Introducción:
El presente trabajo tiene como finalidad delimitar y caracterizar una Cuenca Hidrográfica mediante el análisis y procesamiento de las variables climatológicas de precipitación, temperatura, evapotranspiración potencial, heliofanía, humedad relativa y nubosidad media disponibles en el área de estudio; así como el uso de los sistemas de información geográfica, los mismos que nos facilitan el trabajo para el procesamiento de los datos con la finalidad de utilizarlos para determinar y analizar los caudales y definir zonas de inundación asociadas a estos parámetros climatológicos que será la continuidad del estudio. En este sentido, se tomó la cuenca hidrográfica del Río Cañar, ubicado al Sur Occidente del Ecuador con coordenadas X: 707.427 y Y: 9’719.099 que cubre totalmente la Provincia de Cañar, parcialmente la Provincia de Azuay y desembocando en la provincia del Guayas en el Estero Álamos.
El análisis se lo realizó con los datos climatológicos disponibles del sector, tomados de los anuarios climatológicos del Instituto Nacional Meteorológico e Hidrológico del Ecuador (INAMHI) con una ventana de tiempo de veinticuatro años (1980 – 2014) (Anexo 2) de las estaciones disponibles del sector.
Cuenca Hidrográfica:
Según Monsalve (1995), la cuenca hidrográfica se define como una zona de la superficie terrestre donde las agua por precipitación tienden a ser drenadas por sistemas fluviales para formar un solo cauce principal, contando así con un solo punto de evacuación, es decir, que drena sus aguas al mar o a través de un único río. Para el presente trabajo se ha tomado como punto de cierre la estación hidrológica HD472 (Cañar en Puerto Inca, Figura 1) ubicada en las coordenadas X=661234; Y= 9718834.
Figura
1: Estación Meteorológica
HD472
Características de la
cuenca hidrográfica:
En una cuenca el comportamiento hidrológico se puede resumir como un estímulo, constituido por la precipitación, frente al cual la cuenca responde mediante el escurrimiento en su salida (Monsalve, 1995). Entre el estímulo y la respuesta ocurren varios fenómenos que condicionan la relación entre uno y otro y que están controlados por una serie de parámetros físicos como geomorfológicos. Estas características se clasifican en dos tipos, según la manera en que controlan los fenómenos mencionados: las que condicionan el volumen del escurrimiento, como el área y la longitud, etc. y las que condicionan la velocidad de respuesta, como son el orden de corrientes, la pendiente de la cuenca y los cauces, entre otros. De esta manera, las características físicas, geomorfológicas e hidrológicas de la cuenca dependen de factores como el relieve, su estructura geológica, clima, tipo de suelo, vegetación y, de las consecuencias de la acción humana en el medio ambiente de la cuenca.
Divisoria de aguas:
La divisoria de aguas es una línea imaginaria formada por los puntos de mayor nivel topográfico que sirve para delimitar la cuenca hidrográfica y/o separar una cuenca de las cuencas vecinas (Monsalve, 1995). El agua precipitada a cada lado de la divisoria de aguas desemboca generalmente en ríos distintos. La divisoria de aguas de la cuenca se puede trazar indicando la longitud y latitud de los puntos más altos a lo largo de ésta, asumiendo que entre ellos la línea que los une es una línea recta. Para la delimitación de la cuenca Hidrográfica del Río Cañar se utilizó una extensión del ArcGIS, conocida como Arc Hydro. En la Figura 2 se observa la delimitación de la cuenca en estudio.
Área de la cuenca:
Monsalve (1995) define el área de la cuenca como la proyección horizontal de toda la cuenca delimitada por la divisoria de aguas, conocida también como área de recepción o drenaje. Se expresa en kilómetros cuadrados cuando es mayor o en hectáreas si la cuenca es pequeña. Para el cálculo del área de la cuenca del Río Cañar (Figura 3) se utilizó los Sistemas de Información Geográfica; dando como resultado un área de 2.220,6 Km2.
Perímetro de la cuenca:
El perímetro de la cuenca se refiere a la longitud de la divisoria de aguas. Es característico para cada cuenca, pues su magnitud será diferente aun cuando su área sea igual a otra. En la cuenca del Río Cañar se obtuvo un perímetro de 442,5 Km. (Figura 4).
Longitud del cauce principal:
El río o corriente principal de una cuenca es el curso que pasa por la salida de la misma, el de mayor caudal (medio o máximo), o bien el de mayor longitud o mayor área de drenaje (Monsalve, 1995). Para el presente estudio, el cauce principal corresponde al Río Cañar con una longitud de 129,3 Km (Figura 5). Para la generación automática del cauce principal de la cuenca se utilizó la herramienta "Longest Flow Path" de la extensión Arc Hydro.
Figura 5: Cauce principal cuenca Río Cañar
Coeficiente de compacidad:
El coeficiente de compacidad o índice de Gravelius está definido como la relación entre el perímetro (P) de la cuenca y el perímetro de un círculo de igual área (P0). Se representa como kc
kc = P/P_0
Teniendo en cuenta que el área del círculo equivalente (A) es igual a:
A=πr^2
Donde r es el radio de ese círculo, y que el perímetro del círculo equivalente es:
P0=2πr
P0=√2πA
Reemplazando esta última igualdad en la ecuación primera se tiene:
kc = P/(2√πA)
K_c=0.282 P/√πA
Kc=0.282 (442.5 )/√(π*2220.6)
Kc=1.48
El coeficiente de compacidad indica la regularidad de la forma de la cuenca y su influencia en las máximas crecidas (Monsalve, 1995). En áreas iguales el círculo es la figura de menor perímetro; por lo tanto, en cualquier caso este coeficiente será mayor que la unidad y cuanto más próximo al valor de 1 resulte, más la forma de la cuenca se aproxima a un círculo; contrariamente cuanto más se aleje de 1, la forma de la cuenca adquiere una forma más irregular en relación con el círculo (Monsalve, 1995). La razón para usar la relación del área equivalente a la ocupada por un círculo es porque una cuenca circular tiene mayores posibilidades de producir avenidas superiores, dada su simetría. Sin embargo, este índice de forma ha sido criticado pues las cuencas en general tienden a tenerla forma de pera, como es el caso de la Cuenca del Río cañar con un valor Kc=1.48
Análisis de la Cuenca:
Para el análisis de la Cuenca Hidrográfica se ha obtenido un coeficiente de Gravelius de 1.48; según Monsalve (1995) a medida que el coeficiente de compacidad tiende a la unidad, aumenta la torrencialidad de la cuenca. Al estar el valor en el rango de 1.25 - 1.50, la forma de la Cuenca tiende a oval redonda a oval oblonga; presentando peligros torrenciales debido a que mayor será la posibilidad de que las ondas de crecida sean continuas. Nunca los valores de este coeficiente serán inferiores a uno.
Factor de forma:
Corresponde a la relación que existe entre el ancho medio y la longitud axial de la cuenca Monsalve (1995). La longitud axial de la cuenca se mide cuando se sigue el curso de agua más largo desde la desembocadura hasta la cabecera más distante en la Cuenca (Figura 6).
Figura 6: Longitud Axial de la Cuenca
El ancho medio, B, se obtiene cuando se divide el área por la longitud axial de la cuenca. Una cuenca con factor de forma bajo está menos sujeta a crecientes que otra del mismo tamaño pero con mayor factor de forma.
Kf = B/L B = A/L Kf = A/L^2
Donde:
B: ancho medio, en km
L: longitud axial de la hoya, en km
A: área de drenaje, en km2
B = A/L B = 2220.6/90 B = 24.7
Kf = B/L Kf = 24.7/90 Kf = 0.27
Kf = A/L^2 Kf = 2220.6/〖90〗^2 Kf = 0.27
El factor de forma obtenido para la Cuenca del Río Cañar es de 0.27.
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