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HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA ALTA DEL RIO BLANCO EN AvSWAT2000 JUAN DAVID NAVARRETE GONZALEZ UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE ING. CIVIL Y AMBIENTAL MAGISTER EN ING. CIVIL BOGOTA D.C 2004

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HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA ALTA DEL RIO BLANCO EN AvSWAT2000

JUAN DAVID NAVARRETE GONZALEZ

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

DEPARTAMENTO DE ING. CIVIL Y AMBIENTAL MAGISTER EN ING. CIVIL

BOGOTA D.C 2004

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TABLA DE CONTENIDO PAG

INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 001

JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................................... 003

OBJETIVO DEL PROYECTO ...................................................................................................... 004

1. LOS PÁRAMOS

1.1. GENERALIDADES ......................................................................................................... 005

1.1.1. Origen de Los Páramos .......................................................................................... 005

1.1.2. Definición Altitudinal de Los Páramos .................................................................. 006

1.1.3. Zonas Altitudinales del Páramo ............................................................................. 007

1.2. PÁRAMOS EN COLOMBIA Y EN EL MUNDO .......................................................... 009

1.3. IMPORTANCIA DE LOS PÁRAMOS ........................................................................... 010

1.4. CARACTERIZACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS DE PÁRAMO ................................. 010

1.4.1. Clima ...................................................................................................................... 011

1.4.2. Suelos ..................................................................................................................... 012

1.4.3. Vegetación .............................................................................................................. 014

1.4.4. Uso del Suelo ......................................................................................................... 015

2. AREA DE ESTUDIO – CUENCA ALTA DEL RÍO BLANCO

2.1. SISTEMA CHINGAZA ................................................................................................... 017

2.2. SISTEMA RÍO BLANCO ................................................................................................ 017

2.3. CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LA CUENCA ALTA DELRÍO BLANCO ............ 019

2.3.1. Geomorfología ........................................................................................................ 019

2.3.2. Clima ...................................................................................................................... 021

2.3.3. Uso del Suelo ......................................................................................................... 024

2.3.4. Cobertura Vegetal .................................................................................................. 024

2.3.5. Suelos ..................................................................................................................... 025

3. MODELACIÓN HIDROLÓGICA

3.1. DESCRIPCIÓN DEL MODELO AVSWAT2000 .......................................................... 028

3.2. IMPLEMENTACIÓN DE SWAT EN LA CUENCA ALTA DEL RÍO BLANCO ....... 030

3.2.1. Delimitación de Cuencas y Unidades de Respuesta Hidrológica (HRU) .............. 030

3.2.2. Suelos y Uso del Suelo .......................................................................................... 032

3.2.3. Información Hidroclimatológica ........................................................................... 039

3.2.4. Modelo Atmosférico de Precipitación Horizontal ................................................. 045

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3.3. RESULTADOS PRELIMINARES ................................................................................. 053

3.4 CALIBRACIÓN DEL MODELO .................................................................................... 056

REFERENCIAS ............................................................................................................................ 057

ANEXOS

ANEXO 1. Análisis morfométrico de los cauces principales. ANEXO 2. Valores Medios Mensuales de Precipitación.

ANEXO 3. Valores Mensuales de Temperatura.

ANEXO 4. Valores Medios Mensuales de Velocidad del viento.

ANEXO 5. Valores Medios Mensuales de Humedad Relativa.

ANEXO 6. Valores Medios Mensuales de Temperatura de Punto de Rocío.

ANEXO 7. Resumen de valores medios mensuales multianuales de los parámetros climatológicos utilizados por SWAT.

ANEXO 8. Valores medios mensuales de caudales observados en Pozo1, Pozo2, Pozo3 y Pozo4.

ANEXO 9. Caudal simulado y observado mensual sin Precipitación Horizontal.’78-’84.

ANEXO 10. Gráficos Box-Whisker de Caudal observado y simulado mensual multianual sin Precipitación Horizontal.’78-’84.

ANEXO 11. Caudal simulado y observado mensual con PH=0.10PV.’78-’84.

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“El conocimiento de los Páramos de nuestras montañas nos permitirá,

no solo el inmenso placer de contemplar la belleza de sus paisajes y de

su extraña y compleja vegetación, sino que nos plantea un compromiso

frente a la conservación de este bioma que, además de mantener el

equilibrio ambiental de nuestras montañas, nos proporciona ese

elemento esencial para la subsistencia humana: el agua.”

Efraín Otero Alvarez

Presidente

Banco de Occidente

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INTRODUCCIÓN

“Páramo se denomina en los Andes todo lugar donde en una altura desde los 1700 hasta 2000 toisas (3315 hasta 3900m), la vegetación no prospera y donde el frío penetra hasta los huesos (...) los desgraciados habitantes de estas tierras yermas no tienen otra alimentación que las patatas, y cuando éstas no maduran, como el año que acaba de pasar, la gente se va al monte a buscar el tronco de un pequeño árbol que se llama Achupulla, el cual sirve de forraje para el oso, por lo cual es frecuente la rivalidad entre el hombre y el animal” dice Alexander Von Humbolt camino a Quito proveniente de Popayán1, quien posteriormente, en 1815, complementa su percepción con: ”...agrestes soledades, sujetas al embate constante de tremendas tempestades y en cuya superficie discurre por doquiera la nieve derretida, región revuelta, azotada día y noche por la fuerza de los vientos y la lluvia y el granizo, envuelta de nubes, escasa de luz, casi nunca acariciada por un sol tibio y despejado”. Y fueron precisamente estas primeras impresiones las que llevaron a los españoles a atribuirle el nombre “Páramo“ a éstos ecosistemas , relacionándolos con las inhóspitas altiplanicies de la antigua Castilla.

El concepto de Páramo en América implica más de lo que reza su definición en el diccionario de la Real Academia de la Lengua Española “terreno yermo, desolado y sin árboles”. Para comprender su alcance en América es necesario conocer sus características.

Los páramos son ecosistemas de gran riqueza ecológica y a su vez juegan un papel muy importante en la economía de sociedades andinas por su valor agrícola e hídrico.

Luteyn (1992) resalta la importancia ecológica, genética y científica de estos ecosistemas por sus paisajes únicos y flora endémica, acondicionada a sus extremas condiciones climáticas y a las características de sus suelos. Por otro lado, los páramos tienen una importante función social y económica en algunas comunidades aisladas y a veces marginadas que basan su sustento en las actividades agrícolas que allí realizan. Los páramos son fundamentales en la regulación natural regional y además constituyen la fuente de agua de las principales ciudades al norte de los Andes. Gracias a su vegetación y características de sus suelos, retienen el agua controlando la escorrentía superficial, reduciendo picos y protegiendo de la erosión a las zonas bajas (Arce & Paladines, 1997); según Hofstede (1997), probablemente sea esta última, su más importante función para la sociedad.

Sin embargo, considerando su importancia, es poco lo que se conoce de ellos. En este trabajo se pretende

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como la implementación de algunos modelos diseñados para simular las características específicas de los ecosistemas de páramo, como lo son los modelos de precipitación horizontal.

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) proporcionan una plataforma integral capaz de administrar, analizar y presentar gráfica y numéricamente diferentes tipos de información; favoreciendo de manera importante su organización, la calibración de modelos y visualización del comportamiento de diferentes parámetros producto de simulaciones. Además, un SIG puede ser utilizado en la generación de información valiosa en la toma de decisiones en forma de mapas de resultados que pueden ser utilizados fácilmente bajo diferentes escenarios.

Para tal efecto, se implementó el modelo SWAT en su versión 2000, conocido como AvSWAT2000, en la cuenca alta del Río Blanco, una de las principales corrientes hídricas en el Páramo de Chingaza, aprovechadas para el abastecimiento de agua de Bogotá.

La principal innovación de esta versión es su integración con ArcView ver 3.x. SWAT ha sido implementado como una extensión de ArcView, lo cual además de las ventajas generales de utilizar los SIG como plataforma, permite una interacción directa con las funciones propias de ArcView y con la gran diversidad de extensiones que existen disponibles en Internet.

De ser satisfactorios los resultados del presente estudio, tendríamos a la mano una metodología capaz de representar adecuadamente la producción hídrica de los ecosistemas de páramo con la ayuda de un software robusto, versátil y gratuito; situación que nos pondría frente a una herramienta útil en la estimación de respuesta hídrica de cuencas paramunas bajo diferentes escenarios, lo cual nos conduciría a decisiones más adecuadas en torno a su manejo.

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(a) (c) (b)

JUSTIFICACIÓN

La necesidad de la modelación de la hidrología de páramos ha sido ampliamente discutida como lo presentan Sáenz, Domínguez & Díaz-Granados (2000) y como lo señalan Bruinjzeel & Hamilton (2000) quienes concluyen que es adecuado invertir en esfuerzos que busquen profundizar en ellos.

La mayoría de la investigación en páramos se ha enfocado a su flora y fauna. Por otra parte, existen algunas investigaciones acerca de los procesos hidrológicos que ocurren en ellos, como la precipitación horizontal y la influencia de los suelos en los flujos de agua y en la retención de agua. Sáenz & Díaz-Granados (2001) resumen tres de estos trabajos. El primero de ellos, utiliza un modelo basado en el modelo de balance hídrico USSCS (Montoya & Díaz-Granados, 1998) para representar la cuenca del alto río Cauca (Correa, 1997). Las otras dos aproximaciones usan el Soils and Water Assessment Tool (SWAT) en modelar el río Blanco en la base del páramo de Chingaza (Domínguez, 1999) y el río Chochal en el páramo de Sumapaz (Calvano, 2000). Los resultados obtenidos se presentan en la Figura 1. Se observa que la tendencia de los datos históricos representa valores medios de las series generadas menores que los de las series históricas, en los tres casos. Se concluye que lo anterior indica que las magnitudes son subestimadas a causa de no considerar la precipitación horizontal; por otra parte, en (b) se observa que durante el período seco, los valores estimados son cercanos a cero cuando la serie histórica muestra valores mayores, lo cual es atribuido a la capacidad de retención de agua del suelo.

Figura 1. (a) Caudales mensuales para 1987 históricos y estimados en el Alto Cauca. Modelo USSCS (Adoptado de Correa, 1997), (b) Caudales medios mensuales históricos y estimados 1978-1979 en el Alto Río Blanco. Modelo SWAT (Adoptado de Domínguez, 2000), (c) Caudales medios mensuales multianuales históricos y estimados en el río Chochal. Modelo SWAT (Adoptado de Calvano, 2000)

La motivación y justificación de este trabajo es continuar con los esfuerzos que viene haciendo la Universidad de Los Andes en conocer los procesos hidrológicos que ocurren en los ecosistemas de páramo, así como en el desarrollo de modelos matemáticos, físicos y computacionales que se aproximen a sus particulares características y en torno a sus funciones permitan hacer análisis objetivos con diferentes escenarios y tomar decisiones relacionadas con su manejo.

El desarrollo de una aplicación que relacione los adelantos en el conocimiento de la hidrología de cuencas paramunas con las posibilidades que ofrece un SIG, es un importante avance en la adaptación de los progresos conceptuales logrados a las tecnologías más adecuadas que servirán de herramienta en la toma de decisiones.

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OBJETIVO DEL PROYECTO

El objetivo general del trabajo es evaluar la posibilidad de implementar un modelo de balance hídrico físicamente basado y que utilice un Sistema de Información Geográfica como plataforma, en simular la respuesta hidrológica de una cuenca propia de un ecosistema de páramo. Para esto se han planteado los siguientes objetivos específicos:

• Consecución, consolidación y evaluación de toda la información cartográfica, hidrológica y temática posible relacionada con la cuenca alta del Río Blanco.

• Evaluación conceptual del planteamiento del modelo AvSWAT y su aplicabilidad en ecosistemas paramunos, identificando fortalezas y deficiencias.

• Implementación, calibración y evaluación de desempeño del modelo AvSWAT en cuatro subcuencas propias de la cuenca Alta del Río Blanco en el Páramo de Chingaza.

• Implementación, calibración y evaluación de modelos de precipitación horizontal integrados con AvSWAT.

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1. LOS PÁRAMOS

Guhl (1982), propone la siguiente definición técnica: “Concepto ecológico (biogeográfico) que se refiere a regiones montañosas de los Andes ecuatoriales húmedos por encima del límite superior de bosque con una geomorfología hasta periglacial, caracterizada en el alto Páramo por morrenas, solifluxión y gelifracción, sometido a condiciones ambientales extremas, como bruscos cambios en la temperatura diaria y recios vientos en determinadas épocas del año”1

1.1 GENERALIDADES

Los Páramos son ecosistemas zonales ubicados por encima del límite superior del bosque cerrado, o bosque de niebla, y por debajo del límite superior de vida en las montañas tropicales de centro y sur América (Hofstede,1997; Luteyn, 1999). Se encuentran entre los 3000 y 4800 m.s.n.m. aproximadamente (Verweij, 1995).

Se trata de un piso altitudinal de las montañas de los trópicos, cuyas características climáticas especiales generan tipologías florísticas, ecológicas, edafológicas, geomorfológicas y microclimáticas especiales como la isotermia anual; es decir, una temperatura más o menos homogénea durante todo el año, con estacionalidad diaria –cambios fuertes de temperaturas: alta de día y baja en la noche- y frecuentes heladas cuya periodicidad es mayor a medida que aumenta la latitud2.

1.1.1 ORIGEN DE LOS PÁRAMOS4 El levantamiento final de los Andes y los episodios glaciales ocurridos durante el Plio-Pleistoceno-hace 3 a 4 millones de años-, fueron la base de la estructuración y modelado de los hábitat que conformaron el Páramo andino. La Figura 1, presenta esquemáticamente la evolución de los límites que definen los ecosistemas de Páramo. En resumen, el proceso es como sigue: Al final del Plioceno, las montañas alcanzaron una altura de 3000 a 3200msnm, surgió a partir de los 2500msnm, un protoplano que comparado con el actual era florísticamente pobre; posteriormente, en el Pleistoceno se inicia la conformación de la vegetación de Páramo -hace 2 millones de años-, periodo en el cual ocurrieron de 15 a 20 periodos glaciales seguidos por un número igual de ciclos interglaciales, el límite altitudinal entre el Bosque y el Páramo cambió entonces muchas veces durante el cuaternario -600000 a 10000 años antes del presente- y su rango de variación de 1200 a 1500msmn dependió de donde se encontrara la temperatura medial anual de 6 a 7°C; durante el período más frío de los eventos glaciales, el hielo cubría lo que ahora es la zona de superpáramo, mientras el propio Páramo se hallaba entre los 2000 y los 3500msnm y ocupaba una superficie mucho mayor a la actual. Los glaciales alcanzaron su mayor extensión entre 45000 a 25000 años antes del presente, donde los glaciales y el bosque pudieron estar en contacto entre los 2200 a 2700 msnm, pues la zona de páramo posiblemente era muy reducida y húmeda. Posteriormente entre los 21000 y los 14000 años antes del presente, época que se caracterizó por ser un período muy frío y seco, la extensión de los glaciales fue mucho menor, el límite de los bosques bajó y el clima seco produjo una franja de páramo mucho más extensa, la mayor en la historia de páramos, el límite entre el bosque y el páramo descendió cerca de 1400msnm. En el Holoceno, hace 10000 años, las condiciones climáticas presentaban una relativa mayor estabilidad; las temperaturas medias anuales eran aproximadamente 2°C más altas que las de ahora, por lo cual el área de Páramo se redujo a pequeñas zonas en las cimas de las montañas andinas. Un importante aspecto en la evolución del ecosistema de páramo durante el Holoceno 1 Citado por Calvano (2000) 2 Adaptado de: Banco de Occidente Credencial. Páramos de Colombia. Cali, Colombia. 2001

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es el gradual desarrollo de los suelos, pantanos y turberas; principalmente en los páramos más húmedos aparecieron musgos que generaron suelos a partir de las rocas y las plantas en forma de cojín, las cuales se desarrollaron hace unos 5000 años. El actual páramo se estableció hace aproximadamente 10000 años, luego de sufrir cambios severos de clima que incidieron en la evolución y organización vegetal hasta lo que hoy conocemos.

Figura 1. Representación del proceso de formación de la cordillera Oriental colombiana. Distribución del bioma Páramo en distintas eras geológicas. (Páramos de Colombia, 2001)

1.1.2 DEFINICIÓN ALTITUDINAL DE LOS PÁRAMOS En la actualidad, respecto al límite inferior de los Páramos, no existe una diferenciación precisa, más bien existe un progreso descendente. Algunos autores citan varios factores responsables de esta situación, entre ellos la latitud, la vertiente considerada, el clima global y la actividad humana3.

Weber (1959), hace referencia a la relación entre la latitud y el límite inferior paramuno; en su estudio indica que cerca del paralelo ecuatorial la radiación solar es muy fuerte, lo cual indica que estos ecosistemas solo pueden encontrase en altitudes superiores a 3600 msnm, mientras que en latitudes mayores como en Centroamérica, la radiación solar es menor y el límite inferior puede encontrase cerca de los 3100 msnm. Ver Figura 2

3 Adaptado de Calvano (2000)

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Figura 2. Influencia de la Latitud sobre los límites verticales de los ecosistemas. (Weber, 1959)

Suárez (1989), relaciona la asimetría de los regímenes de lluvia en los Andes a causa de la influencia de los vientos alisios del este; indica que al chocar estas corrientes de vientos con la vertiente oriental de los Andes, éstos se elevan provocando lluvias que hacen más húmeda la vertiente oriental, lo cual se ve reflejado en un incremento del límite superior del bosque húmedo y en una disminución del límite inferior de las nieves perpetuas. Ver Figura 3

Figura 3. Asimetría de las vertientes en los Andes. (Suárez, 1989)

En Colombia, algunos autores estiman que en las cordilleras central y occidental, el límite inferior del Páramo es de 3800-3900 msnm, mientras que en la cordillera oriental es de 3600-3700 msnm. Molano (1995), por otra parte, se refiere al clima global a escala geológica para referirse al tema; señala en su trabajo la recomposición altitudinal de la vegetación como resultado del descenso de la temperatura durante las glaciaciones, así el límite inferior llegó a estar a 2000 msnm. En la actualidad estamos en un periodo interglacial en el cual también existe un fenómeno de recomposición vegetal en sentido contrario donde se puede encontrar Páramo en alturas superiores a 3600 msnm. La acción antrópica sobre los bosques andinos, principalmente quemas y tala, ha hecho desaparecer extensiones de bosque ubicados por debajo de los Páramos, generando zonas con microclimas característicos de Páramo, que favorece su poblamiento con vegetación endémica de Páramo, que cubre el suelo con capas de materia orgánica que limitan la regeneración del bosque natural, (Hofstede,1997). Molano (1995) afirma que cerca del 60% del área actual de Páramo ha sido ensanchada de esta forma y que cerca del 90% del espacio ocupado por lo Páramos ha sido incorporado como espacio productivo.

1.1.3 ZONAS ALTITUDINALES DEL PÁRAMO A pesar de que varios botánicos y ecólogos modernos han realizado estudios detallados del Páramo colombiano, el esquema clásico de Cuatrecasas basado en criterios fisionómicos y florísticos se mantiene vigente. Este esquema divide a los Páramos de acuerdo a la importante variación de la vegetación con la altitud en SuperPáramo, Páramo y SubPáramo.

El Superpáramo. Su límite inferior entre los 4100 y 4300 msnm en las cordilleras central y oriental y 200 metros más alto en la oriental hasta aproximadamente los 5200 msnm. En el Superpáramo ocurren heladas durante todas las noches del año y la temperatura fluctúa entre los 0 y los 6°C, con fuertes oscilaciones térmicas que pueden alcanzar los 25°C durante días soleados y temperaturas mínimas de –2°C. Una característica importante es la existencia de un suelo móvil e inestable debido a solifluxión-congelamiento y descongelamiento diario-. En esta franja son frecuentes las nevadas, la congelación del agua en las madrugadas y su fusión que ocurre el mismo día o el siguiente. Este hábitat, con 69 tipos de comunidades

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vegetales conocidas, tiene una escasa cobertura vegetal del suelo, que está ocupado principalmente por musgos y otras plantas, presenta gramíneas pequeñas, de los géneros Agrostis y Festuca. Ver Figura 4

Figura 4. Paisaje característico del SuperPáramo (Páramos de Colombia, 2001)

Figura 5. Paisaje característico del Páramo propiamente dicho (Páramos de Colombia, 2001)

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Figura 6. Paisaje característico del Subpáramo (Páramos de Colombia, 2001)

El Páramo propiamente dicho. En la vertiente occidental de la cordillera occidental abarca desde los 2900 hasta los 3800 msnm; en el flanco oriental solo es nítida entre los 3300 y 3800 msnm; en la cordillera central, vertiente occidental, se encuentra entre 3400 y 4000 msnm, en la oriental va de 3200 a 3900 msnm; en la cordillera Oriental su mayor extensión está en la vertiente occidental de 3000 a 3800 msnm, el costado oriental el límite inferior está a 3300 msnm. Es la franja más extensa y la mejor consolidada ecológicamente; manifiesta una topografía suave y ondulada lo cual permite clasificarlo como el más estable de los pisos del páramo. Los suelos tienen una cobertura densa, que impide la erosión hídrica superficial. La principal característica desde el punto de vista de vegetación, es el dominio del pajonal-frailejonal y de los pastizales, con 146 especies. Predominan las gramíneas del género Calamagrostis, acompañados de frailejones de los géneros Espeletia,Espeletiopsis,Libanothamnus y Tamana.Ver Figura 5

El Subpáramo. En la cordillera oriental se observa de los 3000 a los 3500 msnm, mientras que en la cordillera oriental el límite superior se encuentra hasta los 3800 y 4000 msnm. Considerado como una transición entre el límite superior del bosque altoandino y el páramo propiamente dicho; presenta muchos arbustos y árboles bajos que proceden del bosque adyacente, entremezclados con la vegetación propia de páramo. La altitud donde se presenta la transición entre el bosque y el subpáramo es muy variable y en muchos casos la actividad del hombre la ha transformado mediante la adaptación de terrenos para el cultivo de papa y establecimiento de pastizales para ganadería. En esta franja se presentan cerca de 112 comunidades vegetales, como resultado de una gran homogeneidad de condiciones ambientales y fisiográficas; entre ellas se destacan algunos árboles propios de los bosques enanos, densos matorrales compuestos por ericáceas, varios tipos de chuscales y algunos frailejones. Ver Figura 6

1.2 PÁRAMOS EN COLOMBIA Y EN EL MUNDO

Tradicionalmente se ha considerado que el bioma Páramo solo se presenta en los Andes de Colombia, Venezuela y Ecuador. Sin embargo, desde una perspectiva ecosistémica global, muchos lugares cuyas condiciones ambientales eran homogéneas durante el Pleistoceno –hace dos millones de años-, evolucionaron en forma paralela a la de los Páramos andinos y generaron ambientes con características similares; tal es el caso de las altas montañas de Nueva Guinea, Hawai y América Central.

Los Páramos se encuentran a lo largo de la cordillera de Los Andes en Colombia, Venezuela y Ecuador entre las latitudes 8°S y 11°N (Monasterio, 1980). El Páramo también se presenta en la vertiente oriental de los Andes, más al sur, hasta los 15° de latitud, pero en un piso altitudinal más alto y guarda estrechas relaciones con las jalcas de Perú y Bolivia. Weber (1959) menciona la existencia de algunos lugares con

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características similares en El Salvador, Guatemala, Honduras y Costa Rica, aunque algunos autores señalan la ausencia de vegetación característica en estos lugares (género Espeletia). Ambientes paramunos se observan en forma aislada, en algunos cerros tipo mesas de Guyana, entre el Orinoco y el Amazonas.

Formaciones vegetales similares a las del Páramo se presentan en las regiones volcánicas cercanas a la línea ecuatorial en el oriente de Africa, donde su posición altitudinal está determinada básicamente por las condiciones climáticas.

Colombia posee alrededor del 64% de los Páramos del mundo, siendo los más ricos por su gran variedad de especies. En nuestro país se encuentran distribuidos a lo largo de la cordillera de los Andes y en el sistema montañoso de la Sierra Nevada de Santa Marta. Según Castaño (1996), los Páramos más extensos de Colombia en orden de magnitud son: Sumapaz, Sierra Nevada de Santa Marta, Las Hermosas, Chingaza y el Macizo Colombiano. Entre los de mediana magnitud señala: El Cocuy, Guicán, Chita, Santa Isabel, Tolima y Ruiz. Finalmente clasifica como Páramos de pequeños: Perijá, San Turbán, Berlín, El Almorzadero, La Rusia Guantiva, Palacios, Betulia, Galeras y Azufral, Guerrero, Pan de Azúcar y Tasajeras.

1.3 IMPORTANCIA DE LOS PARAMOS

Luteyn (1992) resalta la importancia ecológica, genética y científica de estos ecosistemas por sus paisajes únicos y flora endémica.

Los Páramos tienen capacidad de producción de alimentos, lo cual le merece un papel social muy importante al considerar las poblaciones campesinas de estas regiones que de la agricultura derivan su sustento.

Por otra parte, los Páramos son fundamentales en la regulación de la hidrología regional. Son captadores de las aguas lluvias y tienen un importante papel en la reducción de la escorrentía superficial, en la protección de las zonas bajas, en la regulación de las corrientes de agua y la prevención de la erosión, siendo esta última su función más importante para la sociedad según Arce & Paladines, 1997.

Adicionalmente, las plantas de generación hidroeléctrica dependen en buena parte de estos ecosistemas en Colombia y Ecuador, pues una buena cantidad de centrales se encuentran a alturas considerables.

Según Guhl (1982), el suelo paramuno también tiene la importante función de convertir el agua lluvia en potable. La lluvia infiltrada es modificada por los minerales y microorganismos presentes en la capa de humus, convirtiéndose en potable al alcanzar el subsuelo. Y es por esta razón que él se refiere a los Páramos como verdaderas “Fabricas de agua freáticas”. Los páramos constituyen la fuente de agua potable para la mayoría de la población al norte de Los Andes.

Figura 7. Cascada Laguna de Medio - Chingaza

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1.4 CARACTERIZACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS DE PÁRAMO.

En ellos ocurren procesos muy particulares por sus condiciones climáticas y por las características de sus suelos. Los Páramos presentan condiciones ambientales extremas debido a su bajo promedio diario de temperatura, alto promedio diario de humedad relativa, baja presión atmosférica, escasa densidad del aire, alta radiación solar, cambios bruscos de temperatura y humedad y suelos ácidos como lo presentan Sáenz & Díaz-Granados (2001); se ha encontrado que dadas las anteriores características, la evapotranspiración en los Páramos es baja y la capacidad de retención de agua de las plantas es alta.

Además de la lluvia, en los Páramos la precipitación horizontal es un importante factor del importante rendimiento presente en estos ecosistemas.

Debido a las bajas temperaturas y alta humedad relativa, la descomposición de la materia orgánica se da a tasas muy bajas, en consecuencia, los suelos tienen altos contenidos de materia orgánica así como alta porosidad y conductividad hidráulica.

Extendiendo las ideas expuestas en el párrafo anterior, los Páramos se pueden caracterizar con base en tres elementos fundamentales: clima, formas de vegetación y tipos de suelo4.

1.4.1 CLIMA Desde el punto de vista hídrico, los Páramos pueden presentar de 9 a 12 meses de máxima humedad con oscilaciones diarias y temperaturas contrastantes con cambios súbitos el mismo día, que pueden pasar de horas de intenso brillo solar a situaciones bajo densa niebla y humedad atmosférica del 100%. Los días de alta radiación solar son seguidos por noches extremadamente frías, debido a la irradiación nocturna. Este ciclo térmico ubica los Páramos en un intervalo entre 10 y –2°C.

La humedad en los Páramos se manifiesta por el rocío, la constante neblina y las lloviznas frecuentes, características de las altas montañas tropicales de clima húmedo. Esta gran humedad no está directamente relacionada con una precipitación alta, ya que a pesar de que existen regiones donde la precipitación anual es superior a 3000 mm, la mayoría de Páramos tienen una precipitación media anual aproximada de 1000 mm o menos. Sin embargo, por las bajas temperaturas y la alta nubosidad, la evapotranspiración es reducida y es esta una de las principales razones del alto rendimiento hídrico de estos ecosistemas.

Las temperaturas medias mensuales varían poco en el transcurso de año. En contraste con lo anterior, las temperaturas diarias presentan valores máximos diarios entre 14.2 y 17.3°C y mínimas entre –1.5 y 3.1°C (Weber, 1959). Ver Figura 8.

Respecto a la humedad relativa, Sturm & Mora-Osejo (1994), indican valores de HR máxima promedio multianual superiores al 94% y HR mínima promedio multianual cercanos a 56%.

4 Tomado de: Díaz-Granados, M A. (2000). Balance hídrico en cuencas paramunas

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Figura 8. Situaciones climáticas extremas registradas el mismo día. Laguna de Iguaque (Tomado de Páramos de Colombia, 2001)

1.4.1.1 PRECIPITACION HORIZONTAL

Además de la lluvia, la precipitación horizontal es una fuente importante de agua a los ecosistemas paramunos. La precipitación horizontal es el proceso en el cual pequeñas gotas de agua presentes en las nubes o la niebla son movidas por el viento hacia la vegetación, donde son interceptadas y acumuladas en gotas más grandes que se precipitan, escurren por la superficie de las plantas o son absorbidas por ellas (Bruijnzeel y Proctor, 1993; Kerfoot, 1969; Antón, 1988; Cavelier y Goldstein, 1989; Harr, 1982; Juvik y Nullet, 1993; Schemenauer y Cereceda, 1994; Vogelmann, 1973; Weaver, Byer y Bruck, 1973; Zadroga, 1981).

Cavelier y Goldstein (1989) en su trabajo basado en mediciones hechas principalmente en el Bosque Húmedo Tropical señalan que la precipitación horizontal puede aportar hasta el 65% de las entradas hídricas a éstos ecosistemas. Por otra parte, mediante mediciones con colectores de niebla en un Páramo a 3500 msnm en Costa Rica, se han estimado valores de 18% de la precipitación total (Dorewend, 1979, citado por Bruijnzeel y Proctor, 1993); en Colombia, resultados similares se han encontrado en El Zumbador, a 3100msnm (Cavelier y Goldstein, 1989). Si se considera que la vegetación de Páramo ha desarrollado características fisiológicas para captar agua, de esta forma, este porcentaje puede ser mayor.

Figura 9. Colector de Niebla y estación metereológica en El Tofo, Chile. Fuente: Schemenauer & Cereceda

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Según Bruijnzeel y Proctor (1995), la precipitación horizontal ocurre en los bosques de neblina de las montañas tropicales, en cantidades que dependen de la vegetación y del clima. En efecto, la altura de la vegetación, el tamaño de las hojas y su forma, sumados a factores climáticos como el contenido de humedad, tamaño de las gotas de agua y la velocidad y dirección del viento, producen grandes variaciones entre distintas cuencas; es por esto que se hace difícil su cuantificación.

También se ha logrado establecer que la precipitación horizontal aumenta cuando disminuye la precipitación, constituyéndose éste en un factor que no se puede despreciar cuando escasea la precipitación vertical (Cavelier y Goldstein, 1989).

1.4.2 SUELOS Los suelos de Páramos son por lo general de origen volcánico, y se caracterizan por ser ácidos y húmedos, con PH de 3.9-5.4 (Guhl,1982), lo cual condiciona los contenidos de humus, de tal manera que a medida que se asciende, los suelos son más crudos y con menos capa orgánica. El suelo paramuno es rico en humus bien descompuesto, de acidez considerable, enmohercido y de color pardo oscuro o negro; con un espesor que varía entre algunos centímetros y un metro (Suárez, 1989).

En el Páramo, la descomposición de la materia orgánica se lleva a cabo a tasas muy bajas, debido a las bajas temperaturas y a la alta humedad (Hofstede y Sevink, 1995).

La infiltración es generalmente alta debido a la presencia de suelos típicamente porosos relacionados con altos valores de conductividad hidráulica. La retención de agua es especialmente significativa, dado que en los primeros 30 cm de profundidad, el agua ocupa el 61.7% del volumen total del suelo (CAR, 1988).

Según Cortés (1995)5, la naturaleza del suelo paramuno está marcada por factores como el clima, los organismos, el material parental, el relieve y el tiempo. La precipitación en los Páramos, favorece el proceso de alteración química de los minerales; sin embargo, las bajas temperaturas disminuyen la velocidad de desarrollo de estos procesos retrasándolos. La descomposición del material vegetal muerto ayuda a la conformación del suelo, siendo éste el compuesto principal de las capas superiores de los estratos de suelo; este proceso de descomposición también ocurre a una tasa temporal muy baja por las bajas temperaturas, lo cual se manifiesta en la formación de horizontes superficiales espesos de color negro o tonos muy oscuros. Los organismos causan reordenamientos de la estructura interna de los suelos por medios mecánicos; adicionalmente, algunas de sus actividades biológicas como la fijación de nitrógeno atmosférico, la descomposición de la materia muerta y la absorción de nutrientes, determinan la concentración de los compuestos orgánicos en la matriz del suelo. Por otro lado, el relieve determina la circulación de los vientos, los gradientes de temperatura, la distribución de las lluvias y la circulación de la energía y del agua, lo cual condiciona inevitablemente las composición estructural de los suelos; la profundidad efectiva, el drenaje y la evolución de los suelos son determinados por la pendiente y las formas de relieve.

Los materiales parentales son aquellos a partir de los cuales se conforman los suelos. Entre estos materiales se encuentran los depósitos de las morrenas, derrubios de gelifracción y cenizas volcánicas. 5 Citado por Calvano, B. “Hidrología de Páramos. Modelación de la Cuenca Alta del Río Chochal”. 2000

Figura 10. Aprovechamiento hídrico en la región de Dhofar en Omán. Arbol de Olivo. Fuente: Schemenauer & Cereceda

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Según Pulido (1988), los materiales parentales y el relieve son los factores que más han contribuido a la diferenciación de los horizontes del suelo paramuno. Pulido señala, a manera de ejemplo, que los suelos se pueden clasificar según la forma del terreno en que se desarrollaron, de acuerdo con Tabla 1.

Tabla 1. Suelos de Páramo según las formas de relieve. 3600-4500msnm (Pulido,1988)

FORMA DEL TERRENO CARACTERISTICAS DEL TERRENO CARACTERISTICAS DEL SUELO

Crestas de Gelifracción Zonas escarpadas donde predominan afloramientos rocosos Suelos superficiales y poco evolucionados

Cimas de Gelifracción Partes culminantes de las vertientes aledañas a las crestas, con pendientes muy pronunciadas

Suelos con poco desarrollo y escasa profundidad efectiva

Laderas y derrubios de Gelifracción

Areas con mantos de material dendrítico de espesor variable

Suelos superficiales, con abundante piedra en perfil, a menos que presente cenizas volcánicas

Morrenas Depósitos de origen glacial Suelos bien drenados, poco evolucionados y superficiales

Depresiones Sectores de relieve plano cóncavo ocupados por lagunas o depósitos de materiales orgánicos

Suelos pertenecientes al orden de los Histosoles

Laderas de Denudación Relieve entre ligeramente quebrado hasta escarpado

Suelos con un horizonte A grueso y profundo cuando se ubican en pendientes suaves

1.4.3 VEGETACIÓN El clima es el factor determinante del tipo de vegetación y de los mecanismos estratégicos que las plantas adoptan para amortiguar o reducir las condiciones de estrés a las cuales están sometidas, regulando por ejemplo la temperatura gracias a su envoltura que controla la transpiración y la fotosíntesis, o presentando tejidos acuíferos que contribuyen al equilibrio hídrico.

Según Salamanca (1986), la vegetación paramuna está adaptada para resistir el frío y la sequía. Aunque el páramo es muy húmedo y sus suelos permanecen saturados, las bajas temperaturas hacen que sea difícil el aprovechamiento de agua por las plantas. Por lo tanto, experimentan una situación similar a la que se presenta en las zonas áridas y de ahí que muchas de las adaptaciones coincidan en ambos ambientes.

El clima frío y húmedo del Páramo retarda la descomposición y mineralización de la materia orgánica. Por esta razón los nutrientes se encuentran en el suelo en formas no utilizables. Además, el suelo inmoviliza los nutrientes, y en el caso del fósforo, esta inmovilización es crítica y limita el crecimiento de las plantas (Hofstede y Sevink, 1995).

La vegetación en el Páramo es xeromórfica, es decir que ha desarrollado características fisiológicas para adaptarse y sobrevivir a las extremas condiciones del clima, topografía y suelos. Algunas de estas características son: la formación de rosetas que sirve de defensa contra viento y frío, la enanificación arbustiva, el desarrollo de hojas coriáceas reduce la pérdida de agua por transpiración, la formación de cubiertas de pelos en las hojas para captar el agua de lluvia o de rocío, la permanencia de hojas muertas sobre los tallos (mantiene la temperatura, trampa de residuos orgánicos, almacén de agua), la formación de macollas (trampa de la materia orgánica y de humedad) y la agrupación de varias plantas pequeñas en cojines, entre otros (Salamanca, 1986). Además, existen algunas características xeromórficas de las

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plantas de Páramo que estabilizan la película de agua que reviste las dos caras de la hoja y que contribuyen a la estabilización de la transpiración como la presencia de pelos de cobertura densa, pelos glandulares, nerviación prominente, margen revoluto, lámina convoluta, criptas, papilas y ondulaciones de la lámina foliar. El tamaño de la hoja y su orientación al sol, los indumentos foliares y el tipo de envoltura epidemial regulan la temperatura de la hoja y, por consiguiente, el grado de apertura de los estomas. Si los estomas se abren por radiación intensa y baja humedad relativa, el agua almacenada en los tejidos suple las necesidades de transpiración (Mora-Osejo et al, 1995). Este tipo de adaptaciones impiden una transpiración excesiva.

Figura 11. Adaptaciones: a)Agrupación de plantas en Cojines b)Adaptaciones a la temperatura. Macolla c)Hojas muertas en los tallos de los frailejones d)Pelos en las hojas.

En los ecosistemas paramunos, los factores más importantes que intervienen en la transpiración de las plantas son la humedad relativa, la radiación solar, la temperatura y los cambios en la saturación del suelo, aunque este último es bastante estable en el suelo de páramo. En general, la transpiración es directamente proporcional a la radiación solar y a la temperatura, e inversamente proporcional a la humedad relativa.

La presencia de plantas húmedas permite mantener una adecuada retención de agua durante épocas secas pues existen algunas especies que retienen hasta 300 veces su peso en agua y otras que almacenan agua en sus tejidos como el Guardarocío y el Frailejón (Hofstede y Sevink, 1995, citado por Domínguez, 2000); estos autores, consideraron el comportamiento del contenido de agua en 4 especies (Calamagrostis Effusa y 3 tipos de colchones); se encontró que los colchones de pastos cortos almacenan un 320% de su peso seco en invierno, y 125% de su peso seco en verano. Los grass tussocks almacenan 120% de su peso seco en invierno, y 64% de su peso seco en verano. En conclusión de lo anterior, la ausencia de vegetación protectora en áreas con alto nivel de pastoreo, favorece las altas fluctuaciones en los niveles de almacenamiento de agua.

Las especies más importantes del Páramo son: Frailejón (Espeletia) -De crecimiento extremadamente lento y descomposición lenta. permanece por años con su tronco envuelto de hojas muertas. Según Cuatrecasas, existen 6 géneros y 140 especies-, Siete Cueros (Tibouchina), Chuzque, Arnica (Senecio), Chocho o Lupino (Lupinus), Pino enano o Chite (Hypericum), Pegamosco o Pegapega (Befaria Risinosa), Musgos (Sphagnum) y Líquenes.

Frailejón Plateado, Espeletia Argentea. Especie Frecuente en el SubPáramo

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1.4.4 USO DEL SUELO La presencia de cultivos es reducida debido a las características adversas del clima, pero aún así se presenta como un factor que modifica el equilibrio natural de los páramos (Salamanca, 1986; Sturm,1994)

El suelo del páramo bajo favorece el cultivo de papa, haba, cebada, cebolla y quina debido a la alta capacidad de retención de agua, la estructura granular, la porosidad fina, el calentamiento rápido del sol y el fácil manejo; hay buenas condiciones para la fotosíntesis y la cantidad de plagas es menor que en lugares más bajos (Mora-Osejo, 1995).

1.4.4.1 PROBLEMATICA DE LOS ECOSISTEMAS DE PÁRAMO

Entre los más importantes problemas que ponen en riesgo el equilibrio natural de los Páramos están las prácticas de quema y pastoreo. La quema de la vegetación de Páramo hace que la materia muerta desaparezca, y aparezcan nuevos brotes; ésta vegetación fresca es atractiva para el ganado. Por otro lado, la quema acelera el proceso de descomposición y genera suelos más secos incrementando los niveles de temperaturas máximas (Domínguez, 2000).

De acuerdo con Hofstede y Sevink (1995)6, en sitios sometidos a quemas y desmonte en el Parque de Los Nevados, las tasas de elongación de las hojas son menores y la densidad de las mismas es mayor que en condiciones naturales. Respecto al almacenamiento de agua y nutrientes, encontraron que en los ecosistemas sin intervención, los nutrientes se encuentran en mayor porcentaje en el material orgánico muerto, mientras que, las áreas con quema y pastoreo presentan un mayor porcentaje de nutrientes en las raíces y en la biomasa superficial viva; en las áreas con niveles de pastoreo alto, la concentración de nutrientes en el suelo es mayor. Se encontró, además, que el área sin influencia humana presentaba el mayor almacenamiento de agua en el periodo seco (62lt/m2), siendo el de las áreas intervenidas significativamente menor (40lt/m2).

Por otro lado, como lo manifiesta la CAR en el documento “Diagóstico y Plan de Manejo para zona de Páramos”7, la capacidad de retención de agua de los suelos de Páramo es afectada de manera importante por las quemas. “..En sitios quemados hace 12 años, a una profundidad de 0.1m existe agua en un 61.9% por unidad de volumen del suelo, mientras que en áreas recién quemadas (menos de 5 meses) a la misma profundidad se encuentra un 55.5% de agua”.

6 Estudio realizado en 5 áreas ubicadas en el Parque Nacional Natural de los Nevados con diferentes intensidades de quema y pastoreo. Effects or Burning and Grazing on a Colombian Paramo Ecosystem (Hofstede & Sevink, 1995). 7 Corporación Autónoma Regional. “Diagóstico y Plan de Manejo para zona de Páramos”. 1988

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Figura 12. Prácticas pastoriles en el SubPáramo. Suelo Desprotegido.

Figura 13. Cultivos de papa en el SubPáramo

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1. AREA DE ESTUDIO – CUENCA ALTA DEL RIO BLANCO

La Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, pensando en las necesidades de agua demandadas por el crecimiento demográfico de Bogotá, creó el Sistema Chingaza, para el mejoramiento de las condiciones de abastecimiento de la ciudad. Dentro del sistema general del proyecto Chingaza, se encuentra el Sistema Río Blanco que pertenece a la cuenca alta de este río y contribuye al suministro de agua para Bogotá y algunos municipios adyacentes.

Con el objeto de entender con claridad la participación del Sistema Río Blanco en el abastecimiento de agua de Bogotá y su integración con los demás elementos del sistema, se presenta a continuación una descripción general del funcionamiento de ambos sistemas.

1.1 SISTEMA CHINGAZA

El Sistema Chingaza inicia con la captación que se hace del Río Guatiquía; el agua allí captada es conducida por medio del Túnel de Guatiquía a flujo libre (Long=3.15km y φ=2.9m) hasta el Embalse de Chuza. El agua derivada de la captación y del Embalse de Chuza es conducida a través del Túnel Palacio-Río Blanco, el cual está compuesto por dos sectores: Chuza-Ventana (Long=18.3km y φ=3.7m) que trabaja a presión y Ventana-Simayá (Long=10.2km y φ=3.7m) para trabajo a flujo libre; en este segundo, se adicionan al sistema las aguas provenientes del Sistema Río Blanco. Las aguas captadas hasta este punto son conducidas por el Túnel Palacio-Río Blanco hasta el sector denominado Simayá, donde se encuentra una estructura de canal y canaleta Parshall, seguida de la cual se extiende una tubería para la conexión con el Túnel El Faro (Long=0.93km y φ=3.7m) hasta empatar con la conducción Simayá; ésta en su extremo final conecta con el Túnel de Siberia (Long=3km y φ=3.7m) el cual trabaja a flujo libre hasta llegar finalmente a la planta de tratamiento “Wiesner” mediante el Sifón de Teusacá. La conducción remata con una estructura de llegada a la planta que separa el caudal que entra a la planta y el sobrante lo conduce al Embalse San Rafael.

Entre la bocatoma de Chuza y el rebose en la planta de tratamiento el agua cruda realiza un recorrido de 38.070 m y desciende 153.34 m desde la cota 2.990 msnm, el nivel máximo del agua en el Embalse de Chuza, hasta el borde del rebose en la planta que se encuentra en la cota 2.837 msnm.

1.2 SISTEMA RÍO BLANCO

El “Sistema Río Blanco” es un sistema de captación ubicado en la vertiente este de la cuenca alta del Río Blanco, en jurisdicción de los municipios de La Calera, Guasca y Choachí, cuya finalidad es la captación de agua de 26 cauces mayores y menores para contribuir al Sistema Chingaza con el suministro de agua para Bogotá. El sistema actualmente capta aproximadamente 4.4 m3/s. La captación de estos pozos se realiza empleando pequeños sistemas de captaciones adecuados mediante bocatomas de fondo y alcantarillas ubicadas sobre el cauce de las quebradas, las cuales se conectan con el Túnel Palacio-Río Blanco mediante conexiones verticales de aproximadamente 100 m en promedio. (Ver Figura A.1.)

El sistema actual del Río Blanco fue construido en dos etapas:

1. La etapa inicial comprendía la captación de las quebradas Cortadera, Palacios, Piedras Gordas y Horqueta, las cuales mediante un sistema de conducción son entregadas al túnel “Palacio – Río Blanco”, utilizando para ello 4 pozos verticales que caen sobre el túnel y permiten la entrega directa al curso.

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2. Posteriormente, se desarrolló la segunda etapa sobre la ladera oriental de la hoya alta del río Blanco entre las cotas de 2950 y 3100 msnm, la cual capta aguas de las quebradas Peñas Blancas, Chocolatal, Charrascales, La Chucua, El Rincón, Calostros, El Mangón, Blanca, Siberia, Colorada y otras 12 quebradas menores; y un sistema de conducción, hasta el túnel Palacio – Río Blanco.

Debido a que las cuencas de las quebradas que alimentan las captaciones que corresponden a la primera etapa del Sistema Río Blanco presentan características propias de los ecosistemas de Páramo, y a la cantidad y calidad de la información hidroclimatológica disponible en las captaciones y en la zona, se escogió como área de estudio el conjunto de estas cuencas, como se presenta en la Figura A.1. (Plano General).

A continuación se presenta una breve descripción de los Pozos 1, 2, 3 y 4 que definen cada una de las cuencas de estudio.1

POZO 1

Ubicado sobre el cauce de la quebrada Cortadera, capta agua de la misma mediante una bocatoma de fondo y conducción vertical de 30m de longitud y φ=39”. Además, a este pozo llega el agua proveniente del proyecto de aprovechamiento adicional sobre la ladera oriental de la cuenca alta del río Blanco, el cual tiene el propósito de captar 11 quebradas principales y 11 quebradas secundarias y conducirlas a Pozo. Este aprovechamiento adicional capta un caudal medio anual de 2.95m3/s de los cuales 2.45m3/s corresponden a captaciones principales y 0.5m3/s a las captaciones menores. El área aferente de las quebradas Cortadera y Peñas Blancas hasta el sitio de captación es de 9.6km2 y el caudal promedio de ambas quebradas es de 0.48m3/s, descendiendo en épocas de verano a 0.04m3/s.

POZO 2

Capta el agua de las quebradas Palacio y Buitrago mediante una bocatoma de fondo y conducción por tubería de concreto de φ=48” y una longitud vertical de 77m. El área aferente de ambas quebradas es de 15.2km2 y su caudal medio de 0.76m3/s, el cual desciende en época de verano a 0.06m3/s.

POZO 3

Capta el agua de la quebrada Piedras Gordas mediante una bocatoma de fondo y conducción por tubería de concreto de φ=48” y una longitud vertical de 57m. La quebrada Piedras Gordas tiene un área aferente de 10.8km2, su caudal medio es de 0.5m3/s, y en época de verano desciende a 0.03m3/s.

POZO 4

Capta el agua de la quebrada La Horqueta mediante una bocatoma de fondo y conducción por tubería de concreto de φ=36” y una longitud vertical de 135m. La quebrada la Horqueta tiene un área aferente de 4km2, su caudal medio es de 0.21m3/s el cual desciende a 0.02m3/s en verano intenso.

Para la medición de los caudales de las quebradas de los pozos Nos 1, 2, 3 y 4, se dispone en la actualidad de limnígrafos instalados en las bocatomas en la zona de aguas arriba.

1 Fuente: BetaAmbiental, 2002

Figura 1. Bocatoma de fondo en Qda Palacio

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1.3 CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LA CUENCA ALTA DEL RÍO BLANCO

Con el objeto de caracterizar la cuenca en cada uno de los temas que son de interés en la implementación del modelo SWAT, se realizó una intensa labor de investigación y consolidación de información proveniente de diferentes fuentes, entre las cuales, las principales fueron el “Estudio de Impacto Ambiental para la ampliación del Sistema Chingaza “ (BetaAmbiental U.T., 1999), el “Plan Indicativo de la Cuenca Alta del Río Blanco” (BetaAmbiental, 2002), y el “Estudio General de Suelos y Zonificación de Tierras” (IGAC, 2000). El resultado de este trabajo se ve reflejado en las coberturas temáticas tipo shapefile y en temas de grilla, que se presentan en las figuras A.3, y que se describen a continuación:

1.3.1 GEOMORFOLOGÍA La zona estudiada de la cuenca alta del Río Blanco, corresponde a la suma de las cuencas de las quebradas Cortadera, Peñas Blancas, Palacio, Buitrago, Piedras Gordas y La Horqueta, hasta los puntos de captación respectivos, denominados Pozo1, Pozo2, Pozo3 y Pozo4. En el Anexo 1, se presenta la descripción morfométrica de los cauces principales que conforman la red de drenaje

De acuerdo con la delimitación de microcuencas y su hidrografía, la zona de estudio puede caracterizarse morfológicamente utilizando los parámetros que se presentan en las Tabla 1, Tabla 2 y que se describen a continuación:

- Area de drenaje (A) - [km2]. Corresponde a mediciones sobre la delimitación de cuencas que se presenta en la Figura A.2.

- Indice de Gravelius o coeficiente de compacidad (Kc). Relación entre el perímetro de la hoya y la longitud de la circunferencia de un círculo de área igual a la de la Hoya (Monsalve, 1995).

APKc 28.0= , donde A es el área de drenaje [km2] y P el perímetro de la hoya [km]. La cuenca Pozo2

tiene el coeficiente de compacidad más alto, lo cual está relacionado con su forma que es la más irregular de todas.

- Factor de Forma (Kf). Relación entre el ancho medio y la longitud axial de la hoya. LBK f = , donde B

es el ancho medio de hoya, el cual se obtiene de dividir el área por la longitud axial de la hoya.. Las cuencas Pozo1, 2 y 3 presentan valores similares de este parámetro, y más bajos que el de la cuenca Pozo 4, lo cual indica que la forma de las tres primeras favorece en menor grado las crecientes que la cuenca Pozo 4, en la cuenca Pozo 4 se esperan entonces menores tiempos de concentración que en una cuenca con igual área y factor de forma menor.

- Densidad de drenaje (Dd)- [km/km2]. Relación entre la longitud total de los cursos de agua de la hoya (Lt) y su área total (A). La cuenca Pozo 4 presenta el valor más alto, relacionado con una condición excepcionalmente bien drenada.

Tabla 1. Parámetros Morfológicos.

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CUENCA A [km2] P [km] Kc L [km] B [km] Kf Lt [km] Dd [km/km2]POZO 1 3.85 9.28 1.32 3.74 1.03 0.28 6.65 1.73POZO 2 15.14 20.59 1.48 6.99 2.17 0.31 28.30 1.87POZO 3 11.85 14.67 1.19 5.64 2.10 0.37 22.28 1.88POZO 4 5.29 8.90 1.08 2.65 1.99 0.75 19.29 3.65

36.13 76.52 - Orden de Horton de la Corriente (H). Orden de Horton de la corriente en su desembocadura. Figura A.2

- Relación de Bifurcación de Horton (RB). 1+

=i

iB N

NR

- Relación de Longitud de Horton (RL). i

iL L

LR 1+=

Tabla 2. Ordenes de Corriente según Horton

N1 N2 N3 N4 L1[km] L2[km] L3[km] L4[km] R1 R2 R3 L1 L2 L3

POZO 1 2 3 1 - - 5.02 1.46 - - 3.00 - - 0.29 - -POZO 2 3 19 4 1 - 16.91 5.71 5.27 - 4.75 4.00 - 0.34 0.92 -POZO 3 3 19 4 1 - 16.06 4.52 1.60 - 4.75 4.00 - 0.28 0.35 -POZO 4 4 31 7 2 1 12.53 3.50 2.30 0.66 4.43 3.50 2.00 0.28 0.66 0.29

RB RL#Corrientes Long. CorrientesCUENCA H

En la Figura A.2. se presenta el sistema de ordenamiento de Horton de la red hídrica , el cual será utilizado posteriormente para hacer medidas de similaridad geométrica con la red generada por el modelo SWAT, utilizando los parámetros descritos anteriormente.

- Pendientes de la cuenca.

La distribución de pendientes del área de estudio se presenta en el mapa de pendientes de la Figura A.2. El origen de esta información es el modelo digital de terreno que se utilizó en la implementación de SWAT, el cual se generó a partir de curvas de nivel cada 25 metros. El análisis para la totalidad del área de estudio, indica una pendiente media aproximada de 13.5% (15°), máxima de 62.1% (69°). En la misma Figura A.2. se presenta la distribución y características de las pendientes de cada cuenca analizada independientemente, cuyos valores se resumen en la Tabla 3.

Tabla 3. Análisis de Pendientes

CUENCAPOZO 1 66.6 ° 59.9 % 17.9 ° 16.1 %POZO 2 68.9 ° 62.0 % 12.6 ° 11.4 %POZO 3 63.1 ° 56.8 % 14.8 ° 13.3 %POZO 4 63.3 ° 57.0 % 20.0 ° 18.0 %

Pendiente Máxima Pendiente Promedio

Los rasgos morfológicos evidentes en el área están conformados básicamente por el arrastre de material como consecuencia de los procesos de remoción concentrados en deslizamientos, flujos de material principalmente hacia los cauces de las quebradas y evidencias del proceso de glaciación por la acumulación de depósitos de morrena. En la zona, su dinámica diferencial ha generado expresiones morfológicas como: a) Coluviones derivados de deslizamientos, los cuales se encuentran distribuidos irregularmente y sin estratificación, b) Coluviones traslocados por reptación y erosión, que se distribuyen de manera más homogénea en capas de poco espesor. Según BetaAmbiental (1999), la fisiografía de las cuatro cuencas estudiadas puede ser clasificada en el subgrupo Laderas de Circos y Artesas, como se presenta en la Figura A.3.

Respecto a la conformación estructural de la zona, el área a nivel regional se presenta enmarcada por dos extensas estructuras definidas por el plegamiento del material. Dichos plegamientos corresponden al

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Anticlinal de Río Blanco y al Sinclinal de Palacio. La acción de estos pliegues generó a su vez la presencia de pliegues de menor envergadura y de estru

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6

CODIDEAM TE ESTACION ELEV PARÁM 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 963502708 LG POZO 3 RINCON DEL OSO 2950 Caudal3502726 LG POZO 1 2962 Caudal3502727 LG POZO 4 2980 Caudal3502702 LG ORO PODRIDO 1300 Caudal3502728 LG POZO 2 3005 Caudal

TmaxTmedTminVelVientoHRBSPtoRocíoTmaxTmedTminVelVientoHRBSPtoRocío

2120642 CO PLANTA WIESNER 2795 Precip3502038 PG LAGUNA MARRANOS 3090 Precip3506041 PG LA CASCADA 2220 Precip3502039 PG MUNDO NUEVO 2400 Precip2120128 PMT PALACIOS GUASCA 3760 Precip3502040 PG PALACIOS EL ANGULO 3500 Precip3502049 PMT BLANCO 3400 Precip2120199 PG SOCHA 2750 Precip2120200 PG SIMAYA 2780 Precip3503032 PG LOS GIGANTES COTA 3650 3650 Precip3503033 PG LOS GIGANTES COTA 3800 3800 Precip

3503511 CO PRESA GOLILLAS-EL DEDAL(CHUZA) 3008

3250CHINGAZA CAMPAMENTOCO3503510

En la Figura A.4, se presenta la distribución geográfica de la red hidroclimatológica existente en la cuenca del Río Blanco, que en la actualidad es operada en su mayoría por la EAAB. Considerando algunas de estas estaciones, se describe la hidrología zonal de acuerdo a los siguientes temas:

1.3.2.1 PRECIPITACIÓN

Distribución Temporal.

La zona se caracteriza por presentar un comportamiento monomodal, con una estación lluviosa muy importante en la mitad del año, con descensos al inicio y al final del ciclo anual. Este período lluvioso es reconocido entre los meses de abril a septiembre donde los registros históricos de dos estaciones de la zona coinciden en valores de precipitación medial mensual multianual máximos superiores a 250mm en el mes de julio, como se presenta en la Figura 2. Por otra parte, considerando los valores máximos mensuales, en la Figura 3 se observan valores máximos cercanos a 450mm en los meses de junio y julio.

0

50

100

150

200

250

300

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

P med

[mm

]

Laguna Marranos La Cascada Mundo NuevoPalacios Angulo Palacios Guasca

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Es importante observar que los registros máximos superan considerablemente a los valores medios, especialmente en las estaciones ubicadas en la parte más alta de la cuenca.

Por otra parte, los menores valores de precipitación se presentan durante los meses de diciembre y enero, tiempo en el que coinciden los descensos característicos de temperatura en las noches hasta menos de 0°C.

En la Figura 4, se observa para todas las estaciones, valores medios mensuales entre 0 y 10mm de precipitación.

Distribución Espacial.

La cuenca alta del Río Blanco recibe influencia climática de la vertiente este de la cordillera oriental, la cual registra un alto nivel de pluviosidad, mucho mayor al de la vertiente opuesta. El régimen pluviográfico de la zona, se encuentra influenciado por la circulación de las masas de aire, que al chocar contra la Cordillera Oriental dan lugar a precipitaciones localizadas sobre esta vertiente. De esta forma, la Cordillera Oriental conforma una barrera orográfica frente al desplazamiento de los vientos Alisios. La precipitación en la vertiente externa de la Cordillera Oriental, excede los 3000 mm/año.

1.3.2.2 TEMPERATURA.

La dinámica de la temperatura, presenta un comportamiento bimodal inverso al de la precipitación, donde las temperaturas más bajas están relacionadas con los períodos lluviosos; este proceso ocurre debido a que la presencia de nubes durante la temporada lluviosa actúa como barrera que impide la incidencia directa de los rayos solares. En las Figura 5, Figura 6 y Figura 7, se observan dos periodos máximos de temperatura que corresponden a la definición de la estación húmeda. Las estaciones Presa Golillas y Chingaza, presentan promedios mensuales multianuales de 9 y 9.7°C respectivamente, con diferencias máximas entre todos los valores mensuales y el promedio multianual, de 5.8 y 4.1°C. Esta situación es característica de regiones tropicales, donde la fluctuación de temperatura diaria es más relevante y está condicionada por el brillo solar, la dirección de los vientos y la nubosidad, factores que generan fenómenos de importancia socio-económica como las heladas.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

T [°

C]

T media T max T min

0

2

4

6

8

10

12

14

16

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

T [°

C]

T media T max T min

0

2

4

6

8

10

12

14

16

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

T [°

C]

T media T max T min

Figura 5. Temperatura. Estación Palacios Guasca

Figura 6. Temperatura. Estación Chingaza

Figura 7. Temperatura. Estación Presa

Golillas

0

20

40

60

80

100

120

140

160

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

P min

[mm

]

Laguna Marranos La Cascada Mundo NuevoPalacios Angulo Palacios Guasca

Figura 4. Precipitación Mínima Mensual

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Tabla 5. Vegetación y Usos del Suelo. Fuente:BetaAmbiental, 2002

COBERTURA DESCRIPCIÓN DE LA COBERTURA IMAGEN

Vegetación de Páramo (Vp)

Grandes áreas que coronan la cuenca por encima del bosque andino. Se caracterizanporque su cobertura vegetal la forma un prado dominado por gramíneas, entremezcladas con arbustos de hojas coriáceas y con plantas cespitosas, almohadillas y arrosetadas.Incluye comunidades de frailejonal - pajonal, pajonal, frailejonal-chuscal, chuscal entreotras. El uso predominante de este tipo de cobertura es de protección y conservación delos ecosistemas y las cuencas.

Bosque Intervenido (Bi)

Comprende las masas de vegetación distribuidas en diversos estratos como arbóreo,subarbóreo, herbáceo y epífitas, que crecen y evolucionan espontáneamenteobedeciendo a las condiciones ecológicas del área. El estrato arbóreo dominantealcanzó alturas entre los 18 y 25 m, aunque predominaron las alturas de 20 m, los cualesfueron entresacados por los campesinos en buena proporción; el estrato subarbóreo seencuentra representado por individuos con alturas entre los 4 a 7 m y con DAP deaproximadamente 10 cm; en el estrato herbáceo predominan plántulas de especiesleñosas, aráceas, helechos y el rasante o muscinal por hojarasca, hongos, briofitos yplantas vasculares pequeñas; y entre las especies epífitas están los musgos, líquenes,helechos y en menor proporción orquídeas, bromelias y begonias. Se caracteriza por laintervención antrópica representada en la explotación maderera descontrolada ocontrolada por los sistemas de entresaca económica, corta selectiva y manejo silvícolaselectivo; una intensa caza obteniendo carne, pieles, plumas, huevos, etc.; y/o la

Arbustal Bajo (Ab)

Vegetación en la que predomina un estrato arbustivo cuya altura no supera los 3 m y unestrato herbáceo denso, con predominio de elementos leñosos que puede estarentrelazado con los demás y conformando coberturas cerradas. Este tipo de cobertura esproducto en ocasiones del abandono de actividades agropecuarias, permitiendo laaparición espontánea de especies pioneras heliófitas que constituyen la fase inicial delas sucesiones vegetales

Misceláneo (M)

Corresponde a aquella cobertura vegetal conformada por gramíneas de porte bajo, por logeneral no superior a 30 cm. de altura, que han prosperado espontáneamente y/o a lavegetación herbácea que se desarrolla en zonas de subpáramo y páramo que han sidofuertemente intervenidas y las cuales son dedicadas a la ganadería extensiva. En lasáreas altas o de páramo este tipo de cobertura se encuentra solo, mientras que en áreasaledañas al río Blanco, en la parte media y baja de la cuenca, estas áreas de pastizalesse encuentran entremezcladas con cultivos de pancoger.

1.3.4 COBERTURA VEGETAL Con el uso de una imagen satelital del año 1998, fotografías aéreas y posterior verificación en terreno, BetaAmbiental (1999) presenta en su estudio el Mapa de Cobertura Vegetal ilustrado en la Figura A.3, donde se muestra la distribución espacial de las categorías de cobertura vegetal relacionadas en la Tabla 6.

Tabla 6. Clasificación de la Cobertura Vegetal. Fuente: BetaAmbiental, 1999

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CCA COBERTURA VEGETAL ID_COBVEG AREA(km2) %

Matorral Chuscal MCH 1.236 33.80%Frailejonal Chuscal FCH 1.064 29.09%Bosque Andino Superior B 1.027 28.08%Frailejonal F 0.330 9.02%

3.657 100.0%Frailejonal Matorral FM 4.964 33.85%Matorral Chuscal MCH 4.442 30.29%Frailejonal Chuscal FCH 4.273 29.14%Bosque Andino Superior B 0.985 6.72%

14.664 100.0%Frailejonal Chuscal FCH 8.363 70.19%Frailejonal Matorral FM 1.298 10.89%Bosque Andino Superior B 0.774 6.50%Matorral M 0.721 6.05%Chuscal CH 0.424 3.56%Vegetación Arbense Antropogénica PS 0.335 2.81%

11.915 100.0%Chuscal Matorral CHM 2.790 51.31%Frailejonal Chuscal FCH 0.937 17.23%Chuscal CH 0.859 15.80%Bosque Andino Superior B 0.555 10.21%Matorral M 0.297 5.46%

5.438 100.0%

Frailejonal Chuscal FCH 14.637 41.03%Frailejonal Matorral FM 6.262 17.55%Matorral Chuscal MCH 5.678 15.92%Matorral M 1.018 2.85%Bosque Andino Superior B 3.341 9.37%Chuscal Matorral CHM 2.790 7.82%Chuscal CH 1.283 3.60%Vegetación Arbense Antropogénica PS 0.335 0.94%Frailejonal F 0.330 0.93%

35.674 100.0%

POZO

3PO

ZO 4

EN R

ESU

MEN

POZO

1PO

ZO 2

1.3.5 SUELOS En la Figura A.3. se presenta la distribución geográfica de la caracterización de suelos definida en el Estudio de Impacto Ambiental para la Ampliación del Sistema Chingaza elaborado para la de la EAAB, el cual considera las categorías definidas en la Tabla 7.

Tabla 7. Clasificación de Suelos. Fuente: BetaAmbiental, 1999

CCA ID_SUELO AREA(km2) % ID_SUELO

PA1 2.347 64.18% PA1SP12 1.310 35.82%

3.657 100.0%PA1 7.259 49.50%SP13 3.178 21.67% SP13SP12 2.201 15.01%PC3 1.327 9.05%PB2 0.698 4.76%

14.664 100.0% PC3SP13 6.135 51.49%PC3 2.743 23.02%PA1 1.937 16.25%SP15 0.769 6.45% SP12PB2 0.331 2.78%

11.915 100.0%PC3 3.443 63.31%PA1 1.724 31.70% PB2SP13 0.271 4.99%

5.438 100.0%

PA1 13.267 37.19% SP15SP13 9.585 26.87%PC3 7.512 21.06%SP12 3.511 9.84%PB2 1.029 2.89%SP15 0.769 2.16%

35.673 100.0%

Suelos profundos, bien drenados, oscuros, textura franco arcilloarenosa, friables, altamente ácidos, moderado contenido de materiaorgánica, fertilidad moderada a baja. Buena retención de agua.

Frecuentes afloramientos rocosos con horizonte orgánico superior.Textura Franco-arenosa. Moderadamente bien drenados. Altocontenido de materia orgánica, ácidos, baja fertilidad. Alta retenciónde humedad.

Configuración por depósito de ceniza. Suelos moderadamente asuperficialmente profundos, franco arcillosos a arcillosos. Biendrenados, alta retención de humedad, fuertemente ácidos. Materiaorgánica y fertilidad moderada. Buena retención de agua.Origen de arcillolitas-areniscas con introducciones de esquistos,suelos moderadamente profundos y superficiales con pendientesfuertes. Textura franco arcillo arenosa, fuertemente ácidos, drenajeexcesivo y baja fertilidad.Suelos de ceniza volcánica sobre arenisca superficial.Moderadamente profundos, bien drenados, franco arenosos ricos enmateria orgánica, fuertemente ácidos, fertilidad baja y buenaretención de humedad.Mezcla de suelos profundos y muy profundos, bien drenados apobremente drenados. Textura franco arenosa a franco arcillosa,friables, ricos en materia orgánica, fuertemente ácidos y fertilidadbaja a media.

POZ1

POZO

2PO

ZO3

POZO

4EN

RES

UM

EN

DESCRIPCIÓN

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Por otra parte, el “Estudio General de Suelos y Zonificación de Tierras” (IGAC, 2000) presenta una clasificación taxonómica de los perfiles de suelo de Cundinamarca, así como la conformación de unidades cartográficas, que en relación con la cuenca alta del Río Blanco son las que se presentan en la Figura A.3., y que se describen en la Tabla 8. Los símbolos de las unidades cartográficas están representados por tres letras mayúsculas que en su orden indican: Paisaje (M:montaña), clima ambiental y tipo de relieve. Estas tres letras están seguidas por subíndices que indican diferentes rangos de pendientes (e:25-50%, f:50-75% y g:>75%).

Tabla 8. Unidades Cartográficas Cuenca Alta del Río Blanco. Fuente: IGAC(2000)

ID_SUELO AREA(km2) % ID_SUELO

ME 0.591 16.17%MEFg 0.484 13.23% MGFfMGFf 2.582 70.60%

3.657 100.0%MEAd 0.563 3.84%MEFe 3.811 25.99%MEFg 3.597 24.53%MGFf 5.863 39.98%MGNc 0.830 5.66%

14.664 100.0%MEFe 1.662 13.95%MEFg 5.053 42.41%MGFf 4.757 39.92%MLCe 0.442 3.71%

11.915 100.0% MEFeMEFg 0.874 16.07% MEFgMGFf 4.565 83.93%

5.438 100.0%

MGFf 17.766 49.80%MEFg 10.008 28.05%MEFe 5.473 15.34%MGNc 0.830 2.33%ME 0.591 1.66%MEAd 0.563 1.58%MLCe 0.442 1.24%

35.673 100.0%

EN R

ESU

MEN

DESCRIPCIÓN

Relieve ligera a fuertemente escarpado, con pendientes de 50-75%,afectado en sectores por erosión hídrica laminar en grado ligero;suelos profundos a superficiales, bien a excesivamente drenados,con texturas finas a moderadamente gruesas, reacción extremada amuy fuertemente ácida, mediana saturación de aluminio y fertilidadmoderada a baja. Tipo de relieve: CrestonesMaterial Parental: Rocas clásticas limoarcillosas y arenosas.Clima: Muy frío, muy húmedo

Relieve fuertemente quebrado a fuertemente escarpado, conpendientes superiores a 25%; suelos moderadamente profundos amuy superficiales, bien drenados, de texturas moderadamente finas agruesas, reacción extremadamente ácida, alta saturación de aluminioy fertilidad baja.

Tipo de relieve: Espinazos, crestas y escarpes mayoresMaterial Parental: Rocas clásticas limoarcillosas y arenosas.

Perfiles: CU-132 y EB-23

POZO

2PO

ZO3

POZO4

Clima: Extremadamente frío húmedo

Perfiles: CU-149, CU-126 Y CC-210

POZ1

La unidad MGFf corresponde a suelos con perfiles del tipo A-Bw1-Bw2-BC-C (CU-149). El horizonte superficial A tiene un espesor de 20 a 25cm, color pardo grisáceo muy oscuro con moteados pardo rojizo, textura franco arcillosa con aproximadamente 17% de gravilla y estructura en bloques subangulares; posteriormente se encuentra el horizonte cámbico separado por color en Bw1, de colores pardo grisáceo muy oscuro y amarillento, textura arcillosa con aproximadamente 20% de gravilla, estructura prismática y espesor variable entre 15 y 20cm; el subhorizonte Bw2 es más espeso (20 a 25cm), de color gris oscuro, textura arcillosa con 20% de gravilla y estructura prismática; a continuación se encuentra un horizonte transicional BC (25 a 30cm) de color gris claro, colores rojo amarillento y amarillo parduzco, textura arcillosa y estructura prismática. Finalmente, y en promedio a una profundidad de 85cm, aparece un horizonte C, gris, con textura arcillosa y sin estructura (Figura 11).

Figura 11. Perfil CU-149

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Las unidades MEFe y MEFg presentan perfiles de tipo A-AC-C (CU-132). El horizonte A, tiene 30 a 35cm de espesor, color negro, textura franco arenosa, estructura en bloques subangulares, débilmente desarrollada. El horizonte AC de 25 a 30cm de espesor, colores negro, pardo grisáceo y pardo amarillento, textura arenosa franca con aproximadamente 68% de gravilla y sin estructura (suelta). Inmediatamente por debajo se encuentra el horizonte C de color pardo amarillento, textura franco arenosa, con aproximadamente 30% de gravilla (Figura 12).

Figura 12. Perfil CU-132

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1. MODELACIÓN HIDROLÓGICA

1.1 DESCRIPCIÓN DEL MODELO AVSWAT 20001

El modelo SWAT (Soil and Water Assesment Tool), ha sido desarrollado para el USDA Agricultural Reserch Service (ARS), en los Estados Unidos. SWAT fue creado con el objeto de predecir el impacto de diferentes prácticas de manejo del suelo sobre el recurso hídrico, producción de sedimentos y algunos temas de interés agrícola. Acerca de sus características es importante mencionar:

- Es un modelo físicamente basado. Se requiere información climatológica específica, así como propiedades del suelo, topografía, vegetación y prácticas de uso dentro del área en estudio. Lo anterior trae como ventaja además de poder modelarse cuencas sin monitoreo previo, la posibilidad de cuantificar el impacto de cambios climatológicos, de prácticas de uso, de vegetación, entre otros, sobre la calidad y cantidad del recurso hídrico.

- Es computacionalmente eficiente. Puede simular rápidamente grandes cuencas con diferentes escenarios.

- Es capaz de estudiar impactos a largo plazo. Es consistente en el análisis de procesos que demanden tiempos de simulación extensos como la dinámica de algunos contaminantes.

- Es gratis. El modelo SWAT en todas sus versiones, así como una importante base de datos y documentación se encuentra disponible en internet en http://www.brc.tamus.edu/swat, sin costo alguno.

Desde su creación a comienzos de los 90’s, SWAT ha estado continuamente en revisión y expansión, donde se han involucrado diferentes posibilidades en todos los campos que maneja. Dentro de esos avances, la versión AVSWAT2000 -implementada en este estudio-, adiciona respecto a las versiones anteriores, la posibilidad de utilizar diferentes métodos de tránsito hidrológico como Muskingum, además de poder suministrar o generar valores de evapotranspiración por diferentes métodos. En adición a lo anterior, se han desarrollado diferentes interfaces en Visual Basic y ArcView. Es esta última la que se ha escogido en este estudio, con el objeto de aprovechar las posibilidades de los SIG en este tipo de análisis.

SWAT divide la cuenca de estudio en una amplia cantidad de subcuencas, conformando unidades hidrológicas de repuesta (HRU’s), las cuales tienen su propio conjunto de parámetros de entrada y son analizadas individualmente. Esta metodología, al utilizar la concepción del sistema como un SIG, permite un análisis más objetivo que el de versiones anteriores, ya que a partir de coberturas temáticas, el sistema y no el usuario es quien identifica y asigna a cada unidad de análisis sus características dominantes (clima, uso del suelo, suelos, etc.). Resulta entonces importante lograr coberturas objetivas, lo cual es posible con la integración del uso de modernas tecnologías como la fotografía satelital con los métodos cartográficos tradicionales y la exploración in-situ.

SWAT permite una amplia gama de análisis los cuales utilizan el balance hídrico como la fuerza que impulsa todos los procesos en la cuenca.

La simulación de la hidrología de una cuenca, puede ser dividida en dos partes. La primera es la fase que contempla los procesos del ciclo hidrológico (Ver Figura 1), donde se controla el flujo de agua, sedimentos, nutrientes y cargas de pesticidas al cauce principal en cada subcuenca. En la segunda fase se consideran los procesos de transporte de agua, sedimentos, etc. a través de la red de canales definida hacia la salida de la cuenca.

1 Fuente: A.R.S. Soil and Water Assesment Tool Theoretical Documentation. Version 2000. Texas, 2002.

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2

El ciclo hidrológico simulado por SWAT está basado en la ecuación de balance hídrico ( 1 )

( )∑=

−−−−+=t

igwseepasurfdayOt QwEQRSWSW

1 ( 1 )

Donde,

SWt : Contenido final de agua en el suelo [mm H2O], t es el tiempo [días].

Figura 1. Representación esquemática del ciclo hidrológico

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3

SWO : Contenido inicial de agua el día i [mm]

Rday : Precipitación en el día i [mm H2O].

Qsurf : Flujo superficial en el día i [mm H2O].

Ea : Evapotranspiración en el día i [mm H2O].

wseep . Percolación en el día i [mm H2O].

Qgw : Recarga de acuífero en el día i [mm H2O].

La Figura 2 muestra la secuencia general de los procesos desarrollado por SWAT en la modelación del ciclo hidrológico. Las diferentes entradas y procesos involucrados en cada fase del ciclo hidrológico pueden ser consultados en el manual teórico del modelo, el cual los agrupa en ocho componentes básicos a saber: Clima, hidrología, nutrientes y pesticidas, erosión, cobertura de suelos y vegetación, gestión de prácticas, procesos en los canales principales, cuerpos de agua.

Figura 2. Ciclo de Procesos por Subcuenca / HRU

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4

1.2 IMPLEMENTACIÓN DE SWAT EN LA CUENCA ALTA DEL RÍO BLANCO

El modelo AVSWAT2000 en su innovación frente a las versiones anteriores al utilizar los SIG como plataforma, ha implementado una serie de herramientas que hacen más amigable y versátil su uso. Dentro de estas innovaciones, los componentes más relevantes son un completo y avanzado procedimiento para definir cuencas, así como una herramienta para definir unidades de respuesta hidrológica (HRU´s).

La Figura 3 presenta un esquema del sistema de funcionamiento de SWAT, el cual está organizado en una secuencia de varias herramientas interrelacionadas que se pueden agrupar en los siguientes 8 grupos: 1)Definición de cuencas, 2)Definición de HRU’s, 3)Definición de estaciones climatológicas, 4)Bases de datos AVSWAT, 5)Parámetros de entrada y administración de escenarios, 6)Ejecución del modelo, 7)Lectura y presentación de resultados y 8)Herramientas de calibración.

Cuando SWAT es cargado, sus módulos quedan embebidos en Arcview y el acceso a sus funcionalidades se hace utilizando menús y otros controles que funcionan como interfases gráficas de usuario (GUI’s). Los GUI’s son personalizaciones de las herramientas de Arcview.

Los mapas de entrada básicos requeridos por AVSWAT incluyen un DEM, mapas de suelos, cobertura y uso del suelo, hidrografía y clima. Adicionalmente, la interfase requiere la definición de características de uso del suelo, suelos, clima, agua subterránea, uso del agua, administración, química de suelos, embalses y calidad del agua.

Considerando la versatilidad del sistema y con el objeto de dar claridad y continuidad al entendimiento del procedimiento utilizado en este estudio, a continuación se presentan secuencial y detalladamente las principales características de cada uno de los procesos considerados.

1.2.1 DELIMITACIÓN DE CUENCAS Y UNIDADES DE RESPUESTA HIDROLÓGICA (HRU’s)

La herramienta de delimitación de cuencas utiliza y amplia las funciones propias de Arcview y de su extensión Spatial Analyst, extensión que debe estar previamente instalada.

Todos los procesos efectuados por AVSWAT en esta etapa, requieren un modelo digital de terreno (DEM) en formato de grillas ArcInfo, con una resolución acorde a la magnitud de la cuenca que se va a estudiar. Este DEM puede ser generado por el mismo Arcview de diferentes maneras. En este trabajo se utilizó el modelo digital de terreno que se presenta en la Figura A.5, el cual fue generado como se presenta en la misma figura y se describe a continuación:

1.2.1.1 CONFIGURACIÓN DEL MODELO DIGITAL DE TERRENO (DEM)

Inicialmente se consideró un DEM con tamaño de celdas 100x100m, este DEM abarca la cuenca del Río Blanco en su totalidad. Al aplicar el procedimiento de generación de cauces de SWAT, se genera una red hídrica que resulta congruente con la hidrografía general de la zona; sin embargo al enfocar el análisis en

Figura 3. Esquema del AVSWAT2000

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la zona específica que abarca las cuatro cuencas definidas por los pozos 1, 2, 3 y 4 en la cuenca alta del río, el DEM presenta un aspecto burdo que evidencia una resolución inadecuada y la generación detallada de cauces a este nivel resulta considerablemente diferente de la realidad, lo cual indica la necesidad de utilizar un DEM más fino. Considerando lo anterior, y contando con la definición de curvas de nivel en la zona cada 50m, se procedió a enfocar el análisis a la cuenca alta del río y a interpolar manualmente curvas de nivel cada 25m basado en la morfología de la zona visible en la fotografía satelital Landsat2 que se presenta en la Figura A.5. Posteriormente, tras adicionar una cantidad importante de nodos a las curvas originales e interpolar nuevas curvas entre las anteriores, con la ayuda de la extensión edtools.avx, se procedió a convertir los vértices de las curvas de nivel en un tema de puntos, donde cada uno tiene como atributo la cota de la curva equivalente –se obtuvieron 1497 puntos en total-. Seguidamente, con ayuda de la extensión Spatial Analyst se procedió a generar una superficie a partir de la interpolación de valores del anterior tema de puntos. Para lo anterior, se utilizó el método IDW (Inverse Distance Weight) el cual asume que cada punto de entrada tiene una influencia local que disminuye con la distancia a una rata potencial; se utilizó una vecindad de influencia de 12 puntos con una rata de potencia 2.

Finalmente, se obtuvo un DEM de la cuenca alta del Río Blanco, con 1041 filas x 1183 columnas y celdas de 10m de lado, en proyección Wisconsin Transverse Mercator. El DEM en total abarca 123.1 km2.

Una vez cargado el DEM en AVSWAT se preprocesa con el objeto de remover los sumideros -zonas que no drenan en ninguna dirección-, este procedimiento lo realiza el modelo internamente sin interacción con el usuario.

1.2.1.2 DEFINICIÓN DE CAUCES

AVSWAT ofrece dos posibilidades para definir las red de canales sobre la cual se ejecuta el modelo hidrológico. La primera opción es superponer al DEM una red hídrica que defina su ubicación definitiva; esta red puede ser un shapefile de tipo polyline y es utilizada cuando el DEM no es capaz de predecir satisfactoriamente la red de drenaje de la cuenca. La segunda opción es utilizar la herramienta de definición de canales, la cual permite generar la geometría de una red de drenaje a partir del modelo digital de elevaciones. Para esta última opción es necesario definir el mínimo tamaño de subcuencas, para lo cual SWAT precisa los valores mínimo y máximo posibles y sugiere un valor intermedio.

Con el objeto de evaluar el desempeño del DEM en la generación de la geometría de la red de drenaje, se generó una red definiendo un área mínima (threshold area) de 10 Ha. En la FIGURA A.6.se presenta la red generada junto con la red hídrica digitalizada presentada por BetaAmbiental (2002). Se observa que el desempeño del modelo y del DEM en la generación de la geometría hídrica es satisfactorio en toda el área de estudio. Sin embargo, aprovechando que se cuenta con información confiable, se utilizó la primera opción mencionada.

Considerando la heterogeneidad en forma y tamaño de las cuatro cuencas, se estudio un tamaño mínimo de subcuenca diferente para cada caso; lo anterior con el objeto de encontrar el conjunto de valores que mejor represente la configuración de la red hídrica conocida en su conjunto (Figura A.6.). En la Tabla 1 se presenta el umbral encontrado para cada cuenca. Finalmente, considerando que el modelo permite ser calibrado con información asociada con diferentes ubicaciones, se escogió 25 Ha como umbral para la generación de geometría de canales.

La asignación de las características morfológicas de los cauces principales de cada subcuenca, se debe hacer una vez definida la geometría de cuencas y subcuencas, así definidos los suelos y usos de suelo. Se

2 Fotografía tomada en 1998. Fuente: BetaAmbiental (1999)

Tabla 1. Area Umbral

CUENCA UmbralPOZO 1 20 HaPOZO 2 52 HaPOZO 3 43 HaPOZO 4 30 Ha

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consideró la descripción morfométrica del Anexo 1 (BetaAmbiental,2002), la cual se resume en la Tabla 2. En la que se asignan características a los cauces de las subcuencas presentadas en la Figura A.6.

Tabla 2. Cauces Principales

Cauce Ancho [m] Pendiente Subcuenca

Qda. Piedras Gordas 8 6.0% 20, 24Qda. Palacio 16 4.5% 25, 28, 29, 38, 36Qda. La Horqueta I 8 9.0% 18, 22, 43, 48, 49, 64Qda. La Horqueta II 4 11.0% 50Qda. Cortadera 1.6 7.0% 54, 61Qda. Buitrago 16 4.5% 3, 9,11, 51, 60

1.2.1.3 DEFINICIÓN DE CUENCAS Y SUBCUENCAS

AVSWAT permite definir puntos de entrada y/o salida, los cuales se pueden utilizar como representación de estaciones de monitoreo a los que se les puede relacionar series conocidas de diferentes parámetros, ó simplemente se pueden usar para definir la salida de una cuenca. Una vez definida la red de drenaje, se definió la salida de cada cuenca en los puntos de calibración del modelo ubicados en los pozos 1, 2, 3 y 4.

En la FIGURA A.6 se presenta el conjunto de subcuencas generadas por el modelo en comparación con las cuencas definidas y presentadas por BetaAmbiental (2002). Se observa que la generación de la geometría general de cada cuenca es satisfactoria.

Posteriormente, SWAT procesa una serie de parámetros geomorfológicos para cada una de las subcuencas, relacionando a cada una características propias de su estructura y del canal que la define; este trabajo se realiza con base en el Modelo Digital de Terreno.

1.2.2 SUELOS Y USO DEL SUELO Considerando que un factor determinante en la decisión del período de estudio es la completitud de los registros observados en las estaciones consideradas, para los parámetros que necesita el modelo en la forma en que se decidió operar SWAT (enero ’74-diciembre ’84) y que la información disponible de suelos y de cobertura de suelos es mucho más reciente, es necesario aclarar que la diferencia entre el uso del suelo considerado y el que existió en la época correspondiente al periodo de análisis, involucra error en la estimación del comportamiento hídrico de la cuenca.

No se sabe con certeza la magnitud de la incertidumbre involucrada por este asunto, sin embargo se piensa que en el momento de calibrar el modelo, el rango de variación de los números de curva CN que van a diferencia ambos escenarios, debe ser amplio y el análisis de sensibilidad en este sentido debe ser cuidadoso, así como sus resultados verificados con la información cualitativa que se encuentre acerca de las actividades practicadas en la zona en épocas anteriores.

1.2.2.1 SUELOS.

A partir de la información presentada en la FIGURA A.3, proveniente de diferentes fuentes y descrita en el capítulo correspondiente a las características edafológicas de la cuenca del alta del Río Blanco, se generó un mapa único de distribución de suelos, necesario para la ejecución de SWAT.

Considerando la distribución y características de suelos presentado por BetaAmbiental (2002) y que la distribución definida por IGAC (2000) está soportada por exploraciones que precisan información de la composición en profundidad de la matriz de suelo, se clasificó los tipos de suelo de cada uno de los mapas de acuerdo a la clasificación propuesta por el Soil Conservation Service (SCS) -Tabla 3-.

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Posteriormente, se cruzaron ambos mapas hasta obtener el mapa que se presenta en la FIGURA A.3, donde se identificaron dos zonas dentro del área de estudio a las cuales fueron asignados los conjuntos de parámetros que se presentan en la Tabla 7.y se describen a continuación:

Tabla 3. Casificación de suelos. SCS.

Suelo Descripción

A (Bajo potencial de escorrentía). Suelos que tienen alta tasa de infiltración aún cuando estén húmedos. Consisten de arenas ogravas profundas bien a excesivamente drenados. Estos suelos tienen una alta tasa de transmisión de agua.

B

(Moderadamente bajo potencial de escorrentía). Suelos con tasa de infiltración moderada cuando están muy húmedos. Suelosmoderadamente profundos a profundos, moderadamente bien drenados a bien drenados, suelos con texturas moderadamentefinas a moderadamente gruesas, y permeabilidad moderadamente lenta a oderadamente rápida. Son suelos con tasas detransmisión de agua moderadas.

C

(Moderadamente alto potencial de escorrentía). Suelos con infiltración lenta cuando están muy húmedos. Consisten de sueloscon un estrato que impide el movimiento del agua hacia abajo; suelos de textura moderadamente finas a finas; suelos coninfiltración lenta debido a sales o alkali, o suelos con niveles freáticos moderados. Estos suelos pueden ser pobrementedrenados o bien a moderadamente bien drenados, con estratos de permabilidad lenta a muy lenta a poca profundidad (50-100cm).

D

(Alto potencial de escorrentía). Suelos con infiltración muy lenta cuando están húmedos. Consisten de suelos arcillosos conalto potencial de expansión; suelos con nivel freático alto permanente; suelos con estrato arcilloso superficial; suelos coninfiltración muy lenta debido a sales o alkali, y suelos poco profundos sobre material casi impermeable. Estos suelos tienentasas de transmisión de agua muy lentas.

Para cada tipo de suelo se definió:

( 1 ) NOMBRE. Nombre de la capa

( 2 ) No. CAPAS. Número de capas

( 3 ) HYDGRP. Grupo de suelo según clasificación SCS

( 4 ) SOL_ZMX. Máxima profundidad de raíces. Se supone para cultivos perennes y árboles, como los que interesan a este estudio, que las raíces pueden desarrollarse a través de todo el perfil de suelo.

Para cada capa de cada tipo de suelo se definió:

( 8 ) SOL_Z. Profundidad de la capa

( 9 ) SOL_BD. Densidad de bulbo húmedo. Se define como t

sb V

M=ρ , donde Ms es la masa de las

partículas sólidas y Vt es el volumen total del suelo. Define la cantidad relativa entre el espacio de poros y la matriz de suelo.

Dominguez (2000), señala la importancia del efecto de este parámetro en la modelación del flujo superficial. En su estudio, se presenta un análisis de sensibilidad alrededor de este parámetro, donde se observa que al disminuir la densidad del suelo de las capas superiores, el caudal en los meses más húmedos, aumenta significativamente, por otra parte se menciona que los caudales más altos se reducen a medida que la densidad disminuye. Lo anterior es de gran importancia si se recuerda que los suelos de los ecosistemas de páramo funcionan como esponjas capaces de retener humedad y mantenerla durante periodos secos, así como de reducir los picos de creciente.

La densidad de bulbo húmedo tiene valores que varían entre 1.1 y 1.9 Mg/m3 ó g/cm3

( 10 ) SOL_AWC. Es la cantidad de agua disponible para las plantas. Se calcula como la capacidad de campo menos el agua permanente en el punto de marchitamiento. AWC = FC – WP. De acuerdo a la Tabla 4, la cantidad disponible de agua para plantas es de 0.04 para arenas, 0.24 para limos y 0.21 para arcillas. Se observa que aunque las arcillas contienen una cantidad de agua mayor que los limos, los limos tienen mayor cantidad de agua disponible para plantas que las arcillas.

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Tabla 4. Contenido de humedad para varios suelos y condiciones de humedad. (SWAT2000Theory)

Textura Arcilla (%Sólidos) Saturación Capacidad

de Campo

Punto de marchit.

permanenteArena 3% 0.4 0.06 0.02Limo 22% 0.5 0.29 0.05Arcilla 47% 0.6 0.41 0.2 .

( 11 ) SOL_K. Conductividad hidráulica saturada. Mide la capacidad del suelo de conducir agua. Se definió para cada capa considerando la clasificación que se presenta en la Tabla 5, la cual fué tomada del manual teórico de SWAT y de acuerdo a la Figura 4, la cual aporta una guía en la determinación de K con base en la granulometría de cada capa.

Tabla 5. Conductividad Hidráulica para varios materiales de lecho. (Lane,1983)

Bed Material Group Bed Material Characteristics Hydraulic Conductivity

Very high loss rate Very clean gravel and large sand > 127 mm/hrHigh loss rate Clean sand and gravel, field conditions 51 - 127 mm/hrModerately high loss rate Sand and gravel mixture with low silt-clay content 25 - 76 mm/hrModerate loss rate Sand and gravel mixture with high silt-clay conten6 - 25 mm/hrInsignificant to low loss rate Consolidated bed material: high silt-clay content 0.025 - 2.5 mm/hr

Figura 4. Conductividad Hidráulica a saturación

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De acuerdo al contenido de gravas y a la descripción de la textura de cada horizonte, con ayuda del triángulo presentado en la Figura 5, se definió

( 12 ) SOL_CBN. Contenido de Carbono Orgánico.

( 13 ) CLAY. Contenido de arcilla. φe<0.002mm

( 14 ) SILT. Contenido de limo. 0.002<φe<0.05mm

( 15 ) SAND. Contenido de arenas. 0.05<φe<2mm

( 16 ) ROCK. Contenido de gravas. φe>2mm

( 17 ) SOL_ALB. Albedo de suelo húmedo. Cantidad de radiación solar reflejada. Se definieron valores de acuerdo a la Tabla 6

Tabla 6. Albedo para diferentes coberturas. Fuente: Martin,J, Mccutcheon (1999)

Tipo de Cobertura Albedo

Meadows and fields 0.14Needle forest 0.07-0.09Extended mixed forest 0.045Grass-covered ground 0.25-0.33Rocky ground 0.12-0.15Vegetation early summer, leaves with high water content 0.19Vegetation late summer, leaves with low water content 0.29Clean snow 0.83Old snow 0.42-0.70

Figura 5. Triángulo Textural

USDA

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( 18 ) USLE_K. Factor de erodabilidad del suelo según la ecuación universal de pérdida de suelo USLE. Mide la susceptibilidad del suelo a ser disgregado en sus partículas y arrastrado por el agua. Se determinó para cada capa a partir de la granulometría y con ayuda del nomograma de la Figura 6, el cual considera cualitativamente las características de permeabilidad del suelo

Tabla 7. Resumen de parámetros asignados a los tipos de suelos

ID

(1) Nombre SNAM(2) #Capas NLAYERS(3) Grupo SCS HYDRGP(4) Prof.Raices SOL_ZMX [mm](5) Vacios excl. ANION_EXCL fraction(6) VolRotura SOL_CRK [m3/,m3](7) Textura

Layer 1 2 3 1 2 3 4 5(8) Profund SOL_Z [mm] 300 350 600 220 230 240 250 560(9) DensBulbo SOL_BD [g/cm3] 1.1 1.3 1.5 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5(10) CapAguaDisp SOL_AWC [mmH2O/mm] 0.04 0.04 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21(11) ConducHidra SOL_K [mm/hr] 20 19 10 3 0.7 0.7 0.7 0.5(12) CarbOrganic SOL_CBN %Ws 4 4 3 4 4 3 3 2(13) Arcillas CLAY %Ws 15 11 25 40 63 63 58 61(14) Limos SILT %Ws 37 39 25 32 17 18 21 22(15) Arenas SAND %Ws 48 50 50 28 20 19 21 17(16) Gravas ROCK %Ws 50 68 30 18 20 20 20 15(17) Albedo SOL_ALB 0.2 0.15 0.12 0.2 0.15 0.14 0.13 0.12(18) Erodabilidad USLE_K 0.3 0.3 0.4 0.25 0.25 0.2 0.2 0.25

PARAMETRO TIPOS DE SUELO

0.50

LFS-LFS-LFS

MGF5A

15000.50

LFC-LC-LC

MEF3B

1200

1.2.2.2 USO DEL SUELO

Considerando la distribución de usos del suelo planteada por BetaAmbiental (2002), así como la distribución de vegetación, presentados ambos en la Figura A.3, se determinaron 4 tipos de cobertura de uso del suelo para los cuales se estimó los parámetros necesarios por SWAT que se describen como sigue:

( 1 ) CROP NAME. Nombre de la cobertura vegetal

( 2 ) CPNM. Código de identificación de la cobertura

( 3 ) IDC. Se clasificó cada cobertura de acuerdo a las categorías presentadas en la Tabla 8, las cuales ha definido SWAT de acuerdo a los procesos que modela en cada uno.

( 4 ) BIO_E. Eficiencia en el uso de radiación. Es la cantidad de biomasa seca producida por unidad de radiación interceptada. [(kg/ha)/(MJ/m2 )].

Figura 6. Nomograma de erodabilidad del suelo. Wischmeier, 1971

Tabla 8. Clasific SWAT

Cod Land cover / plant1 W arm season annual legume2 Cold season annual legume3 Perennial legume4 W arm season annual5 Cold season annual 6 Perennial 7 Trees

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( 5 ) HVSTI. Indice de cosecha. Subsuelo removido en la cosecha.

Los seis siguientes parámetros permiten describir el desarrollo del tamaño de hojas durante el crecimiento de las especies vegetales en cada tipo de cobertura.

En la Figura 7 se observa la forma en que se SWAT relaciona estos parámetros con el fin de modelar el crecimiento de hojas. Para determinar cada uno de estos se hizo analogías con algunos tipos de vegetación y coberturas incluidos en la base de datos del modelo.

( 6 ) BLAI. Máximo potencial de área de hojas.

( 7 ) FRGRW1. Fracción de la primera etapa de crecimiento de la planta que corresponde al

comienzo de la curva de desarrollo.

( 8 ) LAIMX1. Fracción del máximo índice de hojas que corresponde al comienzo de la curva de desarrollo.

( 9 ) FRGRW2. Fracción de la primera etapa de crecimiento de la planta que corresponde al punto de desarrollo pleno.

( 10 ) LAIMX2. Fracción del máximo índice de hojas que corresponde al punto de desarrollo pleno.

( 11 ) DLAI. Fracción de la etapa de crecimiento cuando el área de hojas declina.

( 12 ) CHTMX. Máxima altura de cobertura.

( 13 ) RDMX. Máxima profundidad de raíces.

( 14 ) T_OPT. Temperatura óptima para el crecimiento de las plantas.

( 15 ) T_BASE. Temperatura mínima (base) para el crecimiento de la planta.

( 16 ) y ( 17 ) CNYLD y CPYLD. Fracción de nitrógeno y de fósforo en el campo

( 18 ), ( 19 ), ( 20 ), ( 21 ), ( 22 ) y ( 23 ). BN1, BN2, BN3, BP1, BP2 Y BP3. Extracción de nitrógeno y de fósforo extraído por las plantas del suelo en 3 fases de su crecimiento.

( 24 ) WSYF. Límite inferior del índice de cosecha.

( 25 ) USLE_C. Mínimo valor del factor C de la ecuación de pérdida de suelos USLE. Se determinó con base en el porcentaje de cubrimiento vegetal y el contenido de materia orgánica según la ecuación: C=C1C2C3, donde C1=1-exp(-0.339H*%Cubrimiento forestal). H, es la altura de caída estimada como 10m, y los coeficientes C1 y C2 corresponden a tablas que relacionan los valores consignados con contenidos de materia orgánica medios a altos.

Tabla 9. Determinación del factor C de la ecuación de la USLE %Cub.

Forestal%Mat.

Orgánica C1 C2 C3 CArbustal Bajo 20 70 0.49 0.16 0.15 0.012Bosque intervenido 80 70 0.93 0.16 0.15 0.022Misceláneo 10 70 0.29 0.16 0.36 0.017Vegetación de páramo 20 70 0.49 0.16 0.15 0.012

( 26 ) GSI. Máxima conductancia estomatal con la mayor radiación solar y mínimo déficit de presión de vapor. Parámetro utilizado en la estimación de la evapotranspiración con el método Penman-Monteith

Figura 7. Leaf area index as a function of fraction of growing season for Alamo switchgrass

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( 27 ) VPDFR. Déficit de presión de vapor.

( 28 ) FRGMAX. Máxima conductancia estomatal.

( 29 ) WAVP. Tasa de declinamiento de la radiación.

( 30 ) CO2HI. Concentración de CO2 en la atmósfera.

( 32 ) RSDCO_PL. Coeficiente de descomposición de residuos vegetales.

A continuación se presenta un resumen de los parámetros considerados en cada tipo de cobertura de uso del suelo. Algunos de estos parámetros fueron adoptados a partir de analogías con algunos tipos de vegetación incluidos en la base de datos de SWAT y en lo posible fueron determinados como se presentó anteriormente.

Tabla 10. Resumen de parámetros asignados a los tipos de cobertura

ID ITEM UNIDAD

(1) CROP NAME Arbustal Bajo Bosque intervenido Misceláneo Vegetación

de páramo(2) CPNM ARBA BOIN MISC VEPA(3) IDC Perennial Trees Perennial Perennial(4) BIO_E [(kg/ha)/(MJ/m2 )] 35 15 33.5 47

(5) HVSTI [(kg/ha)/(kg/ha)] 0.9 0.75 0.9 0.9(6) BLAI [m2/m2] 4 5 3 6(7) FRGRW1 fraction 0.05 0.05 0.15 0.1(8) LAIMX1 fraction 0.05 0.05 0.05 0.2(9) FRGRW2 fraction 0.49 0.4 0.5 0.2(10) LAIMX2 fraction 0.95 0.95 0.95 0.95(11) DLAI [heat unit/heat unit] 0.7 0.99 0.99 0.7(12) CHTMX [m] 2.5 10 0.5 2.5(13) RDMX [m] 2.2 3 2 2.2(14) T_OPT [°C] 11 11 11 11(15) T_BASE [°C] 3 3 3 3(16) CNYLD [kgN/kg seed] 0.016 0.0015 0.0234 0.016(17) CPYLD [kgP/kg seed] 0.0022 0.0003 0.0033 0.022(18) BN1 [kgN/kg biomasa] 0.035 0.006 0.06 0.035(19) BN2 [kgN/kg biomasa] 0.015 0.002 0.231 0.15(20) BN3 [kgN/kg biomasa] 0.0038 0.0015 0.0134 0.0034(21) BP1 [kgP/kg biomasa] 0.0014 0.0007 0.0084 0.0014(22) BP2 [kgP/kg biomasa] 0.001 0.0004 0.0032 0.001(23) BP3 [kgP/kg biomasa] 0.0007 0.0003 0.0019 0.0007(24) WSYF [(kg/ha)/(kg/ha)] 0.9 0.01 0.9 0.9(25) USLE_C 0.012 0.022 0.017 0.012(26) GSI m/s 0.005 0.002 0.005 0.005(27) VPDFR kPa 4 4 4 4(28) FRGMAX fraction 0.75 0.75 0.75 0.75(29) WAVP rate 8.5 8 10 8.5(30) CO2HI mL/L 660 660 660 660(31) BIOEHI radio 54 16 36 54(32) RSDCO_PL fraction 0.05 0.05 0.05 0.05

TIPO DE COBERTURA

A continuación, se definió un coeficiente de rugosidad de Manning para cada tipo de cobertura, de acuerdo a las tablas de clasificación presentadas en “Applied Hydrology” (Chow,1988), en el manual del usuario de SWAT y en las figuras presentadas en “Open Channel Hydraulics” (Chow, 1959).

Por otro lado, en la determinación de la escorrentía, SWAT utiliza el método propuesto por el Soil Conservation Service (SCS), denominado curva de escorrentía CN. En este método, la profundidad de escorrentía (Profundidad efectiva de precipitación) es función de la profundidad total de precipitación, y de un parámetro de abstracción referido al número de curva de escorrentía, número de curva ó CN. El número de curva varía en un rango de 1 a 100, existiendo una función de las siguientes propiedades

Tabla 11. Coeficientes de Rugosidad

Sobre el Suelo

Flujo en canales

Arbustal Bajo 0.12 0.10Bosque intervenido 0.15 0.10Misceláneo 0.19 0.10Vegetación de páramo 0.15 0.10

TIPO DE COBERTURAn - Manning

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productoras de la hoya hidrográfica: a) Tipo de suelo hidrológico, b) Utilización y tratamiento del suelo, c) Condiciones de la superficie del terreno, y d) Condición de humedad antecedente del suelo.3

Con el objeto de determinar un conjunto de valores de curvas CN para cada tipo de cobertura, se utilizó la distribución geográfica de coberturas vegetales presentada en la Figura A.3., así como la distribución de usos de suelo descritos anteriormente. En primer lugar, se asignó a cada tipo de cobertura vegetal, un conjunto de valores de curva CN, de acuerdo a sus características y a las tablas SCS, que ofrecen un amplio espectro de categorías catalogadas de acuerdo a uso del suelo, prácticas y condiciones hidrológicas.4 Posteriormente se asignó proporcionalmente un conjunto de valores CN a cada uso del suelo; este procedimiento se realizó cruzando espacialmente la distribución de coberturas vegetales con la distribución de usos del suelo, y asignando a cada uso del suelo un conjunto de valores CN proporcional al área de cada cobertura vegetal incluida. En la Tabla 12, se presenta el conjunto de valores CN asignados a cada tipo de cobertura vegetal, así como el procedimiento de asignación de curvas CN a cada uso del suelo.

Tabla 12. Determinación del número de curva CN por tipo de uso del suelo

A B C D Area [km2] A B C D Area [km2] A B C DB - Bosque Intervenido 30 55 70 77 0.77 22.95 42.08 53.56 58.91 2.89 86.75 159.05 202.42 222.67CH - Chuscal 57 73 82 86 0.39 21.98 28.14 31.61 33.16 0.28 15.99 20.48 23.01 24.13CHM - Chuscal Matorral 57 73 82 86 0.36 20.76 26.59 29.87 31.32 2.08 118.67 151.98 170.72 179.05F - Frailejonal 48 67 77 83 0.23 11.08 15.47 17.78 19.17 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00FCH - Frailejonal Chuscal 30 48 65 73 1.87 56.03 89.64 121.39 136.33 1.00 29.89 47.83 64.77 72.74FM - Frailejonal Matorral 30 48 65 73 2.32 69.48 111.17 150.54 169.07 0.77 22.95 36.72 49.73 55.85M - Matorral 30 48 65 73 0.46 13.84 22.14 29.98 33.67 0.33 9.86 15.78 21.37 24.00MCH - Matorral Chuscal 35 56 70 77 3.00 105.09 168.15 210.19 231.21 0.46 16.08 25.73 32.16 35.37PS - Vegetac Arbense Antropogénica 36 60 73 79 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Σ = 9.39 321.21 503.39 644.92 712.84 7.80 300.20 457.57 564.17 613.80CN ARBA 34 54 69 76 CN BOIN 38 59 72 79

A B C D Area [km2] A B C D Area [km2] A B C DB - Bosque Intervenido 30 55 70 77 0.28 8.36 15.33 19.52 21.47 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00CH - Chuscal 57 73 82 86 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.80 45.76 58.61 65.84 69.05CHM - Chuscal Matorral 57 73 82 86 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.38 21.73 27.83 31.26 32.78F - Frailejonal 48 67 77 83 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.31 14.89 20.78 23.88 25.74FCH - Frailejonal Chuscal 30 48 65 73 0.40 12.11 19.37 26.23 29.46 13.57 407.08 651.33 882.01 990.56FM - Frailejonal Matorral 30 48 65 73 0.75 22.63 36.21 49.04 55.08 2.42 72.51 116.02 157.11 176.44M - Matorral 30 48 65 73 0.04 1.17 1.87 2.53 2.84 0.62 18.71 29.94 40.55 45.54MCH - Matorral Chuscal 35 56 70 77 0.30 10.46 16.74 20.92 23.01 2.87 100.54 160.87 201.09 221.19PS - Vegetac Arbense Antropogénica 36 60 73 79 0.37 13.34 22.24 27.05 29.28 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Σ = 2.15 68.08 111.77 145.30 161.14 20.98 681.23 1065.38 1401.73 1561.31CN MISC 32 52 68 75 CN VEPA 32 51 67 74

1. ARBA Arbustal Bajo

COBERTURA VEGETALCN 3. MISC Misceláneo 4. VEPA vegetación de Páramo

2. BOIN Bosque IntervenidoCOBERTURA VEGETAL

CN

Por último, se procede a generar las unidades hidrológicas de respuesta (HRU). Este proceso relaciona las características morfológicas de cada subcuenca con sus características de uso del suelo y suelo. El modelo permite asignar a cada subcuenca un solo tipo de uso de suelo y uno de tipo de suelo, ó asignar múltiples tipos de cada uno de acuerdo su área de influencia; para esta última opción, es posible redistribuir las áreas de cada uno de estos ítems en cada subcuenca eliminando los tipos con menor representación, con el objeto de redistribuir proporcionalmente los tipos más representados. En este trabajo se optó por la segunda opción, utilizando un umbral del 15% para suelos y 15% para uso del suelo.

1.2.3 INFORMACIÓN HIDROCLIMATOLÓGICA El clima en una cuenca, provee las entradas de humedad y energía que controlan el balance hídrico y determina la importancia relativa de los diferentes componentes del ciclo hidrológico.

3 El método de abstracciones del SCS se encuentra suficientemente documentado en: Chow (1988), Monsalve (1995), así como en el manual teórico de SWAT2000. 4 Ver: Chow (1988), Monsalve (1995), Manual teórico de SWAT2000

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Las variables climatológicas requeridas por SWAT consisten en precipitación diaria, máxima y mínima temperatura del aire, radiación solar, velocidad del viento y humedad relativa. El modelo permite que los valores de los anteriores parámetros sean cargados a partir de registros de datos observados ó que sean generados durante la simulación por diferentes métodos. En este estudio, la información utilizada está basada en registros observados en diferentes estaciones hidroclimatológicas.

A partir del análisis de continuidad de la información registrada en las estaciones disponibles en la zona, presentado en el capítulo 2.3.2, -ver Tabla 5-, se escogió el periodo de 7 años comprendido entre enero de 1978 y diciembre de 1984, como el periodo de trabajo, considerando la disponibilidad de información simultánea de precipitación, temperatura máxima, media y mínima, humedad relativa, velocidad del viento, brillo solar y punto de rocío; necesarios en la implementación de SWAT. Por otro lado, se consideró en la selección de estaciones climatológicas, además de su ubicación en planta, su localización dentro del rango altitudinal propio del páramo. De acuerdo a lo anterior, se seleccionó finalmente la información registrada en el conjunto de estaciones de la Tabla 13 y que se presentan en la Figura A.4.

Tabla 13. Estaciones hidroclimatológicas utilizadas

CODIGO ENTIDAD ESTACION ELEV CUENCA TE NORTE ESTE DPTO MPIO SIT_ACT3502708 EAAB POZO 3 RINCON DEL OSO 2950 Q. PIEDRAS GORDAS LG 1013432 1024460 CUND CALERA ACT.3502726 EAAB POZO 1 2962 Q. CORTADERA LG 1011567 1025844 CUND CALERA ACT.3502727 EAAB POZO 4 2980 Q. HORQUETA LG 1012900 1023000 CUND CALERA ACT.3502728 EAAB POZO 2 3005 Q. PALACIOS LG 1012160 1025405 CUND CALERA ACT.3503510 EAAB CHINGAZA CAMPAMENTO 3250 GUATIQUIA CO 993600 1035300 CUND FOMEQUE ACT.3503511 EAAB PRESA GOLILLAS-EL DEDAL 3008 Q. GOLILLAS CO 998200 1041800 CUND JUNIN ACT.3502038 EAAB LAGUNA MARRANOS 3090 BLANCO PG 1006590 1027120 CUND CALERA ACT.3506041 EAAB LA CASCADA 2220 SUEVA PG 1010200 1031700 CUND JUNIN ACT.3502039 EAAB MUNDO NUEVO 2400 BLANCO PG 1009200 1023500 CUND CALERA ACT.2120128 EAAB PALACIOS GUASCA 3760 BLANCO PMT 1013100 1028700 CUND CALERA SUSP.3502040 EAAB PALACIOS EL ANGULO 3500 NEGRO PG 1015400 1023400 CUND CALERA SUSP.

Una vez seleccionado el conjunto de estaciones útiles y definidas las HRU’s, se importó al modelo la ubicación de las estaciones escogidas, procedimiento que es definitivo, considerando que SWAT modela individualmente cada subcuenca, y la información hidroclimatológica que considera en cada intervalo temporal, es la registrada en la estación más cercana – procedimiento análogo al método de los polígonos de Thiessen-. Una vez cargada la distribución de la red hidroclimatológica, cada subcuenca es ligada con una estación.

A continuación se describe el análisis, tratamiento e implementación de la información hidroclimatológica en el modelo. Esta descripción se presenta en 5 secciones: Precipitación, temperatura, radiación solar, velocidad del viento y humedad relativa. En el Anexo 7, se presenta el resumen de valores medios mensuales multianuales de los parámetros climatológicos utilizados por SWAT.

1.2.3.1 PRECIPITACIÓN

SWAT requiere registros de precipitación diaria. Estos registros pueden ser generados o leídos de registros observados, en una o varias estaciones. La generación de datos de precipitación a nivel diario es realizada por SWAT utilizando modelos de primer orden -Markov chain-skewed ó Markov chain-exponential-, los cuales consideran que la probabilidad de lluvia de un día dado es condicionada por el estado seco o húmedo del día anterior, y generan la cantidad de lluvia utilizando una distribución asimétrica (Nicks,1974) ó una exponencial que es una alternativa de la anterior.

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En este estudio, se alimentó el modelo con series continuas de precipitación a nivel diario en cinco estaciones de la zona. En la Tabla 14, se presentan los periodos de información de precipitación diaria utilizados para cada una de las estaciones consideradas. Por otro lado, en el Anexo 2, se presentan los registros históricos de precipitación a nivel mensual para cada una de las estaciones consideradas.

Las series de información a nivel diario fueron obtenidas de reportes oficiales de la EAAB, entidad que las opera.

Los datos faltantes fueron completados utilizando la fórmula (2) considerando cantidad y distribución espacial de las estaciones seleccionadas. (Monsalve,1995)

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛++⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛+⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛= n

n

xxxx PN

NPNNPN

Nn

P .......12

21

1 ( 2 )

donde:

n: Número de estaciones pluviométricas con datos de registros continuos cercanos a la estación “x”, la cual va a ser completada en su registro. Px: Precipitación de la estación “x” durante el periodo de tiempo por completar. P1 a Pn: Precipitación de las estaciones consideradas 1 a n durante el periodo de tiempo por completar. Nx: Precipitación media mensual a nivel anual de la estación “x”. N1 a Nn: Precipitación media mensual a nivel anual de las estaciones 1 a n.

Con el objeto de verificar la homogeneidad de los datos en los registros completados, se utilizó el método de Dobles Masas (Monsalve,1995).

El método de Dobles Masas consiste en construir una curva doble acumulativa, en la cual son relacionados los totales acumulados de precipitación de un determinado lugar y la media acumulada de los totales anuales de otros lugares en la región, la cual es considerada climatológicamente homogénea y por consiguiente homogénea desde el punto de vista de los datos.

Considerando que la calidad de la información registrada en la estación Palacios Guasca es significativamente mayor, y que su registro abarca todo el periodo de estudio, el análisis de relación de cantidades acumuladas se hizo de cada estación en comparación con la estación Palacios Guasca, a niveles de agregamiento diario y mensual, como se presenta en las Figura 8 y Figura 9.

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Figura 8. Análisis de doble masa a nivel diario

Figura 9. Análisis de doble masa a nivel mensual

Finalmente, se presenta en la Figura 10, el conjunto de registros completos de las estaciones seleccionadas en el periodo de estudio, donde se observa congruencia de la información regional, así como el régimen monomodal anual descrito en la hidrología de la cuenca alta del Río Blanco.

Figura 10. Series de Precipitación total mensual

A partir de la ubicación geográfica de las estaciones pluviográficas consideradas, SWAT asigna a cada subcuenca, la serie de pluviosidad que corresponde a la estación más cercana a su centro de gravedad. Metodología de distribución análoga al método de los polígonos de Thiessen.

En la Tabla 15 se presenta la distribución porcentual de la influencia de cada serie pluviográfica en las cuencas definidas por Pozo1, Pozo2, Pozo3 y Pozo4. Esta distribución corresponde a un promedio ponderado de acuerdo al área que abarca cada una de las 64 subcuencas en las 4 cuencas principales y a la asignación de estaciones a cada subcuenca.

En la Figura 11, utilizando gráficos de Box-Whisker, se describen las series mensuales de precipitación asignadas a cada cuenca desde enero de 1978 hasta diciembre de 1984. Cada gráfico de Box-Whisker vertical, presenta en sus extremos los valores mínimos y máximos de cada mes en el periodo de 7 años considerado, en este sentido, se observa un rango de variabilidad mensual promedio de 130mm aproximadamente siendo especialmente mayor en junio que es el mes más lluvioso registrado. En el área gris se define el rango de valores dentro del cual se encuentra el 50% de los valores; el límite inferior del área gris define el 25% y el superior el 75%. La línea horizontal dentro de cada caja de Box-Whisker, representa el valor medio mensual multianual de precipitación, valores que resultan congruentes con los presentados en las series mensuales registradas en las estaciones de la zona y presentadas en la Figura 10.

Tabla 15. Asignación de precipitación a subcuencas Laguna

MarranosLa

CascadaMundo Nuevo

Palacios Guasca

Palacios Angulo

POZO 1 0% 0% 0% 100% 0%POZO 2 0% 0% 0% 88% 12%POZO 3 0% 0% 0% 0% 100%POZO 4 0% 0% 0% 0% 100%

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Figura 11. Precipitación mensual multianual asignada a las cuencas Pozo1, Pozo2, Pozo3 y

Pozo4

1.2.3.2 TEMPERATURA

SWAT requiere registros diarios de temperatura máxima y mínima del aire. Estos registros pueden ser datos observados o generados a partir de la temperatura media mensual y su desviación estándar, utilizando un proceso basado en el proceso de generación estacional semanal presentado por Matalas (1967).

En las estaciones Chingaza y Presa Golillas, ubicadas aproximadamente a 20km por fuera de la cuenca alta del Río Blanco5, dentro del Parque Nacional Natural Chingaza y en altitudes de páramo, se encuentran registros de temperaturas máximas, medias y mínimas a nivel diario y mensual. En el Anexo 3 se presentan los registros mensuales de temperaturas en ambas estaciones. En este estudio se utilizó para el modelamiento los registros diarios de ambas estaciones, los cuales fueron completados en sus datos faltantes siguiendo el mismo procedimiento descrito en el capítulo anterior. Las Figura 12 y Figura 13, presentan los registros de temperatura en las estaciones consideradas.

5 Ver Ubicación en Figura A.4.

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Figura 12. Registro diario de temperaturas en Estación Chingaza

Figura 13. Registro diario de temperaturas en Estación Presa Golillas

1.2.3.3 RADIACIÓN SOLAR

SWAT requiere datos diarios de radiación solar. El modelo es capaz de generar series sintéticas de radiación solar estocásticamente, a partir de datos mensuales ó de utilizar registros observados a nivel diario. En este trabajo se generaron sintéticamente series iguales a nivel diario para las estaciones Chingaza y Presa Golillas.6

Los valores medios diarios de radiación son generados utilizando la ecuación (3).

monimonm

MJday radradH σχµ ).3(2

+=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ( 3 )

donde:

µradmon: Radiación Solar promedio mensual

σradmon: Desviación estándar de la radiación solar promedio mensual. Es estimado como ¼ de la diferencia entre los valores máximo y medio de cada mes, (4)

4max mon

monradH

radµ

σ−

= ( 4 )

6 Fuente: SWAT2000Theory. Cap.4.2

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χi(3): Residuo para radiación solar. Corresponde al residuo para el parámetro de radiación solar definido en el estudio presentado por Richardson (1982), en el cual relaciona mediante correlaciones cruzadas, los parámetros: temperatura máxima, temperatura mínima y radiación solar. Este trabajo se realizó con información de 31 diferentes lugares en Estados Unidos usando 20 años de información.

)3()3()3( 1 iii BA εχχ += − ( 5 )

εi: Es una matriz de 3 x 1 de valores aleatorios independientes.

A y B: Son matrices de constantes que fueron determinadas en el estudio de correlaciones cruzadas.

Los valores mensuales de radiación fueron interpolados para la latitud de la cuenca alta del Río Blanco, a partir de una tabla presentada por Monsalve (1995) donde presenta el flujo de radiación de onda corta como función del mes, del año y de la latitud. En la Tabla 16 se presentan estos valores convertidos a las unidades de trabajo de SWAT.

Tabla 16. Radiación de onda corta en la atmósfera terrestre [MJ/m2]

Latitud Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

0° 37.05 38.31 38.73 37.68 35.59 34.33 34.75 36.43 37.89 38.10 37.26 36.634.6°N 35.03 36.86 38.25 38.16 36.84 35.87 36.19 37.29 37.89 37.23 35.53 34.4210°N 32.66 35.17 37.68 38.73 38.31 37.68 37.89 38.31 37.89 36.22 33.49 31.82

1.2.3.4 VELOCIDAD DEL VIENTO

La velocidad del viento es un parámetro requerido por SWAT cuando se utiliza la ecuación Penman-Monteith para el cálculo de la evapotranspiración potencial. La velocidad promedio diaria del viento puede ser generada en SWAT estocásticamente utilizando una ecuación exponencial en función del promedio mensual de velocidad del viento. La Figura 14 presenta las series de registros a nivel diario utilizados en este trabajo. Por otra parte, en el Anexo 4 se presenta el registro mensual de este parámetro en las estaciones utilizadas.

Figura 14. Registro diario de velocidad del viento

1.2.3.5 HUMEDAD RELATIVA

SWAT requiere valores diarios de humedad relativa cuando utiliza los métodos Penman-Monteith o Priestley-Taylor para calcular la evapotranspiración potencial. Los valores de humedad relativa diarios, pueden ser generados estocásticamente utilizando una distribución triangular a partir de valores promedios a nivel mensual de HR máxima, media y mínima, ó ser leídos de series observadas.

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Se utilizó en este trabajo los registros medidos es las estaciones Chingaza y Pesa Golillas que se presentan en la Figura 15. Por otra parte, en el Anexo 5 se presenta el registro mensual de este parámetro en las estaciones Chingaza y Presa Golillas.

Figura 15. Registro diario de humedad relativa

1.2.4 MODELO ATMOSFÉRICO DE PRECIPITACIÓN HORIZONTAL Como se mencionó en el capítulo correspondiente a la descripción del fenómeno de Precipitación Horizontal, ésta ha sido estudiada principalmente por biólogos. Se ha medido principalmente en el Bosque Húmedo en donde se ha encontrado que puede aportar hasta el 65% de las entradas de agua a un ecosistema (Cavelier y Goldstein, 1989). En Páramos de Costa Rica, con ayuda de colectores de niebla, se ha medido que aporta el 18% del agua que entra a éstos ecosistemas. Además de anterior, se ha logrado establecer que la precipitación horizontal aumenta cuando disminuye la precipitación vertical.

Sáenz (2001), describe en su trabajo los principales modelos de Precipitación Horizontal que se encuentran en la literatura. Estos modelos han sido clasificados de acuerdo a tres tendencias, a saber: a)Los modelos estadísticos, con los que se hacen análisis de tendencias y de correlaciones con parámetros climáticos, basados en datos históricos. b)Los modelos conceptuales de flujo resistivo, intentan explicar el fenómeno físico de la realidad mediante modelos matemáticos que por su estructura paramétrica representan adecuadamente lo observado y de alguna manera reflejan lo que ocurre en la realidad, y c)Los modelos físicamente basados que basan sus formulaciones en la mecánica de fluidos.

Figura 16. Clasificación de los modelos de Precipitación Horizontal existentes. (Sáenz, 2001)

Dentro de los modelos mencionados en el cuadro anterior, Merriam (1973) presenta un modelo sencillo para la precipitación horizontal donde se supone un flujo uniforme sobre un árbol aislado y distribución

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uniforme del contenido de agua en la atmósfera (w), donde F es la cantidad de agua por área unitaria, w el contenido de agua atmosférica, u la velocidad del viento, t el tiempo y E un factor de eficiencia de captación

EtuwF ...= ( 6 )

Por otra parte, Walmsley y Schemenauer (1996) proponen un modelo de precipitación horizontal basado también en la cantidad de agua en la atmósfera pero que además tiene en cuenta la pendiente del terreno, la velocidad y la dirección del viento. Este modelo está basado en una división del terreno en puntos de grilla en la cual cada punto tiene asociado un par coordenado, una elevación y 4 puntos adyacentes; a partir de la información anterior se conoce el área horizontal asociada a cada celda y se asigna a cada punto un valor de LWC(Contenido de agua líquida en la atmósfera) el cual está relacionado con el crecimiento de la tasa adiabática con la altura. La tasa de precipitación horizontal, se calcula ponderando para cada unidad de área, la tasa de PH sobre el área de las celdas adyacentes.

Se propone en este trabajo un modelo para estimar la Precipitación Horizontal, basado en el modelo propuesto por Merriam (1973) que tiene en cuenta la pendiente del terreno, la velocidad y la dirección del viento, y que además puede ser implementado en el proceso de modelamiento de AvSWAT.

El modelo de Merriam (1973) se escogió al considerar que es un modelo poco parsimonioso, que existe información distribuida espacialmente de los parámetros que involucra a niveles de agregación adecuados, y que su comportamiento paramétrico ha sido estudiado y está soportado en publicaciones.

MODELO PROPUESTO DE PRECIPITACIÓN HORIZONTAL

El modelo propuesto busca utilizar la estructura conceptual del modelo de Merriam ( 6 ), considerando que la Precipitación Horizontal no incide de manera homogénea sobre el área en estudio, siendo esta distribución función de la altura de condensación de la nube que transporta humedad, y de la velocidad y dirección con la cual la masa húmeda incide sobre el área de la cuenca.

De acuerdo a lo anterior, el modelo consta de diferentes fases, las cuales se describen como sigue:

- Modelo atmosférico de parcelas

Con el objeto de aprovechar la información climatológica registrada en estaciones cercanas a la cuenca en estudio, se propone un modelo climatológico sencillo del cual se quiere conocer la altura del punto de condensación (base de nube) de la masa de aire húmedo que va a generar Precipitación Horizontal sobre la cuenca.

El fenómeno supone procesos adiabáticos -no intercambio de calor entre la masa de aire y su entorno- en los cuales, en la atmósfera, el enfriamiento del aire ascendente no saturado se debe sólo al trabajo por expansión el cual ocurre a una tasa Γ (Tasa adiabática seca) y en la masa de aire saturado a una tasa tasa Γ‘(Tasa pseudoadiabática saturada), como se muestra en la Figura 17, donde Ta es la temperatura del aire y Td la temperatura de punto de rocío (temperatura a la cual el aire húmedo lograría condiciones de saturación). Según esto,

sdsa zTzT '.. Γ−=Γ− , donde zs es la altura del nivel de saturación a partir del lugar donde fueron medidos Ta y Td. De acuerdo a lo anterior, la base de nubes puede estimarse con ( 7 )

'Γ−Γ−

+= ttt

TdTaZestZs ( 7 )

Figura 17. Esquema Modelo atmosférico

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donde zest es la altitud en msnm de la estación en la cual fue registrada la información climatológica.

Con el objeto de aprovechar la información disponible de temperatura del aire a nivel diario y de aproximar el modelo a una representación adecuada del ciclo diario de temperatura que se esquematiza en la Figura 18, se calculó 3 niveles Zs diarios, a partir de las series de temperatura máxima, media y mínima registradas en las estaciones y de series de temperatura de punto de rocío sintéticas.

Se generó un par de series sintéticas de temperatura de punto de rocío a nivel diario por cada serie de temperatura de aire. Se escogió dos métodos con el objeto de comparar el desempeño de ambos y obtener series confiables de Td.

El denominado método 1, presentado por Monsalve (1995) corresponde a la ecuación ( 8 )

1009.0112

1.01128

xT

TTHR

a

da⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

+−≈ ( 8 )

El método 2, presentado en “Weather and hydrology, Hydrology for Engineers”, afirma que a partir de un valor de humedad relativa conocido, es posible estimar la Td en un rango de Ta de –40 a 50°C utilizado la ecuación (9), donde X es el complemento de la humedad relativa expresada como fracción decimal,

01.0*1 HRX −=

( ) ( )[ ] ( ) 143 117.09.15007.05.2114.055.14 XTXTXTTT d +++++≈− ( 9 )

En la Figura 19, se presenta las series sintéticas de Td generadas a partir de las series de temperatura de aire mínima, media y máxima observadas en la estación Chingaza, utilizando ambos métodos, se observa que ambos métodos generan series de Td similares con lo cual resulta adecuado utilizar cualquier método o un promedio de ambos para el cálculo de la altura de condensación de las nubes.

Figura 19. Series sintéticas de temperatura de punto de rocío.

A partir de lo anterior se utilizó tres series promedio de los 2 métodos descritos, para generar 3 series de nivel de condensación de nubes utilizando la ecuación ( 7 ), como se presenta en la Figura 20. La estimación de una serie representativa de Zs se hizo utilizando la ecuación ( 10 ), donde se promedia de manera ponderada las tres series de Zs que corresponden a Taminima, Tamedia y Tamáxima,, dando mayor peso a las temperaturas extremas cuya alta diferencia a nivel diario es representativa de los ecosistemas de Páramo.

5)*2*2( máximamediamínimo ZsZsZsZs ++= ( 10 )

Figura 18. Esquema del ciclo

diario de temperatura

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23

En la Figura 20 se presentan las series de niveles de saturación generadas para cada condición utilizando Γ‘=6°C/km y Γ=10°C/km. El modelo climatológico muestra que el 100% del tiempo, la base de nubes se encuentra por debajo de la altura máxima del DEM, con lo cual se concluye que en todo el periodo de análisis la precipitación horizontal afecta la hidrología de la cuenca en estudio.

Figura 20. Niveles de Saturación (Base de Nubes)

- Modelo básico de Precipitación Horizontal propuesto por Merriam

El modelo se escogió considerando que es un modelo poco parsimonioso, que existe información distribuida espacialmente de los parámetros que involucra, a niveles de agregación adecuados, y que su comportamiento paramétrico ha sido estudiado y está soportado en publicaciones.

En primer lugar, se implementó el modelo propuesto por Merriam como se presenta en ( 11 ), con el objeto de estudiar el comportamiento del modelo básico y posteriormente integrarlo con el modelo climatológico.

ρ.... EtuwF = ( 11 )

F: Cantidad de niebla (Precipitación Horizontal) que afecta un área unitaria

w. Contenido de agua de la niebla en masa por unidad de volumen

u. Velocidad de desplazamiento de la niebla

t. Tiempo

ρ. Densidad de agua

E. Coeficiente de eficiencia de captura de agua líquida en la atmósfera. Este coeficiente de captura puede ser representado como E = E(f) * E(s), donde E(f) es función de la distribución del tamaño de gotas en la atmósfera y de la velocidad y E(s) es función del área, tamaño y distribución espacial del área de la superficie de captura.

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24

Merriam (1973), presenta diferentes valores de E de 2 a 3%, medidos en experimentos utilizando hojas de aluminio y de plástico con diferentes configuraciones. Por otra parte, presenta algunas simulaciones de PH bajo diferentes escenarios de niebla, como se presenta en la Figura 21. Para la condición niebla suave, utilizó un valor constante de agua en la atmósfera w=0.35g/m3, velocidad del viento u=2m/s y un coeficiente combinado de eficiencia de niebla y de vegetación E=4%.

[ ] mmmxd

hrxkgmxxhr

sxsmxm

kgmmF 100024001.004.03600200035.03

3=

mmF 1.0=

El modelo de Precipitación Horizontal, se implementa en AvSWAT sumando a las series observadas de precipitación, series de Precipitación Horizontal a nivel diario, las cuales son calculadas como se describe a continuación:

En primer lugar se calculó una serie de PH utilizando los mismos valores de contenido de agua atmosférica y de eficiencia utilizados por Merriam (1973). w=0.35g/m3 y E=0.04, y la serie diaria de velocidad de viento registrada en la estación Chingaza.

En segundo lugar, se calculó una serie de PH para cada estación pluviométrica con influencia sobre el área de estudio (Palacios Guasca y Palacios Angulo), utilizando la forma de la serie anterior, que representa el comportamiento del modelo a partir de las condiciones climáticas registradas en la estación Chingaza, y haciendo que el valor total de la PH simulada en el periodo de estudio corresponda a un porcentaje determinado de la Precipitación vertical registrada en cada estación.

Considerando que la PH es un fenómeno complejo dependiente de las características de la niebla y de la superficie de captura y los resultados de las mediciones de Precipitación Horizontal realizadas en Costa Rica, que indican valores de PH ≈0.18PV, se utilizó este porcentaje como condición de generación de la serie. En las Figura 22 y Figura 23 se presenta el comportamiento del modelo básico de PH a nivel diario para PH=0.18PV respecto al comportamiento de la serie de Precipitación vertical, para el total de la cuenca alta del Río Blanco.

Figura 22. Precipitación Total mensual multianual. Modelo básico Merriam PH=0.18PV

Figura 23. Precipitación Total anual. Modelo básico Merriam. PH=0.18PV

En la Figura 24 utilizando un gráfico de Box-Whisker, se describen las características de la serie de PH generada (’78-’84), donde se observa una distribución mensual poco variable representada en el gráfico con áreas punteadas más o menos similares y rangos de valores mensuales también moderadamente uniformes. Por otro lado, se observan valores medios mensuales de PH cuyo comportamiento corresponde al de velocidad del viento registrado en la estación Chingaza. Por último, no se aprecia una relación clara entre el régimen monomodal de la precipitación vertical y el comportamiento de PH.

Figura 21. PH. Merriam(1973)

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26

Figura 25. Incidencia del viento NE Figura 26. Incidencia del viento NE Figura 27. Incidencia del viento NE

Aprovechando el modelo digital de terreno, con ayuda de la función Aspect de la extensión Spatial Analyst, en Arcview se generó el mapa de incidencia del viento que se presenta en la Figura A.7. en el cual se observa la distribución del área expuesta de acuerdo a las 8 direcciones definidas en las figuras anteriores.

Por otro lado, el área total de la cuenca, se dividió en 5 categorías de acuerdo a los rangos definidos en la Tabla 17, distribuidas en áreas como se presenta en el mapa de elevaciones de la Figura A.7.

A partir de la información anterior, se generaron los mapas que se presentan en las Figura 28, Figura 29 y Figura 30, los cuales indican el área expuesta a la masa húmeda de acuerdo a su dirección de incidencia para los rangos 3, 4 y 5, que abarcan casi la totalidad del área de interés.

3490-3750msnm

3490-3750msnm

3490-3750msnm

3230-3750msnm

3230-3750msnm

3230-3750msnm

Tabla 17. Elevaciones

Rango Elevación [msnm]1 2450-27102 2710-24703 2470-32304 3230-34905 3490-3750

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27

2970-3750msnm

2970-3750msnm

2970-3750msnm

Figura 28. Area afectada por viento en dirección N

Figura 29. Area afectada por viento en dirección NE

Figura 30. Area afectada por viento en dirección NW

A partir de las anteriores figuras, se define el coeficiente Cei, como el porcentaje del área expuesta para cada dirección del viento de acuerdo a la elevación del punto de condensación de la masa húmeda en cada tiempo t. Se ajustaron funciones exponenciales a la distribución de áreas de influencia en altura como se presenta en la Figura 31, donde zs la altura del punto e condensación estimada con el modelo climatológico de parcelas.

Figura 31. Curvas de estimación Cei

Figura 32. Comportamiento del parámetro Cei

Estaciones Ficticias

Tabla 18. Estimación de Cei

Cod Elevación (msnm)

N(4,5) %At CeiN NE(5,6)

%At CeiNE NW(3,4) %At CeiNW

24501 0.00% 0.00% 0.00%

2710 0.381 0.353 0.337 2 0.03% 0.05% 0.04%

2970 0.381 0.353 0.337 3 8.38% 7.36% 7.19%

3230 0.381 0.352 0.337 4 15.54% 14.69% 13.32%

3490 0.297 0.279 0.265 5 14.15% 13.16% 13.16%

3750 0.142 0.132 0.132 CeiN=-6E-

7z^2+0.0084z-4.4276CeiNE=-5.3E-

7z^2+0.003z-3.8848CeiNW=-4.98E-

7z^2+0.0028z-3.5939

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28

Se definió una red de 34 estaciones ficticias distribuidas en la cuenca con el objeto de representar adecuadamente las series de Precipitación Horizontal sintéticas generadas y la información de Precipitación Vertical registrada en las estaciones Palacios Guasca y Palacios Angulo.

Caz: Coeficiente de Altura

Se define el parámetro Ca con el objeto de distribuir la PH en altura, lo cual permite que el proceso de simulación independiente de las HRU (unidades de respuesta hidrológica) más altas, considere series con valores medios de PH mayores que el de HRU’s ubicadas a menor altitud. En la Figura 33 y Tabla 19, se presenta los valores de Ca definidos para cada rango de elevación.

Tabla 19. Coeficiente Ca

Cod Altitud (msnm) %Atotal Ca

2 (2710-2970) 0.13% 0.001 3 (2970-3230) 19.64% 0.196 4 (3230-3490) 39.03% 0.390 5 (3490-3750) 41.20% 0.412

Figura 33. Distribución de áreas por encima de z

Una vez visualizada la distribución de áreas que representa los rangos de elevaciones definidos como se presenta en el mapa de elevaciones de la Figura A.7, utilizando la herramienta Assign Proximity de la extensión Spatial Analyst de Arcview se estableció las áreas de influencia de cada estación ficticia; uniendo las áreas de las estaciones a las cuales se les asignó igual marca de clase-Cod en Tabla 18-, como se presenta en la Figura A7 (Estaciones Ficticias)se observa que la distribución de la influencia del conjunto de estaciones ficticias por cada rango de elevación, representa adecuadamente la distribución de áreas presentadas en el mapa de elevaciones.

Por otro lado, a cada una de las estaciones ficticias se le asignó la serie de precipitación vertical de la estación pluviométrica más cercana. Esta asignación se hizo con ayuda de la herramienta Find Distance de la extensión Spatial Analyst de Arcview, como se ilustra en la Figura A.7.Estaciones Ficticias. De acuerdo a los rangos de altitud definidos y a las series de precipitación vertical consideradas, se definieron seis tipos de estaciones ficticias distribuidas como se presenta en la Tabla 20.

Tabla 20. Distribución de series en Estaciones Ficticias

PALACIOS ANGULO PALACIOS GUASCA123 ANGU15, ANGU16 GUAS15, GUAS16

4ANGU6, ANGU7, ANGU8, ANGU9, ANGU10, ANGU11, ANGU12, ANGU13, ANGU14

GUAS9, GUAS10, GUAS11, GUAS12, GUAS13, GUAS14

5 ANGU1, ANGU2, ANGU3, ANGU4, ANGU5

GUAS1, GUAS2, GUAS3, GUAS4, GUAS5, GUAS6, GUAS7, GUAS8

Precipitación Vertical

Pre

cipi

taci

ón H

oriz

onta

l

Coeficiente de calibración K

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29

Considerando que mediciones de PH hechas en diferentes lugares, expresan la PH como un porcentaje de la precipitación vertical registrada,. el coeficiente K, permite ajustar el modelo de PH propuesto, como un porcentaje de PV, como se presenta en la Figura 34

1.3 RESULTADOS PRELIMINARES

Al correr el modelo considerando todos y cada uno de los parámetros estimados en la forma en que fueron descritos en los capítulos anteriores, se obtuvo cuatro series de caudales de las cuencas principales Pozo1, Pozo2, Pozo3 y Pozo4, registradas en las salidas de las subcuencas 61, 62, 63 y 64 respectivamente. En la Figura 35, se observa a nivel mensual –’78a’84-, el resultado de la primer simulación para cada cuenca, en comparación con la series de caudales registradas y con la serie de precipitación estimada para cada cuenca a igual escala temporal. Se observa como característica común, la correspondencia de la periodicidad de la serie de precipitación con los caudales simulados y observados, así como una representación muy acertada del ciclo anual de caudales en el periodo ´80-84 para la cuenca 1 y para todo el periodo de simulación en las demás cuencas. El modelo no representa los picos adecuadamente en las cuencas Pozo1, Pozo2 y Pozo3.

Iguales conclusiones son evidentes al comparar los mismos elementos a nivel mensual multianual, como se presenta en la Figura 36, donde, además de lo anterior, se observa una subestimación en la producción de agua en las cuencas Pozo1, Pozo2 y Pozo3, lo cual es congruente con los resultados de los estudios que motivaron este trabajo, y evidencian el hecho de no considerar el fenómeno de la Precipitación horizontal en la simulación. El resultado inverso que se observa en Pozo4, posiblemente sea consecuencia de una deficiencia en la ubicación geográfica de la estación, es necesario aclarar que esta situación no es representativa de la cuenca si se considera la magnitud relativa de la diferencia y la afectación minoritaria de la cuenca definida por Pozo4 en el total de área de estudio.

Figura 34. Coeficiente K

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30

1/1/78 1/1/79 1/1/80 1/1/81 1/1/82 1/1/83 1/1/84Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Q [m

3/s]

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo1Pm [mm]. Pozo1Qobservado.Pozo1

400

200

0

P [m

m]

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31

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

Q [m

3/s]

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo1Qobservado. Pozo1

300

200

100

0

P [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo2Qobservado. Pozo2

300

200

100

0

P [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Q [m

3/s]

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo3Qobservado. Pozo3

200

100

0

P [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

Q [m

3/s]

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo4Qobservado. Pozo4

200

100

0

P [m

m]

Figura 36. Caudales mensuales multianuales observados y simulados. Sin PH. ’78-84

Por otra parte, en la Figura 37 se presenta un análisis agregado del comportamiento de la simulación a nivel mensual para toda la cuenca alta del Río Blanco. Se observa además de una adecuada representación del régimen monomodal de producción de la cuenca, una similitud importante en la magnitud de los rangos de variación de los valores simulados en cada mes, el modelo presenta rangos de variabilidad menores en los meses enero, febrero, marzo, agosto, septiembre y diciembre, lo cual corresponde a la situación observada.

La distribución de caudales generados es más adecuada en los meses más secos que en los húmedos, lo cual es congruente con su deficiencia en la estimación de picos.

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Qob

serv

ado

[m3/

s]

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

3002001000

P [m

m]

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Qsi

mul

ado

[m3/

s]

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

3002001000

P [m

m]

Figura 37. Gráficos Box-Whisker. Caudal observado y simulado mensual sin PH. ’78-‘84

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32

En la Figura 38, utilizando gráficos de Box-Whisker, se observa una mejor representación de la distribución mensual y rangos de variabilidad de la información en las cuencas Pozo2 y Pozo3. De lo anterior, se concluye que el modelo representa de manera satisfactoria la estructura de los caudales observados, pero en general subestima los valores medios mensuales.

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33

Figura 38. Caudal observado y simulado ’78-’84 sin PH. (Izquierda:Obervado, Derecha:Simulado)

Al involucrar el modelo de Precipitación Horizontal a la simulación preliminar descrita anteriormente, considerando que la media mensual multianual de la serie de PH en el periodo ’78-’84, es igual al 10% de igual valor calculado para la Precipitación Vertical (PH=0.1PV), se observa en la Figura 39 una mejor representación de los valores medios y máximos mensuales multianuales en Pozo1, Pozo2 y Pozo3, lo cual evidencia el adecuado desempeño del modelo, y justifica el posterior trabajo de calibración. Por otra parte, en la Figura 40 se presenta a nivel mensual el resultado de esta simulación preliminar a nivel mensual durante el período ’78-84.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo1Qobservado. Pozo1

300

200

100

P [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo2Qobservado. Pozo2

300

200

100

P [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo3Qobservado. Pozo3

300

200

100

P [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo4Qobservado. Pozo4

300

200

100

P [m

m]

Figura 39. Simulación de caudales para PH=0.10PV. ’78-‘84

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34

1/1/78 1/1/79 1/1/80 1/1/81 1/1/82 1/1/83 1/1/84Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8

[]

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo1Pv+PH [mm]. Pozo1Qobservado.Pozo1

4002000

P [m

m]

1/1/78 1/1/79 1/1/80 1/1/81 1/1/82 1/1/83 1/1/84Mes

0

0.5

1

1.5

2

2.5

[]

Datos OriginalesQsimulado.SWAT.Pozo2PH+Pv [mm]. Pozo2Qobservado.Pozo2

4002000

P [m

m]

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1

1.1 CALIBRACIÓN DEL MODELO

La calibración del modelo se realizó aplicando el modelo a la totalidad del área de la cuenca alta del Río Blanco –4 cuencas simultáneamente-. Para esto, se utilizó la información existente en las estaciones limnigráficas ubicadas en los sitios denominados Pozo1, Pozo2, Pozo3 y Pozo4, las cuales cuentan con series de registros a nivel diario, que abarcan los periodos que se presentan en la Tabla 1. Los datos faltantes de las series fueron completados utilizando igual procedimiento al empleado para precipitación. En el Anexo 8 se consignan las series mensuales de caudales registradas en los 4 lugares y se presenta su aspecto en cuatro gráficos a nivel diario enfrentado con las series de precipitación vertical a igual nivel de agregación. En la Figura 1, se describen estas series utilizando gráficos de Box-Whisker. En la parte superior de cada gráfico, se presenta la precipitación asignada a cada cuenca; en la parte inferior, los límites superior e inferior de cada gráfico de Box-Whisker indican los valores máximos y mínimos de caudal registrados cada mes durante el periodo enero’78 a diciembre’84, cada rectángulo central representa la concentración del 50% de valores cada mes, los límites inferior y superior de la caja indican valores que representan los percentiles 25 y 75% y la linea horizontal dentro de cada caja indica el caudal medio mensual multianual. Se observa correlación entre el régimen monomodal de precipitación y la producción de escorrentía en cada cuenca, así como mayor variabilidad en los períodos más húmedos.

Figura 1. Gráficos Box-Whisher para caudales mensuales en las estaciones Pozo1, Pozo2, Pozo3

y Pozo4. Periodo Ene’78-Dic’84.

Tabla 1. Periodo con informac. diaria

EstaciónPozo 1 1-Ene-78 a 31-Dic-84Pozo 2 1-Ene-78 a 31-Dic-84Pozo 3 1-Ene-78 a 31-Dic-84Pozo 4 1-Ene-78 a 31-Ene-84

Periodo

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2

Se escogió para la calibración del modelo el método de “Ensayo y error”, abandonando y dejando como sugerencia para futuros investigadores la idea inicial de utilizar un método sistemático de calibración como Montecarlo, el cual, al optimizar una función objetivo mediante un proceso exhaustivo de muchas simulaciones, no necesariamente resulta en la solución físicamente más adecuada. La anterior decisión se tomó considerando que AvSWAT es un modelo que funciona bajo D.O.S., que interactúa directamente con ArcView en la generación de su entrada y que el modelo propuesto de Precipitación Horizontal se implementó en Excel y se ejecuta en forma de Macros; lo cual demanda un complejo desarrollo computacional cuyo “costo” no se justifica, sin una aproximación previa utilizando métodos más sencillos.

El periodo de análisis escogido (’78-’84) fue dividido en tres periodos continuos para dar cumplimiento a tres objetivos específicos: a) El periodo comprendido entre enero’78-dic’78, se utilizó como calentamiento del modelo, periodo de simulación en el cual se espera que las condiciones iniciales del sistema sean asimiladas por el modelo y sus efectos minimizados, b) El periodo de 5 años de enero’79 a diciembre’83 se utilizó para calibración del modelo y c) El período de enero de ’84 a dic’84 para verificación.

Domínguez (2000), en su trabajo, en el cual también utiliza SWAT en la modelación de la Cuenca Alta del RíoBlanco, hace una calibración por ensayo y error variando en primer lugar los parámetros a) Número de curva CN y b) Conductividad hidráulica , observando un cambio mínimo en la respuesta del modelo; posteriormente, variando los valores de Conductividad Saturada (K), Radiación Solar y Densidad húmeda del Suelo, obtuvo variaciones considerables utilizando valores extremos de los anteriores parámetros.

Teniendo en cuenta el desarrollo del trabajo de Dominguez (2000) y las condiciones de las nuevas consideraciones presentadas en este trabajo, el proceso de calibración se estructuró en una serie de fases las cuales se desarrollaron consecutivamente, como se describe a continuación:

1.1.1 Fase 1 de Calibración En la Fase 1, se busca evaluar el impacto de variar los parámetros: Conductividad Saturada (K) y Densidad húmeda del suelo (BD) para cada tipo de suelo, así como los valores de curvas CN para condición de humedad II simultáneamente para todos los tipos de uso del suelo; lo anterior, dentro de los rangos definidos para cada parámetro que describan un escenario físico posible.

Para la Conductividad Hidráulica Saturada (K), se definió un rango de variación de 0.0025-30 mm/hr, que corresponde a materiales con muy baja rata de infiltración (altos contenidos de arcilla y limos) y materiales con una rata de infiltración moderadamente alta (arenas y gravas con bajo contenido de arcillas y limos) respectivamente (Lane,1983).

Para la Densidad húmeda del suelo (BD), se definió un rango de 1.1 – 1.9 g/cm3 Cabe mencionar que el valor de BD=0.7g/cm3 encontrado por Domínguez correspondería a la turba húmeda, siendo demasiado bajo para las condiciones de este sistema.

En la .Tabla 2, se presenta el conjunto inicial de valores de K y BD para cada tipo de suelo en cada una de las capas definidas.

El desempeño del modelo se evaluó utilizando como herramienta principal, los gráficos consignados en el Anexo 9, en las cuales se observan los valores medios multianuales simulados, así como los observados, en contraste con un resumen agregado de las series de PH y PV utilizadas.

Adicionalmente se utilizó las siguientes herramientas gráficas y numéricas como medidas de desempeño:

Tabla 2. Parámetros iniciales para Suelos

C1SUELO

Capa1 20 1.1Capa2 19 1.3Capa3 10 1.5Capa1 3 1.1Capa2 0.7 1.2Capa3 0.7 1.3Capa4 0.7 1.4Capa5 0.5 1.5

MEF

MGF

BD [g/cm3]

K [mm/hr]

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3

- Gráficas de dispersión de datos históricos vs. datos simulados. Se generaron contrastando los valores normalizados de los valores observados y simulados para cada cuenca a nivel mensual, respecto a su

media multianual, de la siguiente manera: simulado

simuladoi

observado

observadoi

QQ

vsQQ

En la Figura 2, se presenta esta gráfica para la condición inicial de K y BD sin considerar PH. Se observa una concentración de los puntos con menor valor a la izquierda de la recta de pendiente, lo cual evidencia una baja sobrestimación de los caudales bajos más importante en las cuencas Pozo 1, Pozo 2 y Pozo 3 que en Pozo 4; una mayor dispersión y simetria de los valores medios hacia la recta representan un crecimiento del error absoluto proporcional a la magnitud de los caudales, y una dispersión y desplazamiento hacia la derecha de los caudales más altos, evidencia una subestimación importante de los picos, principalmente en Pozo1.

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0OBSERVADO [m^3/s]/[m^3/s]

SIM

ULA

DO

[m^3

/s]/[

m^3

/s

Pozo1 Pozo2 Pozo3 Pozo4 45° Lineal (45°)

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4

En la Figura 2, se presenta el error relativo a nivel mensual obtenido a partir de las condiciones iniciales de simulación. Se observa valores de erelmuy importantes justo en los periodos con registros más altos de caudal, en las cuencas Pozo2 y Pozo3 principalmente.

- Coeficiente R2. El coeficiente de determinación r2 se puede interpretar como la proporción de la varianza de y, que puede atribuirse a la varianza de x y corresponde a la ecuación ( 5 ), donde X=Qsim(i), y Y= Qobs(i).

( ) ( )( )[ ]( )[ ] ( )[ ]∑ ∑∑ ∑

∑∑∑−−

−= 2222

22

YYnXXn

YXXYnR ( 5 )

De acuerdo a los gráficos del Anexo 9 y a los resultados consignados en la Tabla 3, no se observa sensibilidad importante para los parámetros (K) y (BD) en los rangos estudiados. Por otra parte, en C6 que corresponde a condiciones iniciales de K y BD y a un aumento del 20% en los valores de CN2 para todos los tipos de suelo, se observa una respuesta más rápida del modelo con un mejor ajuste de los picos; al disminuir CN2 en igual proporción se observa una mejoría en el ajuste, con respuesta más lenta que la variación anterior.

Las observaciones anteriores señalaron una nueva fase de calibración cuyo objetivo era identificar el tipo de variación en la respuesta final asociado con cambios independientes en el CN2 de cada tipo de suelo.

1.1.2 Fase 2 de Calibración En esta fase, se realizó una serie de simulaciones aumentando y disminuyendo en un 20% los números de curva CN2 definidos inicialmente.

En el Anexo 10 se presenta de forma gráfica los resultados de cada simulación para cada cuenca y en la Tabla 4, los resultados numéricos de evaluación. Se observa como respuesta común, una mejoría mínima en el ajuste respecto a la condición inicial, lo cual no permite definir un tipo de suelo como agente determinante en la respuesta del conjunto de cuencas.

1.1.3 Fase 3 de Calibración Se realizó en esta fase un análisis de sensibilidad alrededor de la Precipitación Horizontal, asignando diferentes valores de porcentaje de precipitación vertical. En los resultados gráficos consignados en el Anexo 11, se observa un incremento del valor la media mensual multianual de la serie simulada proporcional al contenido de PH. La forma de la respuesta no se ve afectada de manera importante al involucrar PH.

De acuerdo a los resultados consignados en la Tabla 5, no se observa una tendencia significativa hacia algún conjunto óptimo de valores, sin embargo, de acuerdo a los resúmenes

Tabla 3. Desempeño Fase1

ORIGINAL

K=30 [mm/hr]

K=1 [mm/hr]

BD=1.9 [g/cm3]

BD=1.1 [g/cm3]

+20% CN2

+10% CN2

eA 0.44 0.41 0.42 0.43 0.44 0.43 0.42eR 2.02 1.89 1.91 2.01 2.01 2.00 2.41R2 0.649 0.672 0.675 0.655 0.649 0.653 0.653

Tabla 4. Desempeño Fase2 ARBA +20% CN2

ARBA -20% CN2

BOIN +20% CN2

BOIN -20% CN2

MISC +20% CN2

MISC -20% CN2

VEPA +20% CN2

VEPA -20% CN2

eA 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43eR 1.99 2.00 2.00 1.99 1.99 2.00 1.99 2.00R2 0.657 0.656 0.657 0.656 0.657 0.656 0.657 0.656

Tabla 5. Desempeño Fase3 PH=3%P

VPH=6%P

VPH=9%P

VPH=12%

PVPH=15%

PVPH=18%

PVPH=21%

PV

PH=18%PV

CN2+10

PH=18%PV

CN2+15eA 0.41 0.41 0.40 0.40 0.40 0.40 0.41 0.40 0.40eR 2.27 2.47 2.68 2.91 3.16 3.41 3.67 3.40 3.40R2 0.657 0.657 0.656 0.655 0.652 0.648 0.644 0.649 0.65

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5

mensuales multianuales, el mejor ajuste se obtiene con valores de PH entre 18% y 21% de PV.

Un aumento en 10% del número de curva CN2 originalmente estimado, en conjunto con precipitación horizontal igual al 18% de la precipitación horizontal, presenta el mejor ajuste gráfico a la serie observada, como se presenta en las Figura 3 y Figura 4; se observa una sobreestimación en los periodos secos y un ajuste confiable de los altos, manteniendo una media sin error considerable.

Figura 3. Caudal mensual multianual. PH=0.18PV y CN2 original incrementado 10% para todos los usos de suelo

Figura 4. Caudal mensual. PH=0.18PV y CN2 original incrementado 10% para todos los usos de suelo

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6

En la Figura 5, una concentración de puntos con menor valor a la izquierda de la recta de pendiente 1, indica sobrestimación de los caudales bajos, en todas las cuencas, tendencia que se va disminuyendo proporcionalmente con la magnitud del caudal; por otra parte se observa subestimación en los caudales más altos. Lo anterior manifiesta un desempeño del modelo calibrado capaz de representar valores medios agregados de caudales con menor bondad en la representación de condiciones extremas. Esta situación es igualmente evidente al observar el importante incremento del error relativo que se muestra en la parte derecha de la Figura 5, donde los mayores errores corresponden a los caudales más altos.

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0OBSERVADO [m^3/s]/[m^3/s]

SIM

ULA

DO

[m^3

/s]/[

m^3

/s

Pozo1 Pozo2 Pozo3 45° Lineal (45°)

-1.0

0.01.02.03.04.05.0

6.07.08.0

Ene-

79

Mar

-79

May

-79

Jul-7

9

Sep-

79

Nov

-79

Ene-

80

Mar

-80

May

-80

Jul-8

0

Sep-

80

Nov

-80

Ene-

81

Mar

-81

May

-81

Jul-8

1

Sep-

81

Nov

-81

Ene-

82

Mar

-82

May

-82

Jul-8

2

Sep-

82

e rel

[m^3

/s] /

[m^3

/s]

Pozo1 Pozo2 Pozo3

-1.00.01.02.03.04.05.06.07.0

Qob

s m

edio

[m^3

/s]

Figura 5. Modelo Calibrado. Izq:Gráficas de dispersión de datos históricos vs. datos simulados, Dersup: Error relativo

Gráficos de Box Whisker (Figura 6) indican distribuciones de valores mensuales menos distribuidas que las registradas, con valores medios que conservan el régimen monomodal de manera suavizada; valores altos en las series observadas en meses con distribuciones inclinadas hacia valores bajos indican posiblemente errores sistemáticos en el registro pluviográfico si se considera el ajuste logrado por el modelo para valores altos.

De acuerdo con el resumen medio mensual multianual de precipitación horizontal, no se presenta un régimen que permita evidenciar una correlación entre la precipitación vertical y la horizontal, lo cual indica que el fenómeno de la precipitación horizontal conforma un aporte importante en el balance hídrico de los ecosistemas de páramo, el cual está presente de manera casi uniforme si se considera la magnitud de la variación mensual de la precipitación vertical como referencia. La forma de la respuesta del modelo sigue siendo definida por la precipitación vertical principalmente.

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7

Figura 6. Box Whisker. PH=0.18PV. CN2 10% superior a la condición inicial

1.2 VERIFICACIÓN DEL MODELO

Se utilizó el último año de la serie de datos disponible para verificación de modelo calibrado.

El modelo fue finalmente verificado utilizando las series de caudales de los Pozo1, Pozo2 y Pozo3 registrados en 1984. La Figura 7 presenta un ajuste satisfactorio para caudales bajos y una subestimación importante de caudales altos en contraste con los resultados obtenidos en la etapa de calibración; lo cual sugiere el efecto de efectos macroclimáticos en ese periodo.

Sin embargo, las medidas de desempeño numéricas indican un ajuste superior a los encontrados en la etapa de calibración, obteniéndose un error medio cuadrático absoluto de 0.5, error medio cuadrático relativo de 1.26 y coficiente R2=0.76

De acuerdo a los gráficos de dispersión presentados en la Figura 8, el comportamiento general es el mismo registrado en la última etapa de calibración, manteniéndose el error relativo dentro del rango de magnitud observado y proporcional a la magnitud del caudal.

El análisis agregado de la etapa de verificación, permite concluir que el comportamiento estadístico observado y medido en la calibración puede ser extrapolado temporalmente conservando sus virtudes e insuficiencias.

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8

Figura 7. Verificación. Caudal mensual. PH=0.18PV y CN2 original incrementado 10% para todos los usos de suelo

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0OBSERVADO [m^3/s]/[m^3/s]

SIM

ULA

DO

[m^3

/s]/[

m^3

/s

Pozo1 Pozo2 Pozo3 45° Lineal (45°)

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Ene-

84

Feb-

84

Mar

-84

Abr-

84

May

-84

Jun-

84

Jul-8

4

Ago-

84

Sep-

84

e A [m

^3/s

] / [m

^3/s

]

Pozo1 Pozo2 Pozo3

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

Ene-

84 Feb-

84 Mar

-84 Ab

r-84 May

-84 Ju

n- 84 Jul-

84

Ago- 84 Sep- 84

Figura 8. Verificación. fIzq:Gráficas de dispersión de datos históricos vs. datos simulados, Dersup: Error relativo

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1

ANEXOS ANEXO 1. Análisis morfométrico de los cauces principales. (BetaAmbiental, 2000)

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2

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4

ANEXO 2. Valores Medios Mensuales de Precipitación.

ESTACIÓN: LAGUNA MARRANOSCOD. IDEAM: 3502038 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: PG NORTE: 1006590

MUNICIPIO: CALERA ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1027120SUBCUENCA: RÍO BLANCO CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEVACIÓN(msnm): 3090

Fuente: EAAB

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Vr ANUAL

1971 18.2 86.1 110.1 57.7 219.9 287.5 337.1 175.5 1292.11979 98.4 128.3 262.3 169.8 161.8 820.61980 46.6 52.6 45.6 79.0 182.9 282.0 49.7 163.8 98.4 128.7 97.8 69.7 1296.81981 0.9 17.9 6.5 227.7 154.2 125.2 186.8 201.0 99.2 189.6 123.6 51.4 1384.01982 59.5 66.2 108.4 310.4 242.8 144.6 101.0 176.7 144.2 208.8 61.0 57.4 1681.01983 45.6 89.8 110.6 264.4 236.8 89.9 190.3 201.3 43.7 68.2 61.7 86.6 1488.91984 60.6 105.1 40.5 118.6 159.0 292.0 164.8 258.8 223.8 82.8 141.7 19.2 1666.91985 63.0 73.8 31.3 150.6 51.1 369.81986 62.9 84.9 143.9 287.4 238.8 108.6 4.6 28.4 3.8 963.31987 16.9 61.0 63.7 156.4 165.3 121.3 170.0 170.6 59.9 232.0 53.7 28.6 1299.41988 0.0 11.8 8.1 171.7 209.0 236.2 460.4 83.3 98.8 1279.31989 15.4 23.2 106.9 32.7 218.1 3.1 175.9 28.2 131.8 48.0 112.1 65.5 960.91990 31.2 90.1 55.2 94.8 234.6 138.3 54.2 89.4 99.1 38.3 96.9 1022.11991 25.2 4.7 92.4 10.6 1.0 116.7 285.4 204.8 70.9 98.6 202.4 33.7 1146.41992 0.7 15.4 38.1 55.4 19.4 176.4 285.3 36.7 78.4 73.8 144.0 28.7 952.31993 45.6 46.0 93.9 239.0 140.6 62.5 104.5 46.5 22.3 177.2 146.2 27.9 1152.21994 28.0 55.5 68.1 78.9 24.2 118.4 26.3 263.6 90.5 165.1 154.3 21.6 1094.51995 41.5 208.3 176.6 204.7 180.8 210.9 91.0 0.8 6.6 0.0 1121.21996 48.2 102.4 61.9 101.5 108.3 47.4 469.71997 20.1 65.4 49.1 86.1 113.8 22.8 357.31998 145.0 344.7 291.2 195.4 77.0 12.7 127.4 1193.41999 144.0 187.9 73.1 81.0 234.4 309.3 177.4 233.7 318.0 31.9 238.6 30.0 2059.32000 74.4 65.1 125.2 173.4 171.0 196.4 194.0 327.4 73.1 80.1 1480.12001 18.2 86.1 110.1 145.8 219.9 285.0 337.1 175.5 163.9 105.0 192.5 109.6 1948.72002 10.3 45.6 101.9 195.0 216.5 348.4 228.0 277.1 134.5 1557.3

Medio 36.8 64.3 67.5 133.0 166.7 187.1 196.2 164.3 113.8 126.6 111.9 59.3 119.0Max 144.0 187.9 110.6 310.4 344.7 348.4 460.4 277.1 318.0 327.4 238.6 161.8 460.4Min 0.7 4.7 6.5 10.6 1.0 3.1 26.3 28.2 12.7 0.8 6.6 0.0 0.0

StdDev 33.0 42.4 34.0 79.0 83.5 100.6 104.8 76.3 72.0 88.6 62.3 42.5

VALORES MEDIOS MENSUALES DE PRECIPITACIÓN [mm]

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UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

5

ESTACIÓN: PALACIOS EL ANGULOCOD. IDEAM: 3502040 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: PG NORTE: 1015400

MUNICIPIO: CALERA ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1023400SUBCUENCA: RÍO NEGRO CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEVACIÓN(msnm): 3500

Fuente: EAAB

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Vr ANUAL

1967 30.1 211.4 300.3 341.6 466.6 375.0 371.0 210.5 181.5 232.5 142.3 2862.81968 47.5 167.5 177.0 390.5 322.0 357.7 336.6 328.2 263.5 229.6 160.0 73.5 2853.61969 140.0 88.0 50.5 321.4 389.5 360.9 322.6 252.6 201.0 2126.51970 77.6 57.4 83.1 125.9 178.7 244.6 231.7 178.6 154.0 13.6 95.4 1440.61971 40.8 72.7 96.5 162.6 269.5 198.5 387.5 439.7 188.4 93.2 123.9 78.2 2151.51972 98.6 71.6 89.9 230.9 256.0 222.6 262.6 142.7 174.4 131.3 72.0 29.5 1782.11973 23.9 21.7 86.2 169.3 208.5 165.0 41.2 188.9 135.6 125.8 88.0 1254.11974 76.9 70.3 140.6 142.7 218.9 106.8 239.0 175.5 195.1 217.7 136.2 47.6 1767.31975 4.4 84.6 146.5 52.6 201.0 280.8 194.6 149.0 180.7 141.9 128.5 139.1 1703.71976 42.2 38.0 162.2 208.0 263.8 292.7 326.8 154.5 105.7 234.1 94.9 46.8 1969.71977 33.8 42.0 129.9 118.8 220.3 212.7 163.8 177.5 203.7 87.5 60.7 1450.71978 15.4 47.1 129.4 208.0 100.8 323.4 159.6 206.6 98.4 97.0 98.8 54.3 1538.81979 14.8 18.5 120.8 239.6 116.4 333.9 119.3 159.0 132.8 241.0 101.6 111.0 1708.71980 38.2 60.2 56.3 159.3 174.9 241.2 182.0 171.1 131.6 138.4 34.6 45.1 1432.91981 49.5 34.4 230.6 261.2 211.1 217.4 174.2 149.4 186.4 137.4 51.9 1703.51982 26.4 97.9 134.8 292.4 213.0 131.8 205.4 174.8 161.0 170.6 86.4 43.7 1738.21983 40.8 135.0 97.4 286.3 171.5 119.2 247.4 189.6 113.2 126.5 76.2 42.9 1646.01984 64.7 100.1 49.5 102.0 134.2 257.8 216.2 237.8 221.4 45.5 143.3 63.0 1635.51985 68.2 21.3 36.4 68.0 88.2 243.7 197.6 152.0 199.7 157.2 136.7 34.4 1403.41986 24.1 125.5 136.6 130.2 123.4 170.9 260.7 65.6 49.1 169.0 120.8 66.2 1442.11987 23.2 72.1 69.9 120.8 196.6 98.3 37.6 39.8 30.0 28.3 46.5 763.11988 19.9 38.8 67.2 143.9 297.6 318.9 321.5 138.8 89.8 158.2 142.2 82.4 1819.21989 17.1 5.2 20.0 51.9 84.4 151.9 35.3 82.7 11.4 459.91990 36.9 116.1 78.0 48.7 30.8 29.1 339.61991 103.3 26.1 150.4 173.4 52.5 42.5 10.9 559.11992 27.5 22.8 12.6 71.3 204.2 224.7 40.2 43.3 30.0 676.61993 48.9 21.5 239.8 86.0 277.6 287.7 155.0 161.4 54.0 46.4 109.6 1487.91994 55.9 150.0 209.1 196.5 611.51998 86.8 31.0 259.8 252.7 245.5 184.0 143.0 134.5 49.6 176.0 1562.91999 89.5 191.0 58.0 152.6 112.0 168.0 217.0 208.0 220.0 214.0 132.2 1762.32000 67.1 48.0 76.0 184.9 272.9 77.2 334.4 198.6 154.8 238.1 67.5 105.9 1825.42001 106.3 116.4 52.3 120.0 240.6 177.0 134.5 144.4 97.4 116.5 110.2 1415.62002 18.6 38.3 60.0 120.0 176.7 225.0 57.3 160.0 81.8 177.7 1115.4

Medio 48.4 67.7 89.9 170.8 192.5 232.7 215.5 176.8 146.1 145.0 102.8 77.3 138.8Max 140.0 191.0 211.4 390.5 389.5 466.6 387.5 439.7 263.5 241.0 232.5 176.0 466.6Min 4.4 5.2 12.6 51.9 52.5 42.5 10.9 30.8 11.4 13.6 28.3 29.5 4.4

StdDev 33.5 43.7 52.5 86.6 84.8 92.3 96.8 87.9 60.8 66.4 46.5 39.6

VALORES MEDIOS MENSUALES DE PRECIPITACIÓN [mm]

Page 84: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

6

ESTACIÓN: MUNDO NUEVOCOD. IDEAM: 3502039 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: PG NORTE: 1009200

MUNICIPIO: CALERA ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1023500SUBCUENCA: RÍO BLANCO CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEVACIÓN(msnm): 2400

Fuente: EAAB

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Vr ANUAL

1971 30.7 88.7 173.3 332.0 152.3 127.5 171.5 145.3 143.5 87.6 52.2 1504.61972 110.1 44.8 98.0 209.5 278.2 198.5 121.7 126.5 139.7 128.3 14.4 1469.71973 5.6 2.8 22.5 93.3 115.2 176.7 234.4 129.0 142.9 111.5 1033.91974 47.2 31.7 114.0 135.1 197.3 147.0 168.7 156.0 141.9 179.1 120.5 16.2 1454.71975 8.6 120.0 126.0 40.3 100.0 215.1 186.3 77.7 146.1 43.2 1063.31976 28.2 24.3 89.5 192.9 181.5 234.6 297.5 103.7 80.4 151.8 110.0 24.0 1518.41977 23.1 8.2 157.1 112.5 107.7 147.9 168.5 126.0 169.0 93.2 41.4 1154.61978 43.5 28.2 97.0 156.1 130.4 281.4 142.2 173.6 106.4 84.8 62.8 30.6 1337.01979 14.0 12.8 74.4 184.1 103.2 333.8 133.8 119.3 119.2 199.5 192.8 66.9 1553.81980 46.5 37.1 40.2 138.6 167.1 317.0 300.2 140.6 93.1 120.8 46.4 33.0 1480.61981 15.7 24.6 22.1 115.3 156.5 195.0 190.5 144.0 155.0 190.2 104.6 36.7 1350.21982 30.7 75.3 113.0 257.4 194.2 185.0 190.0 105.2 111.2 159.2 61.8 42.8 1525.81983 48.0 69.4 63.4 217.2 179.4 110.8 211.6 171.6 104.4 107.3 78.3 59.6 1421.01984 59.4 81.2 44.5 106.4 130.4 183.4 212.2 166.8 179.0 72.5 62.3 55.2 1353.31985 34.8 34.4 58.6 89.7 185.8 207.3 162.4 168.5 115.6 167.3 91.2 20.6 1336.21986 9.2 133.0 69.6 114.8 121.9 182.6 160.3 85.0 93.2 228.2 109.3 29.8 1336.91987 10.8 44.6 67.1 133.3 217.0 118.4 206.2 171.2 106.6 217.9 56.2 28.6 1377.91988 7.6 27.6 29.1 82.1 136.4 225.4 306.4 163.3 151.9 119.5 155.9 52.0 1457.21989 19.3 39.5 197.3 40.7 153.5 146.2 173.4 124.6 123.1 80.7 105.2 58.4 1261.91990 32.6 64.2 92.7 98.8 234.7 151.1 157.2 137.2 60.7 127.7 53.7 102.9 1313.51991 20.4 36.6 133.1 149.2 119.3 152.7 246.8 228.1 84.8 61.9 94.4 61.8 1389.11992 21.0 51.9 29.5 130.9 122.3 124.7 270.8 191.7 80.8 81.8 136.3 38.1 1279.81993 34.3 30.0 64.2 193.1 219.0 227.9 290.8 143.8 121.4 106.8 119.8 27.8 1578.91994 56.3 60.9 75.6 96.8 233.9 168.1 251.0 239.6 83.4 189.0 122.6 49.4 1626.61995 23.2 21.4 69.4 194.0 153.8 209.6 169.4 205.8 93.0 107.4 33.2 67.2 1347.41996 82.5 104.9 155.3 111.9 215.1 219.5 311.8 170.6 83.2 141.6 83.1 53.8 1733.31997 90.6 58.0 50.0 82.4 173.2 130.8 245.6 132.1 52.0 32.8 59.4 7.4 1114.31998 10.1 34.6 46.0 126.2 337.3 338.6 301.2 152.5 80.2 103.0 58.8 158.2 1746.71999 100.3 94.0 48.6 221.7 122.6 195.5 179.8 168.4 148.5 221.9 138.8 35.5 1675.62000 91.0 104.7 96.2 53.6 215.2 119.4 152.0 184.0 138.9 164.9 78.2 70.5 1468.62001 101.6 105.9 59.6 135.2 180.4 104.6 150.5 124.1 73.6 107.4 87.0 1229.92002 8.9 13.0 98.8 176.1 172.0 295.5 122.6 157.8 98.8 1143.5

Medio 38.3 51.9 77.8 136.7 178.4 192.1 201.2 155.4 114.9 136.1 94.8 51.1 119.1Max 110.1 133.0 197.3 257.4 337.3 338.6 311.8 239.6 234.4 228.2 192.8 158.2 338.6Min 5.6 2.8 8.2 40.3 100.0 93.3 104.6 77.7 52.0 32.8 33.2 7.4 2.8

StdDev 30.6 33.9 41.3 56.1 60.8 65.8 63.9 36.2 36.7 50.0 37.3 31.8

VALORES MEDIOS MENSUALES DE PRECIPITACIÓN [mm]

ESTACIÓN: LA CASCADACOD. IDEAM: 3506041 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: PG NORTE: 1010200

MUNICIPIO: JUNÍN ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1031700SUBCUENCA: RÍO SUEVA CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEVACIÓN(msnm): 2220

Fuente: EAAB

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Vr ANUAL

1974 188.6 81.1 48.4 318.11975 28.4 68.0 106.8 138.6 308.7 192.8 197.8 159.6 128.4 131.1 97.6 10.0 1567.81976 10.0 55.8 91.2 239.1 342.1 333.3 273.1 163.1 179.6 166.7 108.4 57.0 2019.41977 51.1 53.6 71.5 116.9 159.4 228.4 263.6 163.1 145.6 156.1 103.0 29.6 1541.91978 72.8 52.9 94.2 187.0 276.9 265.8 185.8 142.3 134.6 125.2 60.8 28.9 1627.21979 20.0 101.0 205.0 135.0 415.0 76.5 952.51982 37.5 142.7 142.7 79.1 95.5 152.6 35.8 8.8 43.5 738.21983 54.9 150.8 78.6 176.0 153.3 147.7 211.3 200.6 127.1 98.2 41.7 38.2 1478.41984 49.4 83.7 71.8 50.9 183.2 220.7 158.8 203.3 164.3 81.0 74.3 9.8 1351.21985 29.9 21.1 64.5 87.5 171.6 220.8 115.3 107.7 106.9 127.3 32.7 1085.31986 23.4 23.41987 0.01989 90.6 154.7 34.0 279.31990 117.7 93.9 227.6 230.0 135.1 134.8 237.6 189.2 84.9 25.9 68.7 30.9 1576.31991 16.0 15.9 134.8 149.7 19.4 335.81992 74.8 80.3 88.5 162.3 214.9 377.0 211.6 165.2 136.8 206.2 76.3 1793.91993 53.6 23.2 138.6 258.7 227.8 320.7 382.3 215.6 140.9 201.3 159.7 2122.41994 61.4 59.4 107.5 165.1 400.1 233.6 298.2 277.6 166.8 143.1 91.8 112.6 2117.21995 51.7 33.4 166.0 148.8 243.9 96.2 95.7 189.0 115.1 134.0 77.9 82.7 1434.41996 62.2 165.2 173.3 136.3 327.7 234.9 375.5 110.6 100.7 139.7 125.5 110.9 2062.51997 39.9 168.1 91.0 108.7 156.6 239.7 316.0 95.9 107.8 92.2 39.5 1455.41998 25.8 39.3 119.8 150.5 431.4 413.8 397.9 237.3 103.6 165.6 103.5 141.8 2330.31999 107.3 159.9 281.3 50.0 435.6 1034.12000 120.7 274.3 329.3 168.1 436.8 295.3 322.1 203.1 194.4 178.4 157.4 2679.92001 7.9 112.5 118.5 203.2 218.5 457.1 420.0 287.3 218.6 105.7 259.0 161.3 2569.62002 79.8 25.4 88.0 161.2 217.1 313.4 190.0 275.0 134.0 1483.9

Medio 54.2 69.6 116.9 166.2 232.6 255.2 264.3 197.3 143.2 134.1 110.0 80.8 152.0Max 120.7 168.1 274.3 329.3 431.4 457.1 420.0 322.1 218.6 281.3 259.0 435.6 457.1Min 7.9 15.9 37.5 50.9 135.0 96.2 79.1 95.5 84.9 25.9 8.8 9.8 7.9

StdDev 32.9 48.9 58.1 65.7 90.9 101.8 108.7 64.7 35.7 55.7 57.5 91.7

VALORES MEDIOS MENSUALES DE PRECIPITACIÓN [mm]

Page 85: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

7

ESTACIÓN: PALACIOS GUASCACOD. IDEAM: 2120128 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: PMT NORTE: 1013100

MUNICIPIO: CALERA ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1028700SUBCUENCA: RÍO BLANCO CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEVACIÓN(msnm): 3760

Fuente: EAAB

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Vr ANUAL

1952 82.7 61.0 143.71953 48.6 25.8 130.6 148.3 231.3 246.3 43.5 50.6 114.1 112.4 139.7 80.8 1372.01954 123.6 175.3 101.2 235.1 345.8 270.8 450.6 233.7 289.1 39.7 81.2 2346.11955 97.6 50.0 195.5 162.3 201.2 252.6 385.8 207.1 284.8 226.6 189.8 123.1 2376.41956 117.8 38.0 44.6 199.1 201.8 76.0 48.9 229.5 54.0 162.3 1172.01957 12.0 32.7 201.6 153.1 265.3 202.6 347.2 298.6 173.6 201.4 103.3 41.0 2032.41958 22.8 138.0 114.8 153.7 194.4 60.4 684.11970 98.3 98.0 148.0 155.2 279.0 372.3 245.3 204.3 165.0 124.6 166.8 2056.81971 81.5 147.5 208.6 156.8 315.3 350.5 240.4 209.6 167.0 99.5 68.8 2045.51972 184.3 45.5 133.1 273.9 326.8 320.9 324.1 179.4 171.0 146.4 124.9 33.3 2263.61973 37.9 46.1 92.4 246.5 311.0 261.9 236.3 271.1 175.4 112.0 138.3 1928.91974 98.8 81.9 188.2 148.3 248.4 190.0 324.0 224.1 227.3 171.9 113.7 54.9 2071.51975 30.8 53.0 137.9 100.1 238.3 412.1 236.7 234.4 199.0 215.2 132.2 157.3 2147.01976 88.9 44.7 169.5 219.2 278.6 408.0 411.9 227.3 140.6 176.3 150.6 76.5 2392.11977 2.9 72.4 115.9 138.3 144.4 240.6 314.8 188.8 157.8 136.2 129.8 80.3 1722.21978 41.3 39.3 113.7 198.3 161.6 361.0 195.6 172.7 167.5 202.0 74.3 43.8 1771.11979 22.4 11.6 165.8 219.1 154.6 281.8 161.0 184.1 135.8 277.2 240.2 124.1 1977.71980 69.6 43.6 87.1 210.7 181.4 324.0 216.8 124.8 129.9 143.6 83.0 44.2 1658.71981 3.2 81.7 54.8 264.5 269.5 199.3 209.0 165.5 171.8 194.2 144.6 91.7 1849.81982 34.6 49.6 147.3 248.9 198.3 105.7 235.8 182.6 169.1 178.0 60.0 48.7 1658.61983 52.3 133.8 110.0 222.0 187.1 181.0 280.7 189.8 129.6 120.6 35.0 57.0 1698.91984 66.7 115.3 54.5 93.4 163.1 386.7 237.4 247.8 183.4 70.8 194.7 19.0 1832.81985 101.1 32.4 67.8 91.1 312.5 212.6 225.4 198.6 178.1 156.2 148.3 41.7 1765.81986 25.1 152.2 79.9 104.0 158.6 419.6 310.3 157.8 106.8 151.8 64.6 54.3 1785.01987 23.5 75.8 74.3 159.1 174.1 75.8 342.3 232.2 138.4 234.2 86.9 79.2 1695.81988 3.7 55.2 82.9 82.7 188.6 221.3 328.5 180.5 161.1 133.6 174.8 136.1 1749.01989 33.8 69.8 153.4 103.0 91.6 139.0 62.8 57.4 95.6 125.8 22.6 954.81990 111.6 78.0 53.0 215.7 275.9 205.6 157.8 80.0 159.9 40.7 1378.21991 41.4 57.5 144.7 159.8 102.9 91.4 295.6 99.0 76.1 118.7 145.9 71.6 1404.61992 58.4 22.6 77.8 57.1 215.91993 38.0 38.01994 22.4 83.2 126.4 150.4 74.2 456.62000 200.7 261.8 239.1 312.7 214.6 164.3 98.1 108.5 1599.82001 2.5 116.4 125.0 142.6 246.4 253.7 231.6 233.8 184.5 104.7 155.6 150.0 1946.82002 45.0 60.0 61.8 145.5 206.5 310.2 116.0 248.0 115.0 1308.0

Medio 56.1 69.5 112.9 162.3 212.3 247.1 268.7 191.7 157.3 168.2 117.0 80.4 153.6Max 184.3 175.3 201.6 273.9 345.8 419.6 450.6 312.7 284.8 289.1 240.2 162.3 450.6Min 2.5 11.6 44.6 57.1 91.6 60.4 43.5 50.6 48.9 70.8 35.0 19.0 2.5

StdDev 43.6 40.9 45.7 57.9 62.8 102.4 88.1 62.5 56.0 52.0 50.2 41.8

VALORES MEDIOS MENSUALES DE PRECIPITACIÓN [mm]

Page 86: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

8

ANEXO 3. Valores Mensuales de Temperatura.

ESTACIÓN: PRESA GOLILLAS-ELDEDALCOD. IDEAM: 3503511 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 998200

MUNICIPIO: JUNIN ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1041800SUBCUENCA: QDA. GOLILLAS CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3008

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1981.00 9.17 8.94 10.01 9.11 10.04 9.36 9.12 9.04 9.38 10.24 11.30 8.94 9.551982.00 8.61 8.91 10.01 10.46 9.66 9.69 8.69 9.38 9.71 9.32 9.37 9.61 9.451983.00 9.90 10.17 8.72 8.95 7.60 7.09 7.32 7.41 7.42 8.50 7.87 8.271984.00 7.67 7.04 8.76 8.25 12.58 11.46 9.72 10.15 10.39 10.98 11.07 9.52 9.801985.00 11.48 9.80 10.25 10.31 9.11 8.10 8.87 7.69 9.71 10.42 9.44 9.32 9.541986.00 8.37 8.56 8.00 8.31 9.38 8.15 6.97 8.91 10.47 11.42 11.06 10.19 9.151987.00 10.42 10.63 12.66 10.01 9.65 10.42 10.53 9.73 12.47 12.31 11.93 10.88 10.971988.00 11.92 12.53 7.17 5.29 3.74 4.72 3.16 4.51 11.85 7.211989.00 11.30 10.31 11.46 10.65 11.23 9.23 10.32 11.06 12.12 10.72 10.52 9.87 10.731990.00 9.13 11.33 9.98 9.29 9.44 9.20 10.16 9.72 9.10 10.39 9.74 7.05 9.541991.00 6.99 6.95 6.54 6.24 6.52 6.00 5.49 5.23 6.27 5.58 6.44 6.54 6.231992.00 6.35 5.77 6.54 6.47 6.65 5.51 3.71 4.76 4.56 4.42 6.26 6.01 5.581993.00 5.46 6.13 5.26 6.91 6.41 5.50 5.47 5.96 5.40 6.10 9.65 9.07 6.441994.00 9.24 8.92 8.88 8.96 8.86 8.04 8.00 8.07 8.43 10.61 10.45 10.42 9.071995.00 10.80 11.89 11.24 11.62 10.35 10.71 10.47 10.71 11.05 11.42 11.60 12.01 11.161996.00 12.05 11.26 12.88 13.50 11.46

Medio 9.30 9.32 9.31 9.01 9.00 8.25 7.85 8.15 9.03 9.38 9.81 9.28 8.97Max 12.05 12.53 12.88 13.50 12.58 11.46 10.53 11.06 12.47 12.31 11.93 12.01 13.50Min 5.46 5.77 5.26 5.29 3.74 4.72 3.16 4.51 4.56 4.42 6.26 6.01 3.16

StdDev 2.00 2.05 2.29 2.13 2.22 2.06 2.45 2.17 2.39 2.47 1.76 1.78

VALORES MEDIOS MENSUALES DE TEMPERATURA [°C]

02468

10121416

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

T [°

C]

T media T max T min

ESTACIÓN: PRESA GOLILLAS-ELDEDALCOD. IDEAM: 3503511 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 998200

MUNICIPIO: JUNIN ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1041800SUBCUENCA: QDA. GOLILLAS CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3008

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1978197919801981 17.00 16.00 16.90 16.40 15.60 16.40 13.60 15.00 14.50 17.00 17.50 16.00 15.991982 16.70 15.70 17.50 16.80 16.00 14.90 13.50 14.00 14.90 15.00 14.40 15.20 15.381983 17.10 18.50 16.90 17.90 16.10 14.40 15.70 15.90 16.00 17.80 17.90 16.751984 16.90 17.00 19.80 17.30 20.90 19.00 18.30 17.50 19.20 20.00 19.40 19.00 18.69

Medio 16.93 16.80 17.78 17.10 17.15 16.18 15.28 15.60 16.15 17.45 17.30 16.73 16.70Max 17.10 18.50 19.80 17.90 20.90 19.00 18.30 17.50 19.20 20.00 19.40 19.00 20.90Min 16.70 15.70 16.90 16.40 15.60 14.40 13.50 14.00 14.50 15.00 14.40 15.20 13.50

StdDev 0.17 1.26 1.38 0.65 2.51 2.07 2.26 1.49 2.13 2.07 2.10 2.00

VALORES MÁXIMOS MENSUALES DE TEMPERATURA [°C]

0

5

10

15

20

25

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

T [°

C]

T media T max T min

ESTACIÓN: PRESA GOLILLAS-ELDEDALCOD. IDEAM: 3503511 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 998200

MUNICIPIO: JUNIN ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1041800SUBCUENCA: QDA. GOLILLAS CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3008

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1978197919801981 -0.60 1.00 2.20 3.00 5.70 4.80 6.00 3.80 3.00 3.60 5.00 1.00 3.211982 -0.80 2.00 4.50 4.00 3.90 4.70 4.40 4.20 6.00 4.60 3.00 2.80 3.611983 3.00 1.20 1.60 2.10 1.00 1.20 2.90 2.00 1.60 2.90 1.40 1.901984 -1.70 -0.70 -6.00 0.60 3.50 5.30 3.90 5.60 5.40 5.20 6.00 2.00 2.43

Medio -0.03 0.88 0.23 2.30 3.80 3.95 3.88 4.13 4.10 3.75 4.23 1.80 2.75Max 3.00 2.00 4.50 4.00 5.70 5.30 6.00 5.60 6.00 5.20 6.00 2.80 6.00Min -1.70 -0.70 -6.00 0.60 2.10 1.00 1.20 2.90 2.00 1.60 2.90 1.00 -6.00

StdDev 2.07 1.14 5.52 1.50 1.48 1.98 2.00 1.12 1.91 1.58 1.53 0.78

VALORES MINIMOS MENSUALES DE TEMPERATURA [°C]

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DICT [°

C]

T media T max T min

Page 87: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

9

ESTACIÓN: CHINGAZA CAMPAMENTOCOD. IDEAM: 3503510 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 993600

MUNICIPIO: FÓMEQUE ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1035300SUBCUENCA: GUATIQUIA CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3250

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1978 6.94 8.66 8.37 9.63 9.15 8.61 7.93 7.67 8.01 8.42 8.72 7.92 8.341979 7.51 8.07 9.05 10.97 10.47 10.41 10.51 9.49 10.03 11.29 11.18 10.13 9.931980 9.95 10.52 11.28 11.88 11.14 10.33 9.79 10.33 10.18 10.22 10.25 9.84 10.481981 9.43 10.05 11.61 11.64 12.02 12.37 10.72 10.72 10.70 12.09 13.24 11.19 11.321982 12.29 12.06 13.45 13.85 13.35 13.46 12.60 9.48 10.36 10.50 7.80 8.82 11.501983 8.25 9.39 10.33 9.13 8.75 8.03 9.33 9.02 8.96 8.09 8.931984 8.21 8.30 9.70 9.62 10.38 9.81 9.65 10.08 10.50 10.16 10.65 7.97 9.591987 8.89 9.19 9.45 9.80 9.97 10.24 9.57 9.39 9.30 10.06 9.48 9.39 9.561988 9.22 9.66 8.81 9.54 9.04 8.95 8.47 9.35 8.65 9.14 8.95 8.17 9.001989 7.77 8.50 8.59 8.56 8.92 7.93 7.80 8.29 8.20 8.59 9.02 7.86 8.33

Medio 8.84 9.44 10.03 10.61 10.48 10.12 9.58 9.28 9.53 9.95 9.83 8.94 9.72Max 12.29 12.06 13.45 13.85 13.35 13.46 12.60 10.72 10.70 12.09 13.24 11.19 13.85Min 6.94 8.07 8.37 8.56 8.92 7.93 7.80 7.67 8.01 8.42 7.80 7.86 6.94

StdDev 1.52 1.21 1.71 1.63 1.40 1.69 1.46 1.00 0.98 1.18 1.56 1.15

VALORES MEDIOS MENSUALES DE TEMPERATURA [°C]

0

2

4

6

8

10

12

14

16

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

T [°

C]

T media T max T min

ESTACIÓN: CHINGAZA CAMPAMENTOCOD. IDEAM: 3503510 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 993600

MUNICIPIO: FÓMEQUE ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1035300SUBCUENCA: GUATIQUIA CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3250

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1978 18.50 19.20 20.10 17.50 17.20 16.50 16.00 15.80 18.00 18.10 17.70 20.20 17.901979 20.00 20.00 21.00 19.50 20.00 20.00 20.00 19.00 20.40 22.00 21.40 23.00 20.531980 21.10 23.20 22.00 23.30 21.00 18.80 18.50 22.40 20.00 20.00 20.70 23.70 21.231981 23.50 21.30 23.80 19.70 22.30 21.40 17.20 19.10 19.40 21.30 21.90 20.30 20.931982 24.50 20.90 23.00 22.50 21.40 20.30 21.40 20.20 21.40 18.00 19.10 17.20 20.831983 20.20 18.60 18.90 18.20 15.60 15.80 16.90 18.00 20.20 18.50 18.091984 18.80 18.30 20.20 19.10 19.40 17.20 18.50 20.10 18.20 19.40 19.70 20.40 19.11

Medio 20.94 20.22 21.68 20.27 20.03 18.91 18.17 18.91 19.19 19.54 20.10 20.47 19.87Max 24.50 23.20 23.80 23.30 22.30 21.40 21.40 22.40 21.40 22.00 21.90 23.70 24.50Min 18.50 18.30 20.10 17.50 17.20 16.50 15.60 15.80 16.90 18.00 17.70 17.20 15.60

StdDev 2.28 1.73 1.52 2.20 1.72 1.76 2.09 2.40 1.56 1.64 1.43 2.29

VALORES MÁXIMOS MENSUALES DE TEMPERATURA [°C]

0

5

10

15

20

25

30

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

T [°

C]

T media T max T min

ESTACIÓN: CHINGAZA CAMPAMENTOCOD. IDEAM: 3503510 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 993600

MUNICIPIO: FÓMEQUE ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1035300SUBCUENCA: GUATIQUIA CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3250

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1978 -11.50 -6.40 -10.70 -1.80 -3.40 0.20 -3.50 -4.80 -4.20 -4.00 -3.50 -8.80 -5.201979 -12.00 -10.50 -4.90 -4.00 -2.90 0.00 -3.00 -2.10 -2.00 -1.00 -2.70 -3.30 -4.031980 -5.30 -10.50 -4.90 -2.30 -1.40 0.00 -0.40 -2.50 -2.30 -1.00 -2.50 -6.30 -3.281981 -13.50 -6.30 -4.10 -0.70 1.70 1.40 2.80 0.70 -1.80 -0.70 0.30 -4.30 -2.041982 -7.40 -1.00 -0.90 5.30 2.60 3.20 4.20 -6.80 -5.20 -1.00 -3.80 -6.80 -1.471983 -7.10 -9.00 -0.70 -2.40 -1.80 0.20 -0.70 -2.90 -1.80 -4.60 -3.081984 -8.80 -5.10 -8.50 -5.10 -4.80 1.30 -2.90 -1.20 -1.50 -0.70 -1.60 -7.40 -3.86

Medio -9.37 -6.97 -5.67 -1.43 -1.27 0.53 -0.66 -2.36 -2.53 -1.61 -2.23 -5.93 -3.29Max -5.30 -1.00 -0.90 5.30 2.60 3.20 4.20 0.70 -0.70 -0.70 0.30 -3.30 5.30Min -13.50 -10.50 -10.70 -5.10 -4.80 -2.40 -3.50 -6.80 -5.20 -4.00 -3.80 -8.80 -13.50

StdDev 3.01 3.39 3.46 3.65 2.70 1.72 3.04 2.68 1.59 1.30 1.38 1.94

VALORES MINIMOS MENSUALES DE TEMPERATURA [°C]

-15

-10

-5

0

5

10

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

T [°

C]

T media T max T min

Page 88: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

10

ANEXO 4. Valores Medios Mensuales de Velocidad del viento.

ESTACIÓN: PRESA GOLILLAS-ELDEDALCOD. IDEAM: 3503511 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 998200

MUNICIPIO: JUNIN ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1041800SUBCUENCA: QDA. GOLILLAS CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3008

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1978 1.56 2.12 1.55 1.45 1.76 1.83 2.18 1.65 1.62 1.56 1.57 1.82 1.721979 1.91 1.99 1.67 1.71 1.35 1.36 1.57 1.35 1.78 1.64 1.76 1.75 1.651980 1.99 1.91 2.21 1.44 1.50 2.19 2.10 1.77 1.88 0.96 1.801981198219831984

Medio 1.82 2.01 1.81 1.53 1.54 1.79 1.95 1.59 1.76 1.60 1.67 1.51 1.71Max 1.99 2.12 2.21 1.71 1.76 2.19 2.18 1.77 1.88 1.64 1.76 1.82 2.21Min 1.56 1.91 1.55 1.44 1.35 1.36 1.57 1.35 1.62 1.56 1.57 0.96 0.96

StdDev 0.23 0.11 0.35 0.16 0.21 0.41 0.33 0.22 0.13 0.06 0.14 0.48

VALORES MEDIOS DE VELOCIDAD DE VIENTO [m/s]

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Vel

Vie

nto

[m/s

]

V media V max V min

ESTACIÓN: CHINGAZA CAMPAMENTOCOD. IDEAM: 3503510 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 993600

MUNICIPIO: FÓMEQUE ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1035300SUBCUENCA: GUATIQUIA CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3250

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1978 7.03 7.06 5.70 5.36 6.86 7.22 8.32 6.93 7.76 6.11 6.37 6.33 6.751979 5.82 7.15 6.00 6.25 5.52 2.67 5.36 5.18 4.68 4.62 5.22 5.311980 5.14 4.00 5.92 5.63 5.78 7.10 6.56 5.34 6.30 6.45 6.81 5.26 5.861981198219831984

Medio 5.99 6.07 5.87 5.75 6.05 5.66 7.44 5.87 6.42 5.74 5.93 5.60 6.03Max 7.03 7.15 6.00 6.25 6.86 7.22 8.32 6.93 7.76 6.45 6.81 6.33 8.32Min 5.14 4.00 5.70 5.36 5.52 2.67 6.56 5.34 5.18 4.68 4.62 5.22 2.67

StdDev 0.96 1.80 0.15 0.45 0.71 2.59 1.24 0.91 1.29 0.94 1.16 0.63

VALORES MEDIOS DE VELOCIDAD DE VIENTO [m/s]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Vel

Vie

nto

[m/s

]

V media V max V min

Page 89: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

11

ANEXO 5. Valores Medios Mensuales de Humedad Relativa.

ESTACIÓN: PRESA GOLILLAS-ELDEDALCOD. IDEAM: 3503511 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 998200

MUNICIPIO: JUNIN ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1041800SUBCUENCA: QDA. GOLILLAS CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3008

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1981 79.77 93.36 85.71 93.50 94.71 95.62 92.78 90.71 90.78 89.66 87.62 88.57 90.231982 82.32 92.80 92.17 94.98 93.60 94.61 97.15 94.05 94.20 92.51 93.93 92.76 92.921983 90.12 87.79 91.13 93.28 92.37 92.90 91.44 89.72 90.43 84.24 85.34 89.891984 83.47 88.76 83.65 87.54 88.53 95.06 92.00 92.15 93.36 90.09 90.54 86.63 89.321985 77.09 76.06 87.03 89.60 91.39 95.49 89.44 92.05 86.74 86.35 86.03 73.86 85.931986 81.89 85.96 89.72 93.83 91.41 94.63 90.08 88.76 86.08 83.05 83.46 81.44 87.521987 78.63 83.46 79.96 88.97 89.21 87.27 93.06 88.32 83.41 79.46 80.13 73.33 83.771988 74.76 79.10 88.90 92.73 92.65 81.00 87.94 87.19 84.31 85.401989 87.25 86.32 88.41 86.15 87.91 93.38 87.30 84.74 79.87 84.74 86.17 76.01 85.691990 84.62 81.96 86.10 86.68 86.01 85.10 80.79 78.88 79.56 78.83 86.32 77.17 82.671991 80.71 84.19 88.86 91.50 93.09 93.71 95.89 93.49 89.24 88.19 84.04 79.83 88.561992 76.05 79.25 80.18 85.43 86.81 88.81 91.86 83.44 80.13 83.55 83.26 81.02 83.321993 80.34 82.07 86.04 90.46 86.98 90.99 89.96 88.47 88.27 88.75 85.97 73.37 85.971994 78.73 82.80 80.85 89.78 89.39 88.77 89.25 87.30 86.78 83.10 80.64 80.59 84.831995 70.79 69.87 82.66 83.21 82.30 86.71 88.14 81.13 80.72 83.27 77.93 80.00 80.561996 75.28 81.79 82.39 87.91 88.26 83.13

Medio 80.11 83.47 85.51 89.59 89.72 90.90 90.57 88.14 86.35 85.85 85.02 80.95 86.35Max 90.12 93.36 92.17 94.98 94.71 95.62 97.15 94.05 94.20 92.51 93.93 92.76 97.15Min 70.79 69.87 79.96 83.21 82.30 81.00 80.79 78.88 79.56 78.83 77.93 73.33 69.87

StdDev 4.90 5.95 3.77 3.31 3.37 4.44 3.92 4.50 4.97 4.21 4.13 5.78

VALORES MEDIOS MENSUALES DE HUMEDAD RELATIVA [%]

50556065707580859095

100

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

HR

%

HR media HR max HR min

ESTACIÓN: CHINGAZA CAMPAMENTOCOD. IDEAM: 3503510 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 993600

MUNICIPIO: FÓMEQUE ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1035300SUBCUENCA: GUATIQUIA CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3250

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1978 72.33 74.26 82.69 87.52 85.80 85.83 81.43 84.19 83.07 83.61 82.49 80.50 81.981979 68.87 67.69 84.31 84.60 85.22 86.48 85.04 84.85 83.86 84.33 83.46 79.56 81.521980 77.75 70.53 82.43 83.63 81.72 84.12 83.52 81.23 81.65 84.86 82.32 78.13 80.991981 72.75 80.96 76.10 86.08 86.53 83.76 81.03 81.03 83.26 83.48 76.79 81.02 81.071982 68.10 78.21 77.74 82.61 79.95 79.99 84.23 87.97 84.51 86.54 85.14 81.00 81.331983 84.29 88.59 88.06 86.82 88.26 88.33 83.71 88.12 84.42 86.12 86.671984 84.68 86.92 79.90 85.34 86.65 90.87 87.94 88.53 88.46 86.85 86.34 86.08 86.551987 75.77 78.92 79.12 85.73 86.79 86.75 89.42 90.16 85.29 86.19 84.16 80.40 84.061988 75.17 80.97 79.30 83.35 86.75 85.71 89.37 82.62 85.83 81.19 86.52 80.52 83.111989 81.30 80.88 82.52 80.67 85.08 86.21 84.53 80.09 80.42 81.66 82.71 73.20 81.60

Medio 76.10 78.79 80.46 84.39 85.25 85.65 85.48 84.90 84.01 84.68 83.44 80.65 82.82Max 84.68 88.59 84.31 87.52 88.06 90.87 89.42 90.16 88.46 88.12 86.52 86.12 90.87Min 68.10 67.69 76.10 80.67 79.95 79.99 81.03 80.09 80.42 81.19 76.79 73.20 67.69

StdDev 5.90 6.57 2.69 2.06 2.52 2.76 3.11 3.64 2.24 2.27 2.77 3.69

VALORES MEDIOS MENSUALES DE HUMEDAD RELATIVA [%]

50556065707580859095

100

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

HR

%

HR media HR max HR min

Page 90: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

12

ANEXO 6. Valores Medios Mensuales de Temperatura de Punto de Rocío.

ESTACIÓN: PRESA GOLILLAS-ELDEDALCOD. IDEAM: 3503511 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 998200

MUNICIPIO: JUNIN ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1041800SUBCUENCA: QDA. GOLILLAS CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3008

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1978197919801981 6.10 7.90 7.70 8.10 7.60 8.80 8.00 7.50 7.90 8.60 9.40 7.10 7.891982 5.70 7.30 8.70 9.70 8.70 8.90 8.20 8.40 8.70 8.20 8.40 8.50 8.281983 8.30 8.30 7.40 7.80 6.40 6.10 5.90 5.90 5.90 6.00 5.50 6.681984 4.90 5.30 6.30 6.10 10.80 10.70 8.40 8.80 9.30 9.40 9.70 7.40 8.09

Medio 6.25 7.20 7.57 7.83 8.73 8.70 7.68 7.65 7.95 8.03 8.38 7.13 7.76Max 8.30 8.30 8.70 9.70 10.80 10.70 8.40 8.80 9.30 9.40 9.70 8.50 10.80Min 4.90 5.30 6.30 6.10 7.60 6.40 6.10 5.90 5.90 5.90 6.00 5.50 4.90

StdDev 1.45 1.33 1.21 1.50 1.46 1.76 1.06 1.29 1.48 1.50 1.68 1.24

VALORES MEDIOS DE TEMPERATURA DE PUNTO DE ROCÍO [°C]

0

2

4

6

8

10

12

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Td [°

C]

Serie2 Serie4 Serie1

ESTACIÓN: CHINGAZA CAMPAMENTOCOD. IDEAM: 3503510 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO NORTE: 993600

MUNICIPIO: FÓMEQUE ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1035300SUBCUENCA: GUATIQUIA CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3250

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1978 2.30 4.30 5.70 7.00 6.90 6.40 4.80 5.10 5.20 5.90 5.80 4.60 5.331979 2.20 2.70 6.50 8.60 8.10 8.10 8.10 7.00 7.40 8.80 8.50 6.80 6.901980 6.20 5.40 8.50 9.20 8.20 7.70 7.20 7.20 7.20 7.80 7.40 6.10 7.341981 4.70 6.90 7.50 9.20 9.80 9.80 7.60 7.60 8.00 9.30 9.30 8.00 8.141982 6.50 8.40 9.70 11.00 10.00 10.10 10.00 7.50 8.00 8.40 5.40 5.70 8.391983 5.60 7.30 8.40 7.10 6.90 6.10 6.80 7.20 6.50 5.90 6.781984 5.80 6.30 6.40 7.10 8.30 8.40 7.80 8.30 8.60 8.10 8.20 5.80 7.43

Medio 4.76 5.90 7.38 8.68 8.53 8.23 7.49 6.97 7.31 7.93 7.30 6.13 7.22Max 6.50 8.40 9.70 11.00 10.00 10.10 10.00 8.30 8.60 9.30 9.30 8.00 11.00Min 2.20 2.70 5.70 7.00 6.90 6.40 4.80 5.10 5.20 5.90 5.40 4.60 2.20

StdDev 1.80 1.93 1.50 1.50 1.06 1.35 1.55 1.06 1.11 1.12 1.46 1.05

VALORES MEDIOS DE TEMPERATURA DE PUNTO DE ROCÍO [°C]

0

2

4

6

8

10

12

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Td [°

C]

Serie2 Serie4 Serie1

Page 91: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

13

ANEXO 7. Resumen de valores medios mensuales multianuales de los parámetros climatológicos utilizados por SWAT.

ESTACIÓN: CHINGAZA CAMPAMENTOCOD. IDEAM: 3503510 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO

MUNICIPIO: FÓMEQUE ENTIDAD: EAAB-ESPSUBCUENCA: GUATIQUIA CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ E

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT

Temperatura promedio máxima del aire [°C] TMPMX 20.94 20.22 21.68 20.27 20.03 18.91 18.17 18.91 19.19 19.54Temperatura promedio mínima del aire [°C] TMPMN -9.37 -6.97 -5.67 -1.43 -1.27 0.53 -0.66 -2.36 -2.53 -1.61Desviación Estándar de la Temperatura máxima del aire TMPSTDMX 2.28 1.73 1.52 2.20 1.72 1.76 2.09 2.40 1.56 1.64Desviación Estándar de la Temperatura mínima del aire TMPSTDMN 3.01 3.39 3.46 3.65 2.70 1.72 3.04 2.68 1.59 1.30Promedio mensual de Precipitación [mm] PCPMM 36.83 46.94 64.94 167.87 151.60 229.49 197.21 145.87 124.04 133.47

Desv.Estándar Precipitación PCPSTD 17.21 27.67 32.39 55.15 31.87 82.27 55.05 26.65 31.15 50.29Coeficiente de Asimetría de Precipitación PCPSKW -0.34 0.17 0.29 0.61 -0.21 0.02 0.95 -0.48 1.16 0.23Probabilidad de que un día húmedo siga a uno seco PR_W1 0.13 0.12 0.12 0.09 0.10 0.09 0.10 0.08 0.15 0.14Probabilidad de que un día húmedo siga a uno húmedo PR_W2 0.25 0.36 0.45 0.70 0.70 0.80 0.75 0.81 0.64 0.65Número promedio de días con precipitación PCPD 11.86 13.43 17.57 23.71 24.86 26.71 26.29 27.57 23.71 24.57Máxima precipitación caida en 0.5 horas RAINHHMX 19.00 16.00 13.37 29.29 22.01 26.13 34.89 20.09 20.00 26.13

Radiación solar promedio [MJ/m2] SOLARAV 35.03 36.86 38.25 38.16 36.84 35.87 36.19 37.29 37.89 37.23Temperatura de punto de rocío promedio DEWPT 4.76 5.90 7.38 8.68 8.53 8.23 7.49 6.97 7.31 7.93

Velocidad del viento promedio WNDAV 5.99 6.07 5.87 5.75 6.05 5.66 7.44 5.87 6.42 5.74* Reporte mensual hidrológico del EAAB

PARÁMETRO

ESTACIÓN: PRESA GOLILLAS-ELDEDALCOD. IDEAM: 3503511 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: CO

MUNICIPIO: JUNIN ENTIDAD: EAAB-ESPSUBCUENCA: QDA. GOLILLAS CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ E

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT

Temperatura promedio máxima del aire [°C] TMPMX 16.93 16.80 17.78 17.10 17.15 16.18 15.28 15.60 16.15 17.45Temperatura promedio mínima del aire [°C] TMPMN -0.03 0.88 0.23 2.30 3.80 3.95 3.88 4.13 4.10 3.75Desviación Estándar de la Temperatura máxima del aire TMPSTDMX 0.17 1.26 1.38 0.65 2.51 2.07 2.26 1.49 2.13 2.07Desviación Estándar de la Temperatura mínima del aire TMPSTDMN 2.07 1.14 5.52 1.50 1.48 1.98 2.00 1.12 1.91 1.58Promedio mensual de Precipitación [mm] PCPMM 36.83 46.94 64.94 167.87 151.60 229.49 197.21 145.87 124.04 133.47

Desv.Estándar Precipitación PCPSTD 17.21 27.67 32.39 55.15 31.87 82.27 55.05 26.65 31.15 50.29Coeficiente de Asimetría de Precipitación PCPSKW -0.34 0.17 0.29 0.61 -0.21 0.02 0.95 -0.48 1.16 0.23Probabilidad de que un día húmedo siga a uno seco PR_W1 0.13 0.12 0.12 0.09 0.10 0.09 0.10 0.08 0.15 0.14Probabilidad de que un día húmedo siga a uno húmedo PR_W2 0.25 0.36 0.45 0.70 0.70 0.80 0.75 0.81 0.64 0.65Número promedio de días con precipitación PCPD 11.86 13.43 17.57 23.71 24.86 26.71 26.29 27.57 23.71 24.57Máxima precipitación caida en 0.5 horas RAINHHMX 19.00 16.00 13.37 29.29 22.01 26.13 34.89 20.09 20.00 26.13

Radiación solar promedio [MJ/m2] SOLARAV 35.03 36.86 38.25 38.16 36.84 35.87 36.19 37.29 37.89 37.23Temperatura de punto de rocío promedio DEWPT 6.25 7.20 7.57 7.83 8.73 8.70 7.68 7.65 7.95 8.03

Velocidad del viento promedio WNDAV 1.82 2.01 1.81 1.53 1.54 1.79 1.95 1.59 1.76 1.60* Reporte mensual hidrológico del EAAB

PARÁMETRO

Page 92: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

14

ANEXO 8. Valores medios mensuales de caudales observados en Pozo1, Pozo2, Pozo3 y Pozo4.

ESTACIÓN: POZO 1COD. IDEAM: 3502726 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: LG NORTE: 1011567

MUNICIPIO: CALERA ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1025844SUBCUENCA: Q. CORTADERA CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 2962

Fuente: EAAB

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1974 0.04 0.08 0.13 0.18 0.22 0.15 0.24 0.19 0.17 0.19 0.18 0.09 0.161975 0.06 0.06 0.06 0.10 0.18 0.32 0.18 0.53 0.25 0.20 0.21 0.55 0.221976 0.09 0.03 0.14 0.18 0.27 0.32 0.37 0.20 0.16 0.18 0.191977 0.07 0.05 0.12 0.14 0.23 0.24 0.31 0.20 0.17 0.18 0.26 0.20 0.181978 0.09 0.06 0.15 0.16 0.19 0.32 0.24 0.19 0.14 0.14 0.07 0.05 0.151979 0.02 0.01 0.03 0.23 0.33 0.70 0.45 0.28 0.25 0.56 0.46 0.19 0.291980 0.06 0.04 0.03 0.11 0.17 0.21 0.24 0.17 0.18 0.11 0.05 0.03 0.121981 0.02 0.01 0.02 0.15 0.27 0.22 0.33 0.21 0.13 0.16 0.11 0.06 0.141982 0.02 0.03 0.07 0.29 0.20 0.14 0.19 0.14 0.12 0.10 0.07 0.04 0.121983 0.03 0.05 0.06 0.13 0.11 0.11 0.17 0.10 0.09 0.07 0.05 0.05 0.081984 0.05 0.08 0.04 0.05 0.10 0.62 0.56 0.58 0.69 0.30 0.38 0.06 0.291985 0.05 0.04 0.03 0.10 0.43 0.49 0.31 0.31 0.42 0.98 0.33 0.13 0.301986 0.09 0.17 0.17 0.08 0.28 1.17 3.09 1.04 1.07 0.801989 0.05 0.08 0.26 0.16 0.21 0.19 0.12 0.07 0.141990 0.06 0.14 0.20 0.35 0.67 0.45 0.50 0.44 1.01 0.421992 0.05 0.05 0.05 0.06 0.06 0.06 0.17 0.16 0.07 0.04 0.09 0.09 0.081993 0.05 0.05 0.07 0.09 0.34 0.21 0.72 0.08 0.09 0.06 0.06 0.04 0.161994 0.04 0.05 0.05 0.09 0.17 0.15 0.10 0.13 0.05 0.08 0.09 0.06 0.091995 0.03 0.04 0.08 0.08 0.17 0.26 0.24 0.24 0.13 0.12 0.05 0.03 0.121996 0.02 0.05 0.03 0.03 0.05 0.10 0.11 0.12 0.07 0.15 0.09 0.26 0.091997 0.17 0.26 0.18 0.05 0.03 0.02 0.64 0.21 0.05 0.04 0.05 0.03 0.141998 0.02 0.08 0.03 0.05 0.22 0.23 0.09 0.14 0.13 0.07 0.03 0.10 0.101999 0.12 0.16 0.07 0.15 0.13 0.21 0.21 0.22 0.18 0.25 0.16 0.07 0.162000 0.06 0.06 0.04 0.05 0.12 0.11 0.16 0.16 0.16 0.22 0.06 0.05 0.112001 0.05 0.04 0.05 0.06 0.10 0.16 0.12 0.17 0.12 0.08 0.11 0.08 0.092002 0.04 0.04 0.03 0.11 0.15 0.26 0.23 0.20 0.14 0.11 0.05 0.03 0.122003 0.04 0.041974 0.04 0.08 0.13 0.18 0.22 0.15 0.24 0.19 0.17 0.19 0.18 0.09 0.161975 0.06 0.06 0.06 0.10 0.18 0.32 0.18 0.53 0.25 0.20 0.21 0.55 0.221976 0.09 0.03 0.14 0.18 0.27 0.32 0.37 0.20 0.16 0.18 0.191977 0.07 0.05 0.12 0.14 0.23 0.24 0.31 0.20 0.17 0.18 0.26 0.20 0.181978 0.09 0.06 0.15 0.16 0.19 0.32 0.24 0.19 0.14 0.14 0.07 0.05 0.151979 0.02 0.01 0.03 0.23 0.33 0.70 0.45 0.28 0.25 0.56 0.46 0.19 0.291980 0.06 0.04 0.03 0.11 0.17 0.21 0.24 0.17 0.18 0.11 0.05 0.03 0.121981 0.02 0.01 0.02 0.15 0.27 0.22 0.33 0.21 0.13 0.16 0.11 0.06 0.141982 0.02 0.03 0.07 0.29 0.20 0.14 0.19 0.14 0.12 0.10 0.07 0.04 0.121983 0.03 0.05 0.06 0.13 0.11 0.11 0.17 0.10 0.09 0.07 0.05 0.05 0.081984 0.05 0.08 0.04 0.05 0.10 0.62 0.56 0.58 0.69 0.30 0.38 0.06 0.291985 0.05 0.04 0.03 0.10 0.43 0.49 0.31 0.31 0.42 0.98 0.33 0.13 0.301986 0.09 0.17 0.17 0.08 0.28 1.17 3.09 1.04 1.07 0.801989 0.05 0.08 0.26 0.16 0.21 0.19 0.12 0.07 0.141990 0.06 0.14 0.20 0.35 0.67 0.45 0.50 0.44 1.01 0.421992 0.05 0.05 0.05 0.06 0.06 0.06 0.17 0.16 0.07 0.04 0.09 0.09 0.081993 0.05 0.05 0.07 0.09 0.34 0.21 0.72 0.08 0.09 0.06 0.06 0.04 0.161994 0.04 0.05 0.05 0.09 0.17 0.15 0.10 0.13 0.05 0.08 0.09 0.06 0.091995 0.03 0.04 0.08 0.08 0.17 0.26 0.24 0.24 0.13 0.12 0.05 0.03 0.121996 0.02 0.05 0.03 0.03 0.05 0.10 0.11 0.12 0.07 0.15 0.09 0.26 0.091997 0.17 0.26 0.18 0.05 0.03 0.02 0.64 0.21 0.05 0.04 0.05 0.03 0.141998 0.02 0.08 0.03 0.05 0.22 0.23 0.09 0.14 0.13 0.07 0.03 0.10 0.101999 0.12 0.16 0.07 0.15 0.13 0.21 0.21 0.22 0.18 0.25 0.16 0.07 0.162000 0.06 0.06 0.04 0.05 0.12 0.11 0.16 0.16 0.16 0.22 0.06 0.05 0.112001 0.05 0.04 0.05 0.06 0.10 0.16 0.12 0.17 0.12 0.08 0.11 0.08 0.092002 0.04 0.04 0.03 0.11 0.15 0.26 0.23 0.20 0.14 0.11 0.05 0.03 0.122003 0.04 0.04

Medio 0.05 0.07 0.08 0.12 0.21 0.29 0.39 0.25 0.21 0.22 0.14 0.10 0.18Max 0.17 0.26 0.20 0.35 0.67 1.17 3.09 1.04 1.07 1.01 0.46 0.55 3.09Min 0.02 0.01 0.02 0.03 0.03 0.02 0.09 0.08 0.05 0.04 0.03 0.03 0.01

StdDev 0.03 0.06 0.05 0.08 0.13 0.24 0.57 0.20 0.22 0.25 0.12 0.11

VALORES MEDIOS MENSUALES DE CAUDAL [m3/s]

Page 93: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

15

ESTACIÓN: POZO 2COD. IDEAM: 3502728 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: LG NORTE: 1012160

MUNICIPIO: CALERA ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1025405SUBCUENCA: Q. PALACIOS CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 3005

Fuente: EAAB

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL

1974 1.64 1.13 1.69 1.76 1.62 1.571975 0.17 0.20 0.68 0.77 1.26 2.26 1.36 2.07 1.45 1.20 1.09 0.71 1.101976 0.25 0.09 0.84 1.12 1.67 1.98 2.31 1.26 1.02 1.11 1.171977 0.20 0.16 0.76 0.89 1.41 1.41 1.95 1.24 1.03 1.10 1.65 1.22 1.091978 0.27 0.20 0.80 0.82 1.48 2.15 1.87 1.25 0.84 1.11 0.64 0.29 0.981979 0.59 0.59 0.71 1.09 1.08 1.60 1.05 1.00 1.06 1.45 1.08 0.78 1.011980 0.09 0.05 0.07 0.86 0.40 1.26 0.72 0.53 0.49 0.46 0.39 0.07 0.451981 0.04 0.04 0.05 1.15 1.85 0.97 1.11 0.81 0.95 1.13 0.58 0.20 0.741982 0.12 0.25 0.52 1.35 0.77 0.55 1.29 0.99 0.52 0.65 0.27 0.08 0.611983 0.14 0.41 0.22 1.11 0.76 0.86 1.89 1.38 0.84 0.68 0.35 0.37 0.751984 0.43 0.75 0.33 0.38 0.83 2.37 1.32 1.62 0.87 0.991985 0.28 0.24 0.22 1.41 1.05 1.51 1.23 1.15 0.49 0.841986 0.30 0.81 0.85 0.75 1.40 4.25 1.88 0.93 0.60 1.68 2.06 0.45 1.331987 4.95 4.951988 1.11 0.68 0.901989 0.32 0.29 1.00 0.74 1.75 1.49 2.06 0.43 0.76 0.37 0.56 0.891990 0.27 0.32 0.67 1.06 2.50 2.05 1.38 0.82 0.33 0.58 0.35 0.44 0.901991 0.23 0.24 0.55 0.50 0.72 1.37 2.50 1.92 0.72 0.49 1.08 0.29 0.881992 0.23 0.23 0.23 0.44 0.36 0.70 1.78 1.12 0.60 0.48 0.90 0.40 0.621993 0.30 0.28 0.34 1.03 1.09 1.30 1.52 1.03 0.88 0.78 0.58 0.30 0.791994 0.24 0.24 0.30 1.07 1.69 1.63 0.74 0.76 0.69 0.37 0.771995 0.24 0.22 0.32 0.60 0.84 1.24 1.40 1.33 0.48 0.56 0.46 0.69 0.701996 0.26 0.61 0.58 0.47 1.21 1.35 2.07 1.260g 0.54 0.57 0.34 0.49 0.771997 0.85 0.385g 0.463g 1.42 1.13 1.03 1.77 1.89 1.099g 1.010g 0.59 0.211g 1.241998 0.13 0.28 0.14 0.34 1.23 1.54 1.60 1.29 0.77 0.44 0.28 0.42 0.701999 0.20 1.01 0.42 0.77 0.63 1.08 0.92 1.11 0.76 1.16 0.46 0.21 0.732000 0.31 0.31 0.25 0.25 0.92 0.80 1.29 1.22 0.83 0.59 0.41 0.31 0.622001 0.18 0.31 0.33 0.25 0.63 0.81 0.73 1.46 0.34 0.25 0.80 0.29 0.532002 0.10 0.06 0.05 0.45 0.57 1.319g 1.08 0.93 0.39 1.322g 0.26 0.14 0.402003 0.11 0.11

Medio 0.25 0.33 0.45 0.78 1.13 1.46 1.53 1.36 0.81 0.86 0.76 0.42 0.84Max 0.85 1.01 1.00 1.42 2.50 4.25 2.50 4.95 1.69 1.76 2.06 1.22 4.95Min 0.04 0.04 0.05 0.25 0.36 0.55 0.72 0.43 0.33 0.25 0.26 0.07 0.04

StdDev 0.16 0.25 0.28 0.34 0.51 0.76 0.46 0.83 0.35 0.42 0.48 0.26

VALORES MEDIOS MENSUALES DE CAUDAL [m3/s]

ESTACIÓN: POZO 3 RINCON DEL OSOCOD. IDEAM: 3502708 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: LG NORTE: 1013432

MUNICIPIO: CALERA ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1024460SUBCUENCA: Q. PIEDRAS GORDAS CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 2950

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL1972 0.35 0.26 0.42 0.63 1.01 0.84 0.99 0.59 0.76 0.55 0.48 0.33 0.601973 0.15 0.12 0.11 0.13 0.51 0.80 0.75 0.59 1.16 0.69 0.60 0.62 0.521974 0.22 0.32 0.45 0.51 2.40 1.30 1.80 0.65 0.64 0.35 0.44 0.15 0.771975 0.12 0.10 0.29 0.31 0.51 0.93 0.62 0.63 0.55 0.56 0.29 0.35 0.441976 0.12 0.06 0.55 1.08 0.90 0.83 1.16 0.47 0.36 0.60 0.20 0.581977 0.15 0.06 0.06 0.09 0.42 0.48 0.40 0.29 0.28 0.63 0.65 0.25 0.311978 0.17 0.14 0.21 0.46 0.30 0.73 0.50 0.62 0.60 0.49 0.39 0.20 0.401979 0.35 0.14 0.13 0.41 0.45 0.98 0.48 0.45 0.56 0.98 1.24 0.66 0.571980 0.05 0.06 0.09 0.77 0.91 1.89 1.08 0.83 0.58 0.44 0.09 0.07 0.571981 0.07 0.07 0.05 0.69 1.08 0.57 0.64 0.66 0.77 0.76 0.60 0.19 0.511982 0.12 0.26 0.40 1.32 0.99 0.54 0.73 0.81 0.57 0.67 0.42 0.17 0.581983 0.16 0.22 0.31 1.10 0.62 0.73 1.09 0.70 0.37 0.34 0.24 0.22 0.511984 0.16 0.24 0.11 0.17 0.37 1.34 1.02 1.19 0.59 0.26 0.56 0.14 0.511985 0.14 0.10 0.11 0.32 1.00 0.74 0.73 0.88 0.62 0.44 0.19 0.481986 0.10 0.26 0.29 0.39 0.38 1.42 0.86 0.54 0.52 0.73 0.61 0.18 0.521987 0.11 0.111988 1.34 0.57 0.951989 0.32 0.96 0.19 1.11 0.651990 0.51 0.55 0.27 0.35 0.34 0.25 0.19 0.34 0.16 0.331991 0.09 0.45 0.35 0.28 0.32 0.29 0.57 0.36 0.32 0.25 0.25 0.14 0.311992 0.16 0.15 0.15 0.28 0.44 0.47 0.65 0.47 0.50 0.55 0.74 0.53 0.421993 0.24 0.22 0.53 0.78 1.11 1.42 1.50 0.98 0.82 0.85 0.80 0.140g 0.841994 0.21 0.36 0.41 0.70 0.63 0.75 0.66 0.84 0.33 0.31 0.26 0.18 0.471995 0.15 0.13 0.16 0.30 0.42 0.61 0.66 0.74 0.45 0.43 0.38 0.49 0.411996 0.28 0.50 0.44 0.59 0.73 0.79 0.93 1.640g 0.18 0.18 0.26 0.23 0.461997 0.18 0.33 0.370g 0.38 0.49 0.36 0.95 0.58 0.14 0.13 0.17 0.09 0.351998 0.06 0.08 0.10 0.22 0.85 1.61 1.08 1.19 0.90 0.94 0.53 1.15 0.721999 0.41 1.00 0.66 0.58 0.56 1.42 1.01 1.18 0.71 1.11 0.75 0.28 0.802000 0.32 0.26 0.36 0.28 0.67 0.49 1.18 1.10 0.69 0.53 0.30 0.22 0.532001 0.12 0.16 0.24 0.16 0.45 0.67 0.54 0.81 0.53 0.29 0.40 0.24 0.382002 0.14 0.16 0.21 0.45 0.66 0.74 0.60 0.64 0.31 0.26 0.24 0.15 0.38

Medio 0.18 0.23 0.28 0.50 0.71 0.84 0.85 0.70 0.55 0.52 0.49 0.30 0.51Max 0.41 1.00 0.66 1.32 2.40 1.89 1.80 1.19 1.16 1.11 1.34 1.15 2.40Min 0.05 0.06 0.05 0.09 0.30 0.19 0.35 0.29 0.14 0.13 0.09 0.07 0.05

StdDev 0.09 0.19 0.17 0.31 0.41 0.44 0.33 0.25 0.24 0.26 0.29 0.23

VALORES MEDIOS MENSUALES DE CAUDAL [m3/s]

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UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

16

ESTACIÓN: POZO 4COD. IDEAM: 3502727 DEPTO: C/MARCA TIPO EST: LG NORTE: 1012900

MUNICIPIO: CALERA ENTIDAD: EAAB-ESP ESTE: 1023000SUBCUENCA: Q. HORQUETA CORRIENTE: REGIONAL: BOGOTÁ ELEV(msnm): 2980

Fuente: EAABAÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC VrANUAL1969 0.31 0.57 0.25 0.42 0.391970 0.16 0.09 0.09 0.13 0.23 0.38 0.45 0.44 0.25 0.45 0.27 0.18 0.261971 0.06 0.05 0.10 0.16 0.39 0.51 0.46 0.42 0.19 0.06 0.07 0.20 0.221972 0.19 0.19 0.21 0.28 0.26 0.34 0.27 0.39 0.18 0.19 0.09 0.241973 0.04 0.06 0.06 0.05 0.17 0.26 0.25 0.22 0.41 0.23 0.19 0.19 0.181974 0.08 0.09 0.09 0.17 0.29 0.28 0.33 0.27 0.29 0.30 0.24 0.11 0.211975 0.09 0.09 0.12 0.10 0.26 0.74 0.59 0.68 0.52 0.41 0.33 0.27 0.351976 0.19 0.17 0.22 0.41 0.55 0.40 0.54 0.28 0.29 0.63 0.45 0.11 0.351977 0.06 0.06 0.06 0.07 0.20 0.40 0.44 0.37 0.24 0.29 0.16 0.04 0.201978 0.03 0.03 0.04 0.07 0.07 0.42 0.23 0.36 0.15 0.10 0.09 0.05 0.141979 0.03 0.03 0.04 0.32 0.11 0.55 0.25 0.26 0.22 0.33 0.35 0.18 0.221980 0.13 0.09 0.05 0.17 0.38 0.46 0.20 0.12 0.20 0.11 0.05 0.03 0.171981 0.04 0.03 0.04 0.18 0.31 0.27 0.30 0.21 0.20 0.18 0.19 0.05 0.171982 0.04 0.08 0.09 0.27 0.33 0.15 0.24 0.22 0.16 0.17 0.11 0.04 0.161983 0.05 0.09 0.05 0.22 0.15 0.15 0.28 0.24 0.14 0.08 0.05 0.05 0.131984 0.04 0.19 0.26 0.25 0.33 0.11 0.16 0.05 0.171985 0.04 0.03 0.03 0.07 0.16 0.52 0.53 0.25 0.75 0.06 0.241986 0.04 0.06 0.10 0.13 0.10 0.50 0.37 0.16 0.13 0.23 0.12 0.05 0.171987 0.03 0.04 0.05 0.07 0.25 0.23 0.50 0.43 0.15 1.02 0.12 0.261988 0.28 0.62 0.34 0.28 0.25 0.33 0.16 0.321989 0.11 0.08 0.18 0.08 0.41 0.43 0.20 0.15 0.13 0.201990 0.05 0.11 0.19 0.31 0.72 0.55 0.59 1.11 0.39 0.451991 0.25 0.23 0.42 1.56 1.17 0.731992 0.09 0.07 0.08 0.10 0.12 0.15 0.13 0.14 0.16 0.09 0.111993 0.06 0.06 0.09 0.25 0.39 0.41 0.28 0.14 0.21

Medio 0.07 0.07 0.09 0.17 0.28 0.37 0.44 0.39 0.25 0.28 0.22 0.12 0.23Max 0.19 0.17 0.22 0.41 0.72 0.74 1.56 1.17 0.52 1.02 0.75 0.42 1.56Min 0.03 0.03 0.03 0.05 0.07 0.15 0.20 0.12 0.13 0.06 0.05 0.03 0.03

StdDev 0.05 0.03 0.06 0.10 0.16 0.16 0.28 0.28 0.10 0.22 0.16 0.10

VALORES MEDIOS MENSUALES DE CAUDAL [m3/s]

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17

ANEXO 9. Fase 1 de Calibración.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Q [m

3/s]

200

100

0

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

SIN PHC1 ORIGINAL

C1SUELO

Capa1 20 1.1Capa2 19 1.3Capa3 10 1.5Capa1 3 1.1Capa2 0.7 1.2Capa3 0.7 1.3Capa4 0.7 1.4Capa5 0.5 1.5

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.44eR= 2.02R2= 0.65

CN (II)

BD [g/cm3]

K [mm/hr]

MEF

MGF

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

SIN PHC2 + K

C1SUELO

Capa1 30 1.1Capa2 30 1.3Capa3 30 1.5Capa1 20 1.1Capa2 20 1.2Capa3 20 1.3Capa4 20 1.4Capa5 20 1.5

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.41eR= 1.89R2= 0.67

K [mm/hr]

MEF

MGF

CN (II)

BD [g/cm3]

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18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4Q

[m3/

s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0PV

[mm

]1

0

-1

PH [m

m] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV [m

m]

1

0

-1

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

SIN PHC3 - K

C1SUELO

Capa1 1 1.1Capa2 1 1.3Capa3 1 1.5Capa1 0.1 1.1Capa2 0.1 1.2Capa3 0.1 1.3Capa4 0.1 1.4Capa5 0.1 1.5

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.42eR= 1.91R2= 0.68

CN (II)

BD [g/cm3]

MEF

K [mm/hr]

MGF

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

SIN PHC4 + BD

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.43eR= 2.01R2= 0.66

MGF

CN (II)

K [mm/hr]

BD [g/cm3]

MEF

Page 97: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

19

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4Q

[m3/

s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0P

V [m

m]1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]

Page 98: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV [m

m]

1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0P

V [m

m]1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

SIN PHC7 - 20% CN2

C1SUELO

Capa1 20 1.1Capa2 19 1.3Capa3 10 1.5Capa1 3 1.1Capa2 0.7 1.2Capa3 0.7 1.3Capa4 0.7 1.4Capa5 0.5 1.5

USOA B C D

ARBA 27 43 55 61BOIN 30 47 58 63MISC 26 42 54 60VEPA 26 41 54 59eA= 0.42eR= 2.41R2= 0.65

MGF

CN (II)

BD [g/cm3]

MEF

K [mm/hr]

Page 99: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

21

ANEXO 10. Fase 2 de Calibración.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0

PV

[mm

]1

0

-1P

H [m

m] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

SIN PHC8 + 20% CN2 ARBA

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.43eR= 1.99R2= 0.66

CN (II)

MGF

MEF

K [mm/hr]

BD [g/cm3]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV [m

m]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

SIN PHC9 - 20% CN2 ARBA

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.43eR= 2R2= 0.66

CN (II)

MGF

MEF

K [mm/hr]

BD [g/cm3]

Page 100: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

22

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV [m

m]1

0

-1

PH [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV [m

m]

1

0

-1

PH [m

m]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

SIN PHC10 + 20% CN2 BOIN

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.43eR= 2R2= 0.66

CN (II)

MGF

MEF

K [mm/hr]

BD [g/cm3]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

Page 101: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

23

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0P

V [m

m]1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

Page 102: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

24

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0P

V [m

m]1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV [m

m]

1

0

-1

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

SIN PHC14 + 20% CN2 VEPA

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.43eR= 1.99R2= 0.66

CN (II)

MGF

K [mm/hr]

BD [g/cm3]

MEF

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV [m

m]

1

0

-1

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

SIN PHC15 - 20% CN2 VEPA

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.43eR= 2R2= 0.66

CN (II)

K [mm/hr]

BD [g/cm3]

MEF

MGF

Page 103: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

25

ANEXO 11. Fase 3 de Calibración.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV [m

m]14

12

10

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0

PV

[mm

]12111098

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1514131211

PH [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV

[mm

]

14

12

PH

[mm

]POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

PH = 3%PVC16 + BD

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.41eR= 2.27R2= 0.65

CN (II)

MGF

MEF

K [mm/hr]

BD [g/cm3]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV [m

m]

28

24

20

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0

PV

[mm

]2422201816

PH [m

m] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV [m

m]30

28262422

PH [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV

[mm

]

28

24

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

PH = 6%PVC17 + BD

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.41eR= 2.47R2= 0.66

CN (II)

MGF

MEF

K [mm/hr]

BD [g/cm3]

Page 104: HIDROLOGIA DE PARAMOS. MODELACIÒN HIDROLOGICA DE LA CUENCA …

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Juan David Navarrete González Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco IC-xx-xx-xx

26

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV [m

m]

40

36

32

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0P

V [m

m]36

32

28

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]

444036

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV

[mm

]

444036

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

PH = 9%PVC18 + BD

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.4eR= 2.68R2= 0.66

CN (II)

MGF

MEF

K [mm/hr]

BD [g/cm3]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV [m

m]

56

48

40

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0

PV

[mm

]4844403632

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]6056524844

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.33002001000

PV

[mm

]

56

48

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

PH = 12%PVC19 + BD

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.4eR= 2.91R2= 0.66

CN (II)

MGF

MEF

K [mm/hr]

BD [g/cm3]

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27

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

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28

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5Q

[m3/

s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV [m

m]100

90

80

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8200

100

0P

V [m

m]

80

70

60

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]

100

90

80

PH [m

m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.43002001000

PV [m

m]

100

90

80

PH [m

m]

POZO 1

POZO 3

POZO 2

POZO 4

PH = 21%PVC22 + BD

C1SUELO

Capa1 20 1.9Capa2 19 1.9Capa3 10 1.9Capa1 3 1.9Capa2 0.7 1.9Capa3 0.7 1.9Capa4 0.7 1.9Capa5 0.5 1.9

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.41eR= 3.67R2= 0.64

CN (II)

MGF

BD [g/cm3]

MEF

K [mm/hr]

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HIDROLOGÍA DE PÁRAMOSHIDROLOGÍA DE PÁRAMOSModelación de la Cuenca Alta del Río BlancoModelación de la Cuenca Alta del Río Blanco

UNIVERSIDAD DE LOS ANDESUNIVERSIDAD DE LOS ANDESDepartamento de Ingeniería Civil y AmbientalDepartamento de Ingeniería Civil y Ambiental

Por:Por:Juan David Navarrete GonzálezJuan David Navarrete González

Asesor:Asesor:Mario DíazMario Díaz--Granados O.Granados O.

Enero 16 de 2004Enero 16 de 2004

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

(a) Alto Cauca. Modelo USSCS (Correa, 1997)

b) Alto Río Blanco. Modelo SWAT ( Domínguez, 2000)

c) Río Chochal. Modelo SWAT (Calvano, 2000)

Modelaciones en PáramosModelaciones en Páramos

Los Los PáramosPáramos

-- EcológicaEcológica-- SocialSocial-- EconómicaEconómica

Flora endémica y PaisajesFlora endémica y PaisajesRegulación hídrica naturalRegulación hídrica naturalAbastecimiento de aguaAbastecimiento de agua

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Características de Los PáramosCaracterísticas de Los Páramos

Condiciones Condiciones Ambientales Ambientales

ExtremasExtremas

-- Baja temperaturaBaja temperatura-- Alta HRAlta HR-- Baja Presión AtmosféricaBaja Presión Atmosférica-- Escasa densidad del aireEscasa densidad del aire-- Alta radiación solarAlta radiación solar-- Cambios bruscos de Cambios bruscos de temperatura y humedadtemperatura y humedad-- Suelos AcidosSuelos Acidos

--Descomposición de MO Descomposición de MO a tasas muy bajas ... a tasas muy bajas ... +%+%MOMO..+..+K..+nK..+n---- Evapotranspiración Evapotranspiración bajabaja-- Alta capacidad de Alta capacidad de retención de agua en retención de agua en plantasplantas

La precipitaciLa precipitacióón horizontal es el proceso en el cual pequen horizontal es el proceso en el cual pequeññas gotas de as gotas de agua presentes en las nubes o la niebla son movidas por el vientagua presentes en las nubes o la niebla son movidas por el viento hacia o hacia la vegetacila vegetacióón, donde son interceptadas y acumuladas en gotas mn, donde son interceptadas y acumuladas en gotas máás s grandes que se precipitan, escurren por la superficie de las plagrandes que se precipitan, escurren por la superficie de las plantas o son ntas o son absorbidas por ellasabsorbidas por ellas.. (Bruijnzeel y Proctor, 1993; Kerfoot, 1969; Antón, 1988; Cavelier y Goldstein, 1989; Harr, 1982; Juvik y Nullet, 1993; Schemenauer y Cereceda, 1994; Vogelmann, 1973; Weaver, Byer y Bruck, 1973; Zadroga, 1981).

PH:PH:

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OBJETIVOOBJETIVO

Evaluar la implementación de un modelo de Evaluar la implementación de un modelo de balance hídrico físicamente basado que utilice SIG en balance hídrico físicamente basado que utilice SIG en simular la respuesta hidrológica de una cuenca propia simular la respuesta hidrológica de una cuenca propia de un ecosistema de Páramo.de un ecosistema de Páramo.

ArcView SWAT( )∑

=

−−−−+=t

igwseepasurfdayOt QwEQRSWSW

1

Modelo Modelo atmosférico de atmosférico de

PHPHKCaCeiEtuwPH zttzt ......=

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0.210.21

0.50.5

0.760.76

0.480.48

Qm Qm [m3/s][m3/s]

5.295.29Qda. La Qda. La HorquetaHorquetaPOZO 4POZO 4

11.8511.85Qda. Piedras Qda. Piedras GordasGordasPOZO 3POZO 3

15.1415.14Qda. Palacios Qda. Palacios y Buitragoy BuitragoPOZO 2POZO 2

3.853.85Qda. Qda. CortaderaCortaderaPOZO 1POZO 1

Area Area [km2][km2]CauceCauceCUENCACUENCA

AREA DE ESTUDIOAREA DE ESTUDIO

Cuenca Alta Cuenca Alta del Río Blancodel Río Blanco

Fte:BetaAmbiental,2000

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Físicamente basadoFísicamente basado

R[mm]=PT=PV+PH

( )∑=

−−−−+=t

igwseepasurfdayOt QwEQRSWSW

1

AvSWAT 2000 AvSWAT 2000 (Soil and Water Assesment Tool)(Soil and Water Assesment Tool)

Fte:AvSWAT Usermanual

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Implementación de AvSWATImplementación de AvSWAT1 1 –– Definición de Subcuencas y HRU’s Definición de Subcuencas y HRU’s –– MODELO DIGITAL DE MODELO DIGITAL DE TERRENOTERRENO

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Implementación de AvSWATImplementación de AvSWAT1 1 –– Definición de Subcuencas y HRU’s Definición de Subcuencas y HRU’s –– GENERACION DE CAUCES Y SUBCUENCASGENERACION DE CAUCES Y SUBCUENCAS

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Implementación de AvSWATImplementación de AvSWAT2 2 –– Definición de características de Suelos y Uso del Definición de características de Suelos y Uso del SueloSuelo

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Implementación de AvSWATImplementación de AvSWAT2 2 –– Definición de características de Suelos y Uso del Definición de características de Suelos y Uso del SueloSuelo

UN

#Capas NLAYERSGrupo SCS HYDRGPProf.Raices SOL_ZMX [mm]Vacios excl. ANION_EXCL fractionVolRotura SOL_CRK [m3/,m3]TexturaLayer 1 2 3 1 2 3 4 5Profund SOL_Z [mm] 300 350 600 220 230 240 250 560DensBulbo SOL_BD [g/cm3] 1.1 1.3 1.5 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5CapAguaDisp SOL_AWC [mm/mm] 0.04 0.04 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21ConducHidra SOL_K [mm/hr] 20 19 10 3 0.7 0.7 0.7 0.5CarbOrganic SOL_CBN %Ws 4 4 3 4 4 3 3 2Arcillas CLAY %Ws 15 11 25 40 63 63 58 61Limos SILT %Ws 37 39 25 32 17 18 21 22Arenas SAND %Ws 48 50 50 28 20 19 21 17Gravas ROCK %Ws 50 68 30 18 20 20 20 15Albedo SOL_ALB 0.2 0.15 0.12 0.2 0.15 0.14 0.13 0.12Erodabilidad USLE_K 0.3 0.3 0.4 0.25 0.25 0.2 0.2 0.25

ITEM TIPOS DE SUELO

0.50

LFS-LFS-LFS

MGF5A

15000.50

LFC-LC-LC

MEF3B

1200ITEM UN

Arbustal Bajo

Bosque intervenido Misceláneo Vegetación

de páramoARBA BOIN MISC VEPA

RDMX [m] 2.2 3 2 2.2USLE_C 0.012 0.022 0.017 0.012

A 34 38 32 32B 54 59 52 51C 69 72 68 67D 76 79 75 74

CN II

TIPO DE COBERTURA

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Implementación de AvSWATImplementación de AvSWAT3 3 –– Información ClimatológicaInformación Climatológica

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Modelo Atmosférico de Modelo Atmosférico de Precipitación HorizontalPrecipitación Horizontal

Utilizar la estructura conceptual del modelo de Merriam (1973), Utilizar la estructura conceptual del modelo de Merriam (1973), considerando que la PH no incide de manera homogénea sobre una cconsiderando que la PH no incide de manera homogénea sobre una cuenca, uenca, siendo esta distribución función de la altura de condensación desiendo esta distribución función de la altura de condensación de la nube que la nube que transporta humedad, y de la velocidad y dirección con la cual latransporta humedad, y de la velocidad y dirección con la cual la masa húmeda masa húmeda incide sobre la cuenca.incide sobre la cuenca.

KCaCeiEtuwPH zttzt ......=CeiCei: Coeficiente de : Coeficiente de elevación e incidenciaelevación e incidencia

CaCa: Coeficiente de : Coeficiente de alturaaltura

K K : Coeficiente de : Coeficiente de calibracióncalibración z z : Marca de clase de cada rango de : Marca de clase de cada rango de

elevaciones consideradoelevaciones considerado

w [g/mw [g/m33]]: Contenido de : Contenido de agua atmosféricaagua atmosféricau [m/s] u [m/s] : Velocidad : Velocidad del Vientodel VientoE E : Eficiencia de : Eficiencia de captacióncaptación

MODELO PH MODELO PH MERRIAM MERRIAM

(1973)(1973)

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–– Modelo atmosférico de Modelo atmosférico de parcelasparcelas

Conocer la altura Conocer la altura del punto de condensación del punto de condensación (Base de nubes) de la masa (Base de nubes) de la masa de aire húmeo que va a de aire húmeo que va a generar PH sobre la cuencagenerar PH sobre la cuenca

1009.0112

1.01128

xT

TTHRa

da⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

+−≈

5)*2*2( máximamediamínimo ZsZsZsZs ++=

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–– Coeficiente Coeficiente CeiCeitt: : Porcentaje Porcentaje del área expuesta para cada del área expuesta para cada dirección del viento de acuerdo a la dirección del viento de acuerdo a la elevación del punto de elevación del punto de condensación de la masa húmeda condensación de la masa húmeda en cada tiempo en cada tiempo tt..

Rangos de incidencia del viento en direcciónRangos de incidencia del viento en direccióna)NE b)N c)NWa)NE b)N c)NW

Area Afectada por el viento en direcciónArea Afectada por el viento en direccióna)N(a,b,c) b)NE(d,e,f) c)NW(g,h,i)a)N(a,b,c) b)NE(d,e,f) c)NW(g,h,i)

a)NE a)NE b)N c)Nb)N c)NWW

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–– Coeficiente Coeficiente CaCatztz: : Porcentaje del área Porcentaje del área acumulada desde el nivel más bajo hasta el acumulada desde el nivel más bajo hasta el más alto.más alto.Definido para distribuir la PH en altura, Definido para distribuir la PH en altura, permitiendo que HRU’s más altas, permitiendo que HRU’s más altas, consideren series de PH mayores que las más consideren series de PH mayores que las más bajas.bajas.

Cod Altitud (msnm) %Atotal Ca

2 (2710-2970) 0.13% 0.001 3 (2970-3230) 19.64% 0.196 4 (3230-3490) 39.03% 0.390 5 (3490-3750) 41.20% 0.412

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CalibraciónCalibración

–– Coeficiente Coeficiente K: K: Coeficiente de ajuste Coeficiente de ajuste que permite igualar el valor medio anual de que permite igualar el valor medio anual de PH a un % del valor medio de PVPH a un % del valor medio de PV

-- CalentamientoCalentamiento-- CalibraciónCalibración-- VerificaciónVerificación

Ene ’78 Ene ’78 -- Dic ‘78Dic ‘78Ene ’79 Ene ’79 -- Dic ’83Dic ’83Ene ’84 Ene ’84 -- Dic ‘84Dic ‘84

ParámetrosParámetros-- Conductividad Saturada ( Conductividad Saturada ( KK ) .....) ..... 0.0025 < K < 30 mm/hr0.0025 < K < 30 mm/hr

-- Densidad húmeda del suelo ( Densidad húmeda del suelo ( BDBD )) 1.1 < BD < 1.9 g/cm31.1 < BD < 1.9 g/cm3

-- Número de curva CN2..................Número de curva CN2.................. --20% < CN2 < +20%20% < CN2 < +20%

(ARBA, BOIN, MISC, VEPA)(ARBA, BOIN, MISC, VEPA)-- PH = PH = ?? %PV..................................%PV.................................. PH=0%PV < ?%PV < 30%PVPH=0%PV < ?%PV < 30%PV

--fase 1fase 1-- fase 2fase 2-- fase 3fase 3

SIN PHC1 ORIGINAL

C1SUELO

Capa1 20 1.1Capa2 19 1.3Capa3 10 1.5Capa1 3 1.1Capa2 0.7 1.2Capa3 0.7 1.3Capa4 0.7 1.4Capa5 0.5 1.5

USOA B C D

ARBA 34 54 69 76BOIN 38 59 72 79MISC 32 52 68 75VEPA 32 51 67 74eA= 0.44eR= 2.02R2= 0.65

CN (II)

BD [g/cm3]

K [mm/hr]

MEF

MGF

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)()()( iQiQie obssimabs −=

( ) ( ) ( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= ∑∑∑

===

321

1

23

31

22

21

21

1

)(1)(1)(1 pozopozopozo N

ipozoabs

pozo

N

ipozoabs

pozo

N

ipozoabs

pozoA ie

Nie

Nie

Ne

)()()(

)(iQ

iQiQie

obs

obssimrel

−=

( ) ( ) ( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= ∑∑∑

===

321

1

23

31

22

21

21

1

)(1)(1)(1 pozopozopozo N

ipozorel

pozo

N

ipozorel

pozo

N

ipozorel

pozoR ie

Nie

Nie

Ne

Error medio cuadrático absoluto Error medio cError medio cuadrático absoluto Error medio cuadrático relativouadrático relativo

Calibración Calibración –– Fase 1Fase 1ORIGIN

ALK=30

[mm/hr]K=1

[mm/hr]BD=1.9 [g/cm3]

BD=1.1 [g/cm3]

+20% CN2

+10% CN2

eA 0.44 0.41 0.42 0.43 0.44 0.43 0.42eR 2.02 1.89 1.91 2.01 2.01 2.00 2.41R2 0.649 0.672 0.675 0.655 0.649 0.653 0.653

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

Q [m

3/s]

Qsimulado.SWATQobservado

200

100

0

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1200

100

0

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Q [m

3/s]

3002001000

PV

[mm

]1

0

-1

PH

[mm

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mes

0

0.1

0.2

0.3

0.4

3002001000

PV

[mm

]

1

0

-1

PH

[mm

]

POZO 1

POZO 3

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Calibración Calibración –– Fase 3Fase 3PH=3%P

VPH=6%P

VPH=9%P

VPH=12%

PVPH=15%

PVPH=18%

PVPH=21%

PV

PH=18%PV

CN2+10

PH=18%PV

CN2+15eA 0.41 0.41 0.40 0.40 0.40 0.40 0.41 0.40 0.40eR 2.27 2.47 2.68 2.91 3.16 3.41 3.67 3.40 3.40R2 0.657 0.657 0.656 0.655 0.652 0.648 0.644 0.649 0.65

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0OBSERVADO [m^3/s]/[m^3/s]

SIM

ULA

DO

[m^3

/s]/[

m^3

/s

Pozo1 Pozo2 Pozo3 45° Lineal (45°)

-1.00.0

1.02.03.04.05.06.07.08.0

Ene-

79

Mar

-79

May

-79

Jul-7

9

Sep-

79

Nov

-79

Ene-

80

Mar

-80

May

-80

Jul-8

0

Sep-

80

Nov

-80

Ene-

81

Mar

-81

May

-81

Jul-8

1

Sep-

81

Nov

-81

Ene-

82

Mar

-82

May

-82

Jul-8

2

Sep-

82

e rel

[m^3

/s] /

[m^3

/s]

Pozo1 Pozo2 Pozo3

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Calibración Calibración –– Fase 3Fase 3

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VerificaciónVerificación

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0[m^3/s]/[m^3/s]

[m^3

/s]/[

m^3

/s]

Pozo1 Pozo2 Pozo3 45° Lineal (45°)

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

e A [m

^3/s

] / [m

^3/s

]

Pozo1 Pozo2 Pozo3

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

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-- El procedimiento de modelaciEl procedimiento de modelacióón implementado, dio como resultado un ajuste satisfactorio al n implementado, dio como resultado un ajuste satisfactorio al comportamiento hcomportamiento híídrico de la cuenca alta del Rdrico de la cuenca alta del Ríío Blanco, utilizando valores de paro Blanco, utilizando valores de paráámetros resultado de metros resultado de la mejor estimacila mejor estimacióón individual de los mismos a partir de las condiciones fn individual de los mismos a partir de las condiciones fíísicas del sistema y una sicas del sistema y una cantidad de precipitacicantidad de precipitacióón horizontal (PHn horizontal (PH≅≅0.18PV) consistente con las mediciones del fen0.18PV) consistente con las mediciones del fenóómeno meno realizadas con colectores de niebla en un prealizadas con colectores de niebla en un pááramo en Costa Rica a 3500msnm, donde se concluyramo en Costa Rica a 3500msnm, donde se concluyóó que en que en ppááramos la precipitaciramos la precipitacióón horizontal equivale aproximadamente al 18% de la precipitacin horizontal equivale aproximadamente al 18% de la precipitacióón vertical n vertical ((DorewendDorewend, 1979; citado por, 1979; citado por BruijnzeelBruijnzeel yy ProctorProctor, 1973)., 1973).-- La utilizaciLa utilizacióón de SIG en modelaciones facilita la posibilidad de definir conjn de SIG en modelaciones facilita la posibilidad de definir conjuntos de escenarios, por lo untos de escenarios, por lo cual se recomienda utilizar la metodologcual se recomienda utilizar la metodologíía presentada en el estudio de la respuesta ha presentada en el estudio de la respuesta híídrica de estos drica de estos ecosistemas, con diferentes escenarios de cobertura hipotecosistemas, con diferentes escenarios de cobertura hipotééticamente posibles, con el objeto de soportar la ticamente posibles, con el objeto de soportar la toma de decisiones en torno a las poltoma de decisiones en torno a las polííticas que afecten su equilibrio natural.ticas que afecten su equilibrio natural.--AnAnáálisis independientes en HRUlisis independientes en HRU’’s basados en la ecuacis basados en la ecuacióón de balance hn de balance híídrico, permite el estudio drico, permite el estudio espacialmente distribuido de todos los parespacialmente distribuido de todos los paráámetros que la componen, con lo cual es posible establecer metros que la componen, con lo cual es posible establecer patrones de comportamiento no homogpatrones de comportamiento no homogééneos en el neos en el áárea de estudio.rea de estudio.--La incertidumbre involucrada en el modelo por considerar descripLa incertidumbre involucrada en el modelo por considerar descripciones de suelo y uso del suelo en ciones de suelo y uso del suelo en éépoca distinta a la de los registros hidrolpoca distinta a la de los registros hidrolóógicos, debe ser minimizada estableciendo rangos de gicos, debe ser minimizada estableciendo rangos de parparáámetros acordes con los escenarios fmetros acordes con los escenarios fíísicos posibles en el periodo considerado.sicos posibles en el periodo considerado.--La posibilidad de utilizar mLa posibilidad de utilizar méétodos sistemtodos sistemááticos de calibraciticos de calibracióón como los ann como los anáálisis delisis de MontecarloMontecarlo, debe ser , debe ser evaluada comparando su costo operativo y de implementacievaluada comparando su costo operativo y de implementacióón con los beneficios esperados, n con los beneficios esperados, considerando la complejidad de la estructura de la informaciconsiderando la complejidad de la estructura de la informacióón involucrada en los diferentes programas n involucrada en los diferentes programas que involucra, y las caracterque involucra, y las caracteríísticas definidas en las diferentes fases del proceso que hacen psticas definidas en las diferentes fases del proceso que hacen particular cada articular cada caso de estudio.caso de estudio.

Conclusiones y recomendacionesConclusiones y recomendaciones