2.2 aspectos biofisicos

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QUEBRADAS LAS PANELAS Y LA BALSA

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2.2 ASPECTOS BIOFISICOS 2.2.1 Estudio morfométrico de la microcuenca de las quebradas Las Panelas, La Balsa, La Mulita y La Saposa. La cuenca hidrográfica actúa como un colector natural, encargada de evacuar parte de las aguas lluvias en escurrimiento, esto hace que se produzcan perdidas, o mejor, desplazamiento de agua fuera de la cuenca debido a la evaporación y la percolación. La morfometría es de gran importancia en el estudio de una cuenca hidrográfica, ya que ofrece un parámetro de comparación y/o interpretación de los fenómenos que ocurren en ésta, así dos cuencas con la misma área pero con formas diferentes (pendientes, longitudes de cauces, densidad de drenajes) van a tener comportamientos diversos ante un mismo fenómeno de precipitación. Para lograr lo anterior, se realizó la división de subcuencas y microcuencas hidrológicas de la quebrada las Panelas, y se aplicaron y compararon índices y parámetros hidrológicos. (Ver Figura 15 Subcuencas y Microcuencas utilizadas para análisis morfométricos).

Los índices analizados son los siguientes: Índice de forma, de alargamiento, de compacidad y densidad de drenaje; los parámetros medidos fueron: área, pendiente media, tiempo de concentración. Otros parámetros y elementos fueron obtenidos como paso previo al cálculo de los ya mencionados pero que no son analizados debido a que están contenidos en capítulos anteriores: red de drenaje, curvas de nivel, delimitación de las cuencas, ancho y largo de la cuenca. 2.2.1.1 Área (A) El área de la cuenca es el tamaño de la superficie de cada cuenca en hectáreas. Se obtiene automáticamente a partir de la digitalización y poligonización de las cuencas en el SIG/ArcInfo. Esta área tiene gran importancia por constituir uno de los criterios de la magnitud del caudal; en condiciones normales, los caudales promedios, mínimos y máxima instantáneos crecen a medida que crece el área de la Cuenca, otra relación directa es a mayor área de la cuenca mayor la longitud de la misma. Ver tabla 9 y 13. En las microcuencas la que mayor área tiene es la de la Quebrada La Balsa con 292 Hectáreas y la de menor área la Q. La Saposa con un área aproximada de 44,5 Ha.



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Figura 15. Mapa de Índice de Escasez Microcuenca Quebradas Las Panelas y La Balsa.



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Foto 6. Vertiente quebrada la Mulita. 2.2.1.2 Longitud de los Cauces Es la medida del escurrimiento principal de la cuenca, desde la parte más alta hasta la desembocadura; generalmente, este parámetro influye en la mayoría de los índices morfométricos. Se obtiene a partir del mapa digitalizado de la red de drenajes. Es así como los caudales medios, máximos y mínimos, crecen con la longitud de los cauces. Según Londoño 2001, esto se debe a la normal relación que existe entre las longitudes de los cauces y las áreas de las cuencas hidrográficas correspondientes, de tal manera, que el área crece con la longitud.

Igualmente, los tiempos promedios de subida y las duraciones promedias totales de las crecientes torrenciales tendrán siempre una evidente relación con la longitud de los cauces. Una longitud mayor supone mayores tiempos de desplazamiento de las crecidas y como consecuencia de esto, mayor atenuación de los mismos, por lo que los tiempos de subida y las duraciones totales de estas serán evidentemente mayores. Ver tabla 10 y Tabla 14. Tabla 10. Clase de valores de longitud del cauce principal.

Rangos de Longitud (Km) Clases de longitud del Cauce

1,69 – 4,17 Corto

4,18 – 6,65 Mediano

6,66 – 9,13 Largo

Vertiente Quebrada La Mulita

Vertiente Quebrada Las Panelas



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Foto 7. Quebrada La Balsa, en el cruce de la Vereda Ambala Sector El Triunfo. 2.2.1.3 Pendiente Media de los Cauces (Pm) Es la relación entre la altura total del cauce principal (cota máxima menos cota mínima) y la longitud del mismo. Este parámetro es de importancia pues da un índice de la velocidad media de la escorrentía y su poder de arrastre y de la erosión sobre la cuenca.

Tabla 11. Clase de valores de pendiente del cauce (grados) La pendiente media de la quebrada las Panelas es de (75%). Lo que indica que presenta un moderado peligro de sometimiento de grandes velocidades en el desplazamiento del agua, ya que no supera el 20% de la pendiente. Ver tabla 10 y tabla 13.

Rangos de Pendiente (%) Clases

1 – 5 Suave

6 – 11 Moderado

12 – 17 Fuerte



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2.2.1.4 Parámetros de Forma de la Cuenca Los factores geológicos y climáticos, principalmente, son los encargados de moldear la fisiografía de una región y particularmente la forma que tienen las cuencas hidrográficas. Actuando como elemento pasivo los procesos geológicos y como modificador activo los fenómenos climáticos. Para explicar cuantitativamente la forma de la cuenca, se compara la cuenca con figuras geométricas conocidas como lo son: el círculo, el óvalo, el cuadrado y el rectángulo, principalmente.

Factor de forma de Horton (Hf) El factor de forma según Horton expresa la relación existente entre el área de la cuenca, y un cuadrado de la longitud máxima o longitud axial de la misma. Entendiéndose como Longitud axial una línea recta que une el punto más alto de la cuenca con el punto mas bajo.

Hf 2La

A

Donde:

Hf: Factor de forma de Horton A: Área de la cuenca en km2. La: Longitud axial en km. A 1.15500.0 Hf =------= ---------------- = 0,14 La2 (7,097)2 A medida que el área aumenta, la relación A/L2 disminuye, lo cual indica una tendencia al alargamiento en cuencas grandes. La forma de la cuenca afecta los hidrogramas de caudales máximos. El Factor de forma de Horton de la Quebrada Las Panelas es de (0.14), el cual indica que tiene tendencias al alargamiento y que los hidrogramas de caudales máximos se ven afectados en el tiempo de concentración con relación a las avenidas máximas. Ver tabla 11, tabla 13.



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Tabla 12. Clase de valores de forma.

Coeficiente de compacidad de Gravelius (Kc).

Este valor adimensional, independiente del área estudiada tiene por definición un valor de 1 para cuencas imaginarias de forma exactamente circular. Los valores de Kc nunca serán inferiores a 1. El grado de aproximación de este índice a la unidad indicará la tendencia a concentrar fuertes volúmenes de aguas de escurrimiento, siendo más acentuado cuanto más cercano sea a la unidad, lo cual quiere decir que entre más bajo sea Kc, mayor será la concentración de agua. Ver tabla 13. Este coeficiente define la forma de la cuenca, respecto a la similaridad con formas redondas, dentro de rangos que se muestran a continuación (FAO, 1985): Clase Kc1: Rango entre 1 y 1.25. Corresponde a forma redonda a oval redonda. Clase Kc2: Rango entre 1.25 y 1.5. Corresponde a forma oval redonda a oval oblonga. Clase Kc3: Rango entre 1.5 y 1.75. Corresponde a forma oval oblonga a rectangular oblonga. Clase Kc4: Rango mayor a 1.75. Corresponde a forma rectangular oblonga. Este se obtiene al relacionar el perímetro de la cuenca, con el perímetro de un círculo, que tiene la misma área de la cuenca. Kc = 0.28 * P = 0.28* (17.60) = 1.45 A 115500 Donde:

Kc: Coeficiente de compacidad de Gravelius P: Perímetro de la cuenca en km. A: Área de la Cuenca en km2.

Rangos de Kf Clases de forma

0.01 – 0.18 Muy poco achatada

0.19 – 0.36 Ligeramente achatada

0.37 – 0.54 Moderadamente achatada



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2.2.1.5 Índice de Alargamiento (Ia). Este índice, propuesto por Horton, relaciona la longitud máxima de la cuenca con su ancho máximo medido perpendicularmente a la dimensión anterior. Cuando el Ia toma valores mayores a la unidad, se trata seguramente de cuencas alargadas, mientras que para valores cercanos a 1, se trata de una cuenca cuya red de drenaje presenta la forma de abanico y puede tenerse un río principal corto. Ver tabla 13. Ia = La = 7.097 = 2.9 a 2.468

Donde:

Ia: Índice de alargamiento La: Longitud axial. a: Ancho máximo de la cuenca. Si se presenta un Índice de alargamiento (Ia) menor a 1.4, la cuenca es poco alargada; si se presenta entre 1.5 a 2.8, la cuenca es moderadamente alargada y si la cuenca presenta de 2.9 a 4.2 o mayor, la cuenca es muy alargada. 2.2.1.6 Densidad de drenaje (Dd). La cantidad de ríos y quebradas que llegan o tributan al río principal dentro del área de la cuenca se conoce como densidad de drenaje. Este es un parámetro revelador del régimen y de la morfología de la cuenca, porque relaciona la longitud de los cursos de agua con el área total. De esta manera, los valores altos reflejan un fuerte escurrimiento. La longitud total de los cauces dentro de una cuenca hidrográfica ( L ), dividida por la superficie total de la Cuenca ( A ), define la densidad de drenaje o longitud de cauces por unidad de área. Este parámetro se expresa en Km/Km².

A

LD

Este es un índice importante, puesto que refleja la influencia de la geología, topografía, suelos y vegetación, en la cuenca hidrográfica, y está relacionado con el tiempo de salida del escurrimiento superficial de la cuenca. Ver tabla 13.



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Una densidad de drenaje alta, refleja una cuenca muy bien drenada que debería responder, relativamente rápido, al influjo de la precipitación. Una cuenca con baja densidad de drenaje refleja un área pobremente drenada, con respuesta hidrológica muy lenta. Ver tabla 13, tabla 14. Tabla 13. Clases de densidad de drenaje.

Rangos de Densidad Clases

0.1 – 1.8 Baja

1.9 – 3.6 Moderada

3.7 – 5.6 Alta

Foto 8. Desembocadura de la quebrada La Mulata a la quebrada Las Panelas. 2.2.1.7 Tiempo de Concentración (Tc) Es el tiempo teórico que se demora una gota de agua desde la parte más alta de la cuenca hasta la desembocadura de la misma. Tc = 0.870*L3 0.385

H

Quebrada La Mulita

Quebrada las Panelas



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Donde:

Tc: Tiempo de Concentración L: Longitud del Cauce Principal en km. H: Diferencia de altura en metros. Tc = 0.870 * (9.138) 0.385 = 0.76 2363 - 1015

Una característica fundamental en las microcuencas de forma alargada, es que los tiempos de concentración son diferentes para casi todos los puntos de la cuenca, esto se observa en la Tabla 13. Para la quebrada las Panelas el Tiempo de Concentración es de (0,76), esto significa que el tiempo aproximado para llegar al Río Chipalo es de 45 minutos.

2.2.1.8 Interpretación de los valores morfométricos

Quebrada La Saposa La microcuenca de la Quebrada La Saposa presenta resultado de morfometría referente al relieve del cauce principal de valores inferiores a 0.11 indicando que se encuentra discurriendo sobre una pendiente moderada, se ubica entre un drenaje corto. De acuerdo al factor de compacidad esta microcuenca se identifica de oval oblonga a rectangular oblonga, generando drenaje de baja tendencia a las crecidas. El tiempo de concentración es de 15 minutos y un alto valor de densidad de drenajes nos permite identificar que es un cauce de grandes volúmenes de escurrimiento. con una respuesta hidrológica rápida al tener un cauce principal corto y su pendiente del cauce indica una moderada velocidad de escorrentía, a mayor precipitación mayor volumen de escurrimiento y mayor fuerza de arrastre, un alto grado de importancia es el proteger las márgenes de esta microcuenca e identificar la cota máxima de inundación ya que a grandes precipitaciones el tiempo de reacción para la comunidad es mínima y por el tipo de material parental altamente meteorizado aumenta la vulnerabilidad en el fenómeno de las crecidas súbitas de una considerable magnitud. El rendimiento es de 0.36 L/sg/Ha. Ver tabla 15. El caudal de escorrentía calculado es de 0,011m3/sg, presentando una demanda hídrica en millones de metros cúbicos de 0,052(MMC), y una oferta en millones de metros cúbicos de 0,318(MMC), calculándose un índice de escasez de 0,16.



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Foto 9. Quebrada la Saposa material de arrastre formas de los cantos rodados de tamaños superiores a 10 pulgadas.

Quebrada La Mulita La quebrada la Mulita tiene un coeficiente de compacidad 1.56, identificando un drenaje oval oblongo a rectangular oblongo con tendencia baja a las crecidas, un tiempo de concentración rápida de 18 minutos aproximadamente, una pendiente de cauce principal moderado y un valor muy bajo en la densidad de drenaje generando bajos volúmenes de escorrentía. Con todo lo anterior este drenaje puede presentar el fenómeno de avenidas súbitas con una moderada fuerza de arrastre, y un volumen de agua regular, es importante tener protegida las márgenes de este drenaje e identificar la cota de inundación por tener un tiempo de concentración muy corto generando tiempo mínimo de reacción a futuras crecidas por fenómenos de fuertes aguaceros. El Rendimiento de la quebrada es de 1.40 L/sg/Ha. Ver tabla 15. El caudal de escorrentía calculado es de 0,023 m3/sg, presentando una demanda hídrica en millones de metros cúbicos de 0,102 (MMC), y una oferta en millones de metros cúbicos de 0,629 (MMC), calculándose un índice de escasez de 0,16.



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Foto 10. Quebrada la Mulita material de arrastre formas de los cantos rodados (Redondeados) indicando que tienen desplazamiento largo.

Quebrada La Balsa La microcuenca Quebrada la Balsa, tiene los siguientes parámetros morfométricos, lo relacionado a la pendiente del cauce principal esta caracterizada en un valor moderado, la longitud del cauce se encuentra en un rango medio que influye en el tiempo de concentración, el coeficiente de compacidad tiene un valor 1,83 que lo ubica en el orden de baja probabilidad de crecida y de forma rectangular oblonga identificando la menor concentración de volúmenes de escorrentía, presenta una densidad de drenaje de 2,8 indicando que es moderado la capacidad de escorrentía, por consiguiente requiere un manejo de la cobertura vegetal y de las márgenes de la quebrada para disminuir la erosión que puede llegar a generar; el tiempo de concentración de 38 minutos es considerado un valor dentro de un rango lento lo cual permite una tiempo para reacción a fenómenos de avenida por fenómeno de alta precipitación. El Rendimiento de la microcuenca es de 15.51 L/sg/ Ha. Ver tabla 15. El caudal de escorrentía calculado es de 0,076 m3/sg, presentando una demanda hídrica en millones de metros cúbicos de 0,398 (MMC), y una oferta en millones de metros cúbicos de 2,095 (MMC), calculándose un índice de escasez de 0,19.

Quebrada Las Panelas La Microcuenca de la quebrada las Panelas, su interpretación morfométrica se realizó para toda su área incluyendo las microcuencas que la conforman ver tabla 14 y 15, los valores de morfometría en cuanto al coeficiente de Compacidad son



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caracterizados en oval redonda a oval oblonga indicando una tendencia media a generar avenidas, por el fenómeno de precipitación; presenta una pendiente fuerte el cauce principal influyendo de manera directa en el tiempo de concentración generando de forma rápida el caudal pico y el escurrimiento al terminar la precipitación. El parámetro morfométrico que mejor indica el proceso de escorrentía en cuento al posible volumen que puede generar por precipitaciones típicas es la densidad de drenaje cuyo valor es de 2.9 caracterizándose por generar escorrentía de manera moderada, y una red de drenaje moderado. De manera general esta corriente hídrica presenta una característica de cuenca dinámica, ya que tiene densidad de drenaje y valor adimensional de compacidad de la cuenca con característica a generar crecidas súbitas de manera moderada y en un tiempo de concentración relativamente corto, esto influye de manera directa en las márgenes de los drenajes en el socavamiento e inestabilidad de los taludes que tienen estas corrientes hídricas. El material parental altamente meteorizado ha permitido que estos cauces tengan una alta concentración de material en suspensión (arena) y cantos rodados de diferentes diámetros. El rendimiento es de 153.35 L/sg/Ha. Ver Tabla 15. El caudal de escorrentía calculado es de 0,298 m3/sg, presentando una demanda hídrica en millones de metros cúbicos de 1,895 (MMC), y una oferta en millones de metros cúbicos de 8,27 (MMC), calculándose un índice de escasez de 0,23.

Foto 11. Quebrada las Panelas sobre la vereda Bellavista.



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Foto 12. Tipo de cobertura vegetal sobre el nacimiento de la Q. las Panelas en la Vereda Ambalá Parte Alta.

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Tabla 14. Resultado de valores Morfométricos para la Microcuenca Las Panelas y sus afluentes.

Corriente Área (Ha) Perímetro(Km) Long

Cauce (Km)

Densidad cauce (Km)

Cota Max (m)

Cota Min (m)

Long. Axial (Km)

Ancho. max (Km)

Kf Kc Ia Dd Pend. Cauce

principal

Tc min

Q. Panelas 1.155,000 17,602 9,138 26,148 2363 1015 7,097 2,468 0,14 1,45 2,9 2,3 0,15 45,7

Q. La Balsa 292,646 11,155 5,674 8,209 1550 1048 4,561 0,953 0,09 1,83 4,8 2,8 0,09 38,5

Q.La Saposa 44,487 3,714 1,690 1,763 1194 1040 1,514 0,391 0,16 1,56 3,9 4,0 0,09 15,0

Q. La Mulita 87,621 5,215 2,183 1,056 1255 1053 2,172 0,648 0,18 1,56 3,4 1,2 0,09 18,2

Tabla 15. Resultado de valores de Oferta Hídrica para la Microcuenca de Las Panelas y sus afluentes

Corriente Area (Ha) Caudal Medio (m3/Sg)

Caudal Mínimo (M3/sg)

Caudal Ecológico (m3/sg)

Oferta Hídrica Neta (m3/sg)

Q. Panelas 1.155,000 0,2979 0,1420 0,0356 0,2624

Q. La Balsa 292,646 0,0755 0,2807 0,0704 0,5187

Q. La Saposa 44,487 0,0226 0,0840 0,0211 0,1553

Q. La Mulita 87,621 0,0895 0,0427 0,0107 0,0789

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2.2 aspectos biofisicos

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