CARACTERIZACIÓN HISTÓRICA DE LAS SEQUÍAS EXTREMAS DEL RÍO TIRGUA EN EL ESTADO COJEDES

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1 Caracterización histórica e las sequías extremas el Río Tirgua en el Estao Cojees 101 CARACTERIZACIÓN HISTÓRICA DE LAS SEQUÍAS EXTREMAS DEL RÍO TIRGUA EN EL ESTADO COJEDES Historical characterization of the extreme roughts of the river Tirgua in the State Cojees (1) (2) () (1) Franklin Parees, Luís Rumbo, Eilberto Guevara y Nahir Carballo (1) Universia Nacional Experimental e los Llanos Occientales Ezequiel Zamora. Programa Ingeniería el Vicerrectorao e Infraestructura y Procesos Inustriales. San Carlos, Venezuela. franklinparees75@cantv.net (2) Empresa Regional Desarrollos Hiráulicos Cojees. San Carlos, Venezuela. () Escuela e Ingeniería Civil, Consejo e Desarrollo Científico y Humanístico. Universia e Carabobo, Valencia, Venezuela. eguevara@thor.uc.eu.ve RESUMEN Recibio: / Aceptao: La mayor parte el país fue afectaa por la severa sequía que ocurrió en el año 200. En ese momento se especuló que ese fenómeno ocasionó la reucción rástica el gasto meio el río Tirgua. Dao que los municipios San Carlos, Tinaco y Falcón el estao Cojees se abastecen e agua el referio río, esta investigación tuvo como objetivo evaluar las sequías extremas el río Tirgua. Fue una investigación e tipo retrospectiva y nivel exploratorio explicativo. Se tomó como base el gasto meio iario el río registrao en la estación hirométrica Paso Viboral urante el períoo 196/199. Se caracterizó la inámica fluvial por meio e los parámetros: meia, moa, meiana y esviación estánar. Se empleó el moelo Wiser a fin e eterminar la ocurrencia e períoos secos e 1 a 60 ías e uración. Se generó un moelo matemático e tipo exponencial a fin e estimar la ocurrencia e períoos secos e uración variable. Por último, se efectuó un análisis e uración-frecuencia e los cauales mínimos. Se encontró que el río Tirgua posee un caual meio e 1 ±12 m /s con una elevaa probabilia e ocurrencias e sequías e uración inferior a 15 ías continuos. El caual mínimo se relaciona con la uración (D) y el 0,105-0,925 períoo e retorno (T r) por meio el moelo: Q mín = 5,05.D.Tr, mientras que el número e períoos secos (n ) sigue un patrón en función e la uración () ao por: n = 411,22.e -0,568.. Se infiere que la sequía que experimentó el río Tirgua en el 200 fue un fenómeno inherente a la inámica propia el río, no obstante se sugiere el estuio e la perioicia e este tipo e evento. Palabras clave: sequía extrema, río Tirgua, gasto meio iario

2 102 Revista AGROLLANIA e Ciencia y Tecnología (1): 2006 SUMMARY The year 200 was characterize by the severe rought that affecte the most portion of the country. At that moment, it was believe that this phenomenon cause the rastic reuction of the mean flow of Tirgua River. As the river is the source of water supply for the municipalities San Carlos, Tinaco an Falcón, this research eals with the escription of the extreme roughts of the Tirgua River for the perio The basic information is the aily mean flows of the river at Paso Viboral ganging station. First statistical analysis of the flow recor was one; fining that mean value is 1 m /s an its stanar eviation is 12 m /s. The time series has strong tenency for the occurrence of ry perios. The Wiser moel was use to fin the behavior of ry perios for ifferent urations (from 1 to 60 ays). The minimum flow is relate 0,105-0,925 with the uration (D) an the perio of return (T r) as follows, Q mín = 5.05.D.Tr, while the number of ry perios (n) follows a pattern given by: n = e -0,568. as a function of uration (). Apparently the rought of 196 is only a phenomenon of stochastic occurrence. Nevertheless it is avisable to stuy the perioicity of that. Key wors: extreme rought, river Tirgua, flow meium aily

3 Caracterización histórica e las sequías extremas el Río Tirgua en el Estao Cojees 10 INTRODUCCIÓN La sequía es probablemente el esastre natural más severo que ocurre sobre nuestro planeta. Las causas e las sequías son variables, pero según Carrillo (1999) se pueen agrupar en sequías meteorológicas, sequías e ubicación geográfica, sequías orográficas y sequías antropogénicas. Las principales características e una sequía son comienzo, terminación, uración, magnitu, intensia y superficie afectaa. Carrillo (1999) sostiene que existen cuatro métoos para analizar sequías: ínices, empíricos, analíticos y e generación e atos. Dentro el análisis analítico e sequías asociaas a cauces superficiales se encuentra el análisis e cauales mínimos. En el análisis estaístico e cauales mínimos frecuentemente se toma como variable aleatoria a los valores e caual más pequeños entro e un intervalo eterminao (año, semestre o mes). Otras veces se suele escoger como eventos extremos al promeio mínimo e períoos mayores que un ía (Guevara, 1992). Ojea y Espinoza (1985) sostienen que existen otras maneras e aborar el estuio e los cauales mínimos iferentes a las señalaas con anterioria; la curva e uración y el análisis e frecuencia uración e los cauales mínimos. En este oren e ieas, Kiely (1999) menciona técnicas tales como: Curva e uración e caual: la cual es una gráfica generaa al contrastar el caual el río por las orenaas y el porcentaje e exceencia por las abscisas. El porcentaje e exceencia se refiere al porcentaje e tiempo que se excee una escarga aa. Caual meio iario: que es la meia e la escarga instantánea en un perioo e 24 horas. Caual meio iario anual: referio a la meia en un año e los cauales meios iarios. Caual e tiempo seco: que es el caual meio iario anual mínimo con un perioo e retorno seleccionao. Caual base: que es la contribución al cauce el agua subterránea. Caual e ía D: que es el caual meio en D ías consecutivos. Caual mínimo sostenio: que se efine como el caual meio más bajo que no se excee urante una uración aa. Caual mínimo: que es el mínimo caual observao en el perioo. El análisis e las sequías (períoos secos), se orienta a emostrar la persistencia e los eventos hirológicos y meteorológicos. La persistencia se refiere a la tenencia e que un períoo seco (año, ía, entre otros) sea seguio por otro seco y que un períoo húmeo ocurra espués e otro húmeo, e acuero a un comportamiento similar al e cualquier variable aleatoria. El moelo Wiser, según Guevara (1992), es una valiosa herramienta para el análisis e sequías; éste asume que la probabilia e que, por ejemplo, un ía seco siga a otro seco, es constante. Es ecir, caa realización es epeniente sólo e la realización inmeiatamente anterior, aemás e ser constante. Esta

4 l 104 Revista AGROLLANIA e Ciencia y Tecnología Vol. : acepclon fuertemente simplificaa conuce a una caena e Marcov homogénea y estacionaria. Ahonano, Guevara (2004) señala que para el análisis el régimen e los cauales ecológicos o e estiaje existen cuatro moelos generales, cuya aplicabilia epene el objetivo que se busca; moelos probabilísticos para el análisis e frecuencia e los cauales o niveles mínimos, moelos probabilísticos para eterminar la ocurrencia e perioos e estiaje para iferentes uraciones, moelos para eterminar persistencia e un valor e caual o nivel eterminao y moelos cualitativos que escriben la ocurrencia e los estiajes en conexión con fenómenos globales. Durante el año 200 los estragos ocasionaos por las sequías en Venezuela fueron alarmantes. Una larga caena e fenómenos climatológicos acaecios en Suamérica puso en relieve la vulnerabilia el abastecimiento e agua a varias regiones el país; la merma hírica e importantes embalses, la reucción el gasto en múltiples ríos e la región llanera, y la ocurrencia e una ola e calor inusualmente alta se conjugaron para alarmar a los venezolanos. En el caso el estao Cojees, los municipios Falcón, San Carlos, Tinaco y Macapo fueron los más afectaos. Dao que el río Tirgua presentó una isminución importante e su caual en este perioo, surgió la apremiante necesia e evaluar la inámica e las sequías el referio río a fin e comprener la evolución histórica e este tipo e eventos. MATERIALES Y MÉTODOS Caracterización fisiográfica e la zona e estuio Ubicación: la cuenca el río Tirgua está ubicaa al norocciente el país, abarcano porciones importantes e los estaos: Yaracuy, Carabobo y Cojees. La cuenca alta y meia se ubica astronómicamente entre las coorenaas 9 04' 00" a 10 6' 00" e latitu norte y 68 12' 00" a 68 41' 00" e longitu oeste, ocupano un área e 1.497, Km 2, corresponieno al estao Cojees 2,5 Km 2 (Figura 1). El río Tirgua nace en la confluencia e la fila e Bejuma y la fila e Aguirre, en el cerro San Isiro (~1480 msnm), llevano el nombre e río Aguirre y luego río Tirgua. Es enominao río San Carlos ese la confluencia el río Orupe y el río Tirgua, al llegar a la frontera política el estao Cojees con el estao Carabobo. Los principales ríos tributarios el río San Carlos son: Bejuma, Aguirre, Onoto, Orupe, San Pero, Cabuy y Mapuey. Los parámetros morfométricos más importantes e la cuenca con punto e cierre en la estación hirométrica Paso Viboral son: Área renaa: Km 2 Longitu axial: 72,2 Km Perímetro. 28,1 Km Peniente meia e la cuenca: 20 % Orientación: NE Longitu el cauce principal: 1.147, Km Precipitación anual: entre 1400 y 2100 mm Temperatura: entre 17 y 20 oc

5 Caracterización histórica e las sequías extremas el Río Tirgua en el Estao Cojees 105 YARACUY CARABOBO SAN CARLOS COJEDES YARACUY CARABOBO COJEDES Figura 1. Ubicación espacial e la cuenca el río Tirgua con punto e cierre en la estación hirométrica Paso Viboral Fases e la investigación Fase 1. Análisis e los registros históricos e los cauales meios iarios el río Tirgua meios en la estación hirométrica Paso Viboral. En el MARN San Carlos, se recabaron los registros históricos e los cauales meios iarios el río Tirgua en la estación hirométrica Paso Viboral para el perioo 01/01/196 1/12/199. Dicha estación se ubica en la cota 158 m el mencionao río y coorenaas geográficas: Latitu 09º 4' 10'' y Longitu 68º 6' 15'' (UTM REGVEN ,86 N y 54418,579 E). Se efectuó un análisis estaístico, que consistió en cuantificar varias meias e tenencia central (meia, moa y meiana) y meias e ispersión (esviación estánar, varianza y rango). Por ultimo, se generó la curva e uración e caual (Kiely, 1999; Vie, 2000; Guevara 2004) Fase 2. Moelo Wiser para la eterminación e la ocurrencia e períoos secos e uración Se estableció un caual referencial, Qs, que es el caual mínimo e abastecimiento necesario para cubrir la emana hírica e la ciua e San Carlos para el año 2006; el referio caual se generó tomano un caual mínimo e riego e l/s y una otación poblacional e 250 l/ía/habitante. Para

6 106 Revista AGROLLANIA e Ciencia y Tecnología (1): 2006 estimar la población el municipio San Carlos se consieró los atos censales reportaos por el Instituto Nacional e Estaística. En base e los registros históricos mencionaos en la Fase 1 y empleano el TM software Microsoft Excel 200 se eterminaron el número e períoos secos e iferentes uraciones (ese 1 ía hasta 60 ías). Esta información permitió cuantificar el número total e ías secos y períoos secos acaecios en el lapso evaluao. Fase. Moelo matemático e ecaimiento exponencial que explique el número e períoos secos como una función e su uración. Tomano como referencia la información generaa en la fase preceente se generó un moelo matemático e tipo exponencial (Ecuación 1) para estimar el número e períoos secos el río Tirgua en función e su uración. n = a. e k. one: n : número e períoos secos : uración el perioo seco en ías a, y k: constantes el moelo e ecaimiento exponencial (1) La ata base se procesó con el software estaístico STATISTICA, hacieno uso el móulo Nonlinear Regression, en su función User Specifie Regression Function; con ello, se cuantificó los parámetros e la Ecuación (1) (a y k). Se empleó el métoo e estimación: Quasi Newton y la función e péria siguiente: L = ( obs pre ) 2 (2) one: L. función e péria (Loss Function) obs: valor observao pre: valor preicho Con el propósito e evaluar la calia preictora el moelo se calcularon el coeficiente e 2 eterminación (R ), el porcentaje e la varianza explicaa por el moelo, la meia y esviación estánar e los resiuales (Se) (Montgomery, 1991) Fase 4. Análisis e la uración frecuencia e los cauales mínimos el río Tirgua. Tomano como referencia la serie histórica e los cauales meios iarios el río Tirgua señalaa en la Fase 1 se evaluó la severia e las sequías a través el métoo análisis e frecuencia uración e los cauales mínimos (Guevara, 2004), el cual se resume a continuación: 1.- Con los cauales meios iarios, se generó las meias superpuestas o promeios cabalgantes para: 7, 15, 0, 45 y 60 ías.

7 Caracterización histórica e las sequías extremas el Río Tirgua en el Estao Cojees De la serie e los promeios cabalgantes para D-ías, generaos e un registro e n años e los gastos meios iarios, se seleccionó (n-l) eventos los cuales representan una serie parcial e los gastos mínimos para la uración D-ías. El proceimientos es el siguiente: De la serie original e los promeios móviles se seleccionó el valor mínimo Yi al que se asigna un perioo e retorno (Ecuación ): T = n+l m () one: T: períoo e retorno, años m: número e oren asignao al orenar los valores en forma creciente n: número e años e registro Tenieno en cuenta que caa Y mínimo seleccionao se puee consierar como una función e los D-I valores anteriores e Y y aemás, por ser la serie e los promeios cabalgantes una serie correlacionaa en el tiempo, se suele eliminar D valores hacia ambos laos el valor Y seleccionao, con la finalia e asegurar la inepenencia e los eventos generaos por el moelo e promeios cabalgantes. De los valores restantes e 'la serie se seleccionó nuevamente el mínimo y se calculó su corresponiente, T r tomano m 2 = mi + 1. Se eliminó nuevamente D valores hacia arriba y hacia aijajo el valor seleccionao. Se continuó el proceso anterior, hasta encontrar un evento con T = 1. Los (n-l) valores e los eventos obtenios meiante el proceimiento explicao para caa uración D se graficaron en un papel semi-logarítmico en función el perioo e retorno, T r Fase 5. Moelo matemático para estimar el caual mínimo esperao en época e estiaje como una función e la uración y el perioo e retorno. La información generaa en la fase anterior se ajustó a un moelo matemático e tipo exponencial, propuesto por Guevara (2004), e la forma: (4) one: Qmin: caual mínimo el río para una uración y períoo e retorno efinio, m /s D: uración, ías Tr: períoo e retorno, años a, b, c, : constantes aimensionales el moelo I

8 108 Revista AGROLLANIA e Ciencia y Tecnología (1): 2006 El métoo e ajuste fue el e mínimos cuaraos. Con el objeto e evaluar la calia preictora el moelo se calcularon el coeficiente e eterminación y la esviación estánar e los resiuales (Montgomery, 1991) RESULTADOS Y DISCUSIÓN Del Cuaro 1 se infiere que el gasto meio iario el río Tirgua a la altura e la estación hirométrica Paso Viboral experimentó variaciones extremas en el lapso temporal 196 a 199, pues el rango es bastante amplio; no obstante, la baja esviación estánar reveló que la ocurrencia e eventos extremos fue en cierta meia poco frecuente. La Figura 2 representa la curva e uración el caual meio iario el río Tirgua en Paso Viboral, la cual muestra lo señalao anteriormente; La Figura muestra el hirograma iario el río Tirgua, ambas revelan la ocurrencia e cauales bajos. Cuaro 1. Meias e tenencia central y ispersión el caual meio iario el río Tirgua. Meias e tenencia central Meia 1,0 m /s Meiana 10,2 m /s Meias e ispersión Desviación estánar 11,7 m /s Rango 279,6 m /s Mínimo valor registrao 0,4 m /s Máximo valor registrao 280,0 m /s Nota: el número e registros valios empleaos en la eterminación e estos estaísticos fue e % 5% 100% Caual meio iario en m /s Figura 2. Curva e uración e los gastos meios iarios el río Tirgua en el lapso 196 a 199.

9 Caracterización histórica e las sequías extremas el Río Tirgua en el Estao Cojees 109 Figura. Hirograma iario el río Tirgua en la estación Paso Viboral para el períoo 196 a 199. Nota: Q : caual mínimo e abastecimiento el Municipio San Carlos para el año 2006 s Se encontró que el caual referencial, Qs, para el año 2006 es igual a 1,766 m /s razón por la cual se consieró que cualquier ía que tuviese un caual inferior es un ía seco. El Cuaro 2 resume parcialmente la inámica e los períoos secos registraos entre 196 y 199 sobre el río Tirgua a la altura e la estación hirométrica Paso Viboral (Moelo Wiser). Es eviente que el río presentó una tenencia a exhibir sequías e corta uración, a lo sumo e 0 ías (1 evento). Si la inámica el gasto meio iario se mantiene para el año 2006, no solamente es probable la ocurrencia e ías one el caual promeio mínimo que ebe aportar el río Tirgua no cubrirá la emana conjunta el Municipio San Carlos y el sistema e riego, sino que las sequías se extenerán por varios ías. Cuaro 2. Resultaos parciales el análisis e los períoos secos registraos en la estación hirométrica Paso Viboral en el períoo Duración el períoo seco en ías (D) Número e períoos secos e uración (N) Sumatoria e períoos secos con uración mayor o igual a Totalia e períoos secos Número e los ías secos Número e ías secos e uración igual a

10 110 Revista AGROLLANIA e Ciencia y Tecnología (1): 2006 continuación el Cuaro 2 Duración el períoo seco en ías (D) Número e períoos secos e uración (N) Sumatoria e períoos secos con uración mayor o igual a Totalia e períoos secos Número e los ías secos Número e ías secos e uración igual a Nota: Se consiera un gasto referencial e 1,766 m /s Consierano la uración e perioo seco,, como variable inepeniente y el número e períoos secos e uración, n, como variable epeniente (refiérase al Cuaro 2) se generó el siguiente moelo: n = 411,22. e 0,568. (5) 2 R = 96,2 %; Se = 6, one: n : número e períoos secos, aimensional : uración el perioo seco, ías 2 R : varianza total explicaa por el moelo Se: esviación estánar e los resiuales La Figura 4 muestra la manera como se istribuyó el caual promeio mínimo el río Tirgua en función e la uración (7, 15, 0, 45 y 60 ías) y el perioo e retorno. Se observa que la ocurrencia e pequeños cauales (menores a 1 m /s) urantes varios ías consecutivos (7, 15 y 0 ías) posee períoos e retornos que oscilan entre 15 y 0 años.

11 Caracterización histórica e las sequías extremas el Río Tirgua en el Estao Cojees ,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00,00 2,00 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0, Períoo e retorno en años 60 ías 45 ías 0 ías 15 ías 7 ías Figura 4. Curvas e frecuencia uración e los cauales promeios mínimos el río Tirgua en la estación hirométrica Paso Viboral. De la Figura 4, se infiere que la isminución el caual en el referio río es inherente a la inámica e su régimen hirológico y presumiblemente, sigue un patrón cíclico. Ajustano el caual promeio mínimo, la uración y el períoo e retorno (ver Cuaro ), a la Ecuación (4), se generó el siguiente moelo: D Q mín = 5,05 Tr 0,105 0,925 (6) 2 R = 91,5 %; Se = 0,59 one: Q : caual promeio mínimo el río en la estación hirométrica Paso Viboral, m/s mín T : períoo e retorno el evento, años r D: uración el evento, ías 2 R : varianza total explicaa por el moelo Se: esviación estánar e los resiuales

12 112 Revista AGROLLANIA e Ciencia y Tecnología (1): 2006 Cuaro. Promeios cabalgantes el gasto promeio mínimo el río Tirgua en la estación Paso Viboral para uraciones e 7, 15, 0, 45 y 60 ías. Año e Registro D = 7 ías m /s D = 15 ías D = 0 ías D = 45 ías D = 60 ías m /s m /s m /s m /s ,08 4,0 2,7 4, 4,72,1,07 4,17 4,22,90 2,8 1,97 1,8 1,46 1,28,0 4,5 4,29,81 6,66 6,17 6,62 2,15 1,52 2,61 0,44 1,0 0,62 5,42 1,85 8,14,18 4,20 2,81 4,60 4,86,9,44 4,52 4,2 4,06 2,59 2,18 1,92 1,70 1,8,06 4,47 4,48 4,01 6,79 6,8 6,79 2,5 1,66 2,81 0,51 1, 0,71 5,57 1,98 8,57,1 4,8 2,94 4,87 5,25,42,74 5,11 4,86 4,47,00 2,1 2,17 1,96 1,52,15 4,48 4,66 4,4 6,94 6,54 6,89 2,91 2,02 2,97 0,62 1,52 0,81 6,11 2,16 9,89,51 5,19,02 5,06 5,47,57 4,04 5,41 5,4 4,75,8 2,7 2, 2,04 1,7,25 4,60 4,77 5, 7,40 6,67 7,44 2,87 2,2,40 0,76 1,79 1,01 6,27 2,6 10,14,71 5,20,1 5,16 5,65,86 4,2 5,54 5,85 4,97,48 2,54 2,47 2,15 2,00,6 4,79 4,9 5,56 8,40 6,91 7,89,14 2,46,65 0,81 1,99 1,17 6,6 2,84 10,20 CONCLUSIONES 1.- El río Tirgua posee un caual meio e 1,0 m /s, con una esviación estánar e 11,7 m /s, oscilano regularmente entre 2,5 y 7,5 m /s. 2.- El río Tirgua muestra una tenencia a presentar sequías e 7 y 0 ías e uración caa 15 a 0 años. Enteniénose por ía seco, aquel cuyo gasto promeio mínimo sea igual o inferior a 1,766 m /s..- Para estimar el caual promeio mínimo el río Tirgua en función e su uración y el períoo e

13 Caracterización histórica e las sequías extremas el Río Tirgua en el Estao Cojees 11 retorno se puee usar el moelo (5). 4.- Para estimar el número e períoos secos en función e su uración se puee usar el moelo (6). Se sugiere utilizar los moelos referios sólo para estuios preliminares y e planificación, y en la meia que se isponga e mayor información, se recomiena actualizar los moelos presentaos. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Carrillo, J Agroclimatología. Eitorial Innovación Tecnológica. CDCH Universia Central e Venezuela. pp Dumith, D., Homes, P., Molina, G. y Peña, R Plan e orenación y manejo e la cuenca el río San Carlos. Documento e la Empresa Regional Desarrollos Hiráulicos Cojees. Cojees Guevara, E Métoos hirológicos para el análisis e sequías. Ingeniería UC, 1(1), pp Guevara, E Moelación e los cauales mínimo en la cuenca el río Caroní. Proyecto e investigación subvencionao por el CDCH e la Universia e Carabobo. Valencia, Venezuela. Guevara, E. y Cartaya, H Hirología ambiental. CDCH-UC. pp Kiely, G Ingeniería ambiental: funamentos, entornos, tecnologías y sistemas e gestión (José Miguel Veza Tra.) Islas Gran Canaria, España: Mc Graw Hill. p Montgomery, D Diseño y análisis e experimentos (Lic. Jaime Delgao Salivar Tra.) México: Grupo Eitorial Iberoamericana. pp Ojea, R. y Espinoza, J Análisis e los cauales mínimos en la región sur e Venezuela. Trabajo e grao e Ingeniería Civil no publicao, Universia e Carabobo, Valencia. pp Ronón, G Determinación e cauales erivables en épocas e estiajes en el río San Carlos Sitio Paso Viboral. Documento el Ministerio el Ambiente y e los Recursos Naturales Renovables; Zona 8. Cojees Vie, J Ingeniería Fluvial. Eitorial Escuela Colombiana e Ingeniería. Colombia. pp