia diaria registrada en la red de climática del área de estudio Julio Agosto longitud latitud No. Estación DIA 27 DIA 28 DIA 29 DIA 30 DIA 31 DIA 1 DIA 2 DIA 3 DIA 4 DIA 5 Acumulado 1 El Estor, Izabal Las Vegas, Livinston, Izabal Mariscos, Los Amates, Izabal Panzos, Alta Verapaz Teléman, Panzos, Alta Verapaz Santa María Cahabón, Alta Verapaz Puerto Barrios, Izabal Cobán, Alta Verapaz La Unión, Zacapa Chilasco, Salamá, Baja Verapaz El Pato, Sayaxché, Petén Fuente: INSIVUMEH, 2015.

6 6 Figura 6. Distribución de los acumulados de lluvia en 10 días, dentro del área de influencia. 5.2 Cuenca Sumaché Caracterización morfométrica La cuenca tiene un perímetro de 75 Km y un área de Km 2, el cauce principal tiene una longitud de Km. La pendiente media de la cuenca es de 33.2%, la pendiente media del cauce principal es de 20.6% estos dos parámetros nos dan la pauta de un relieve escarpado que favorecen la escorrentía. La elevación mínima se encuentra en el punto de aforo, siendo esta de 1 msnm y la elevación máxima dentro de la cuenca es de 897 msnm. El tiempo de concentración de la cuenca fue de 290 minutos y el de retardo de 175 minutos, esto muestra una respuesta hidrológica rápida.

7 5.2.2 Características biofísicas Serie de suelos La cuenca cuenta con cuatro tipos de suelos, estos se muestra en el siguiente cuadro: Cuadro 3. Series de suelos presentes en la cuenca. Símbolo Serie Grupo hidrológico Km 2 % Cha Chacalté C Sh Sebach C Gl Guapinol C SA Suelos Aluviales B Total Fuente: MAGA, Uso de la tierra El uso de la tierra de la cuenca se presenta en el cuadro 4. Cuadro 4. Uso de la tierra Categoría Área (Km2) Porcentaje Cultivos Bosques Urbano Pastos Playas Total Fuente: MAGA, Parámetros del modelo hidrológico Curva número El número de curva para la cuenca se ajustó para un suelo con humedad saturada, siendo el valor ponderado de CN de 77. Cuadro 5. Curva número por categoría hidrológica de la cuenca. Uso del suelo CN Área (Km 2 ) CNi Cultivos Bosques Urbano Pastos Playas Total Fuente: Elaboración propia.

8 Hietograma e hidrograma El hietograma del evento discretizado a 15 minutos fue el que se utilizó en la modelación hidrológica, el programa Hec-HMS, debido a la incerteza de la distribución espacial de lluvia se trabajó con dos escenarios, el primer escenario asume que la precipitación media es de 67.8 mm producto de la interpolación del registro del evento de lluvia. Y el segundo escenario asume como precipitación media la máxima registrada por la estación de El Estor siendo de mm durante el evento. Bajo este criterio, se estableció que la crecida en la cuenca Sumaché pudo encontrarse entre 178 a 488 m 3 /s. 8 Figura 7. Hietograma e Hidrograma de evento de lluvia de 67.8 mm Figura 8. Hietograma e Hidrograma de evento de lluvia de mm

9 5.3 Cuenca río Túnico Caracterización morfométrica La cuenca tiene un perímetro de 60 Km y un área de Km 2, el cauce principal tiene una longitud de 31 Km. La pendiente media de la cuenca es de 36%, la pendiente media del cauce principal es de 23.9 % estos dos parámetros nos dan la pauta de un relieve escarpado que favorecen la escorrentía. La elevación mínima se encuentra en el punto de aforo, siendo esta de 1 msnm y la elevación máxima dentro de la cuenca ésta en los 1008 msnm. El tiempo de concentración de la microcuenca fue de 210 minutos y el de retardo de 126 minutos, esto muestra una respuesta hidrológica rápida Características biofísicas Serie de suelos La cuenca cuenta con cuatro tipos de suelos, estos se muestra en el siguiente cuadro: Cuadro 6. Series de suelos presentes en la cuenca. Símbolo Serie Grupo hidrológico Km 2 % Cha Chacalté C Sh Sebach C Gl Guapinol C SA Suelos Aluviales B Total Fuente: MAGA, Uso de la tierra El uso de la tierra de la cuenca se presenta en el cuadro 7. Cuadro 7. Uso de la tierra de la cuenca Túnico. Categoría Área (Km2) Porcentaje Cultivos Bosques Urbano Pastos Playas Total Fuente: MAGA, 2010.

10 5.3.3 Parámetros del modelo hidrológico Curva número El número de curva para la cuenca se ajustó para un suelo con humedad saturada, siendo el valor ponderado de CN de 75. Cuadro 8. Curva número por categoría hidrológica de la cuenca. Uso del suelo CN Área (Km 2 ) CNi Cultivos Bosques Urbano Pastos Playas Total Fuente: Elaboración propia Hietograma e hidrograma El hietograma del evento discretizado a 15 minutos fue el que se utilizó en la modelación hidrológica, el programa Hec-HMS, debido a la incerteza de la distribución espacial de lluvia se trabajó con dos escenarios, el primer escenario asume que la precipitación media es de 78.2 mm producto de la interpolación del registro del evento de lluvia. Y el segundo escenario asume como precipitación media la máxima registrada por la estación de El Estor siendo de mm durante el evento. 10 Bajo este criterio, se estableció que la crecida en la cuenca del río Túnico pudo encontrarse entre 350 a 700 m 3 /s. Figura 7. Hietograma e Hidrograma del evento de lluvia de 78.2 mm

11 Figura 8. Hietograma e Hidrograma del evento de lluvia de mm 5.4 Cuenca El Sauce Caracterización morfométrica La cuenca tiene un perímetro de 139 Km y un área de Km 2, el cauce principal tiene una longitud de 59.8 Km. La pendiente media de la cuenca es de 42%, la pendiente media del cauce principal es de 23.7 % estos dos parámetros nos dan la pauta de un relieve escarpado que favorecen la escorrentía. La elevación mínima se encuentra en el punto de aforo, siendo esta de 1 msnm, y la elevación máxima dentro de la cuenca ésta en los 956 msnm. 11 El tiempo de concentración de la cuenca fue de 457 minutos y el de retardo de 275 minutos, esto muestra una respuesta hidrológica rápida Características biofísicas Serie de suelos La cuenca cuenta con cinco tipos de suelos, estos se muestra en el siguiente cuadro: Cuadro 9. Series de suelos presentes en la microcuenca. Símbolo Serie Grupo hidrológico Km 2 % Tm Tamahú B Sh Sebach C Gp Guapaca C Su Semuc C SA Suelos Aluviales B Total Fuente: MAGA, 2001.

12 Uso de la tierra El uso de la tierra de la cuenca se presenta en el cuadro 10. Cuadro 10. Uso de la tierra de la cuenca. Categoría Área (Km2) Porcentaje Cultivos Bosques Urbano Playas Pastos Total Fuente: MAGA, Parámetros del modelo hidrológico Curva número El número de curva para la cuenca se ajustó para un suelo con humedad saturada, siendo el valor ponderado de CN de 70. Cuadro 3. Curva número por categoría hidrológica de la cuenca. Categoría Área (Km2) Porcentaje CNi Cultivos Bosques Urbano Playas Pastos Total Fuente: Elaboración propia Hietograma e hidrograma El hietograma del evento discretizado a 15 minutos fue el que se utilizó en la modelación hidrológica, el programa Hec-HMS, debido a la incerteza de la distribución espacial de lluvia se trabajó con dos escenarios, el primer escenario asume que la precipitación media es de 93.4 mm producto de la interpolación del registro del evento de lluvia. Y El segundo escenario asume como precipitación media la máxima registrada por la estación de El Estor siendo de mm durante el evento. Bajo este criterio, se estableció que la crecida en la cuenca del río El Sauce pudo encontrarse entre 600 a 1200 m 3 /s.

13 Figura 7. Hietograma e Hidrograma del evento de lluvia de 93.4 mm Figura 8. Hietograma e Hidrograma del evento de lluvia de mm 13 VI. Conclusiones El evento de lluvia presento una intensidad máxima de 131 mm/h a la 1 de la mañana del 6 de agosto. La crecida en la cuenca de Sumaché pudo encontrarse entre 178 a 488 m 3 /s. La crecida en la cuenca de Túnico pudo encontrarse entre 350 a 700 m 3 /s. La crecida en la cuenca de El Sauce pudo encontrarse entre 600 a 1200 m 3 /s

14 VIII. Bibliografía 1. Chow, V.T Hidrología Aplicada. McGrawhill. Universidad de Illinois. Estados Unidos de América. 2. Herrera, I.I Manual de hidrología. Primera Edición. Facultad de Agronomía, universidad de San Carlos de Guatemala, 223 p. 3. INSIVUMEH (Instituto de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrología, GT) Estudio de intensidades de precipitación en la república de Guatemala. Guatemala, Ministerio de Comunicaciones, Infraestructura y Vivienda. s.p. 4. INSIVUMEH (Instituto de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrología, GT) Datos de lluvia del 5 de agosto. Guatemala, Ministerio de Comunicaciones, Infraestructura y Vivienda. 5. MAGA (Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación, GT) Modelo de elevación digital de la República de Guatemala. Pixel 15x15 m. 1 CD. 6. MAGA (Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación, GT) Uso de la tierra de la república de Guatemala. Guatemala. Pixel 25x25 m. Color. 1 CD MAGA (Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación, GT) Mapas temáticos digitales de la república de Guatemala. Guatemala. Esc. 1:250,000. Color. 1 CD. 8. Simmons, C; Tárano, JM; Pinto, JH Clasificación a nivel de reconocimiento de los suelos de la república de Guatemala. Guatemala, Instituto Agrícola Nacional p.