ESTIMACIÓN DE CAUDALES Y SEDIMENTOS EN LA CUENCA DEL RÍO GUADALAJARA, MEDIANTE EL MODELO SWAT

Transcripción

1 ESTIMACIÓN DE CAUDALES Y SEDIMENTOS EN LA CUENCA DEL RÍO GUADALAJARA, MEDIANTE EL MODELO SWAT Por: Ing. Fredy Carabalí M. Dr. Rubén Darío Estrada

2 ANTECEDENTES AL TRABAJO. Como parte del estudio "Revisión de incentivos económicos para el proyecto de microcuencas " el instituto de Estudios Rurales de la Universidad Javeriana realizó los análisis hidrológicos de tres cuencas en Colombia, escogidas como áreas pilotos, para desarrollar una metodología, para medir el impacto en los caudales de un cambio en la cobertura. El estudio inicial comparó los modelos SCS y DEEB y se acordó con CONDESAN aplicaría un modelo más detallado, en una de la cuenca del Río Guadalajara, estimando caudales y sedimentos en la subcuenca, utilizando la integración de diferentes Unidades de Respuesta Hidrológica Para tal fin se seleccionó el modelo SWAT, ya utilizado por CONDESAN en otros estudios en Latinoamérica, como también la Universidad del Valle en Conjunto con la Universidad Nacional en Trabajo de grado

3 CARACTERÍSTICAS DEL MODELO SWAT El SWAT es un modelo de Tiempo Continuo que opera en intervalos de tiempo diario. Se fundamenta en bases físicas, tiene entradas disponibles, funciona en tiempo razonable. Permite condiciones de simulación en tiempo diario de grandes registros. La cuenca pueden ser subdividida para considerar tipos de suelos, uso de la tierra, cultivos, topografía entre otros. Soporta cientos de miles de subcuencas. Permite y acepta datos de salida de otros programas (EPIC). Presenta varias versiones en diferentes plataformas (DOS, WINDOWS [Con GIS] UNIX [ Con GIS])

4 COMPONENTES DEL MODELO SWAT Componentes del Modelo SWAT Componentes Subcuencas Componentes de Tránsito Tránsito en reservorios Hidrología Escurrimiento Superficial Percolación Flujo Subsuperficial Lateral FLujo Subterráneo Evapotranspiración Derretimineto de Nieve Pérdidas por transmision Charcas VariablesClimatológicas Tránsito en canales tránsito de sedimentos en canales Tránsito de pesticidas y nutrientes en canales tránsito y balance de agua en reservorios Tránsito de sedimentos en reservorios Nutrientes y persticidas en reservorios Precipitación Temperatura del Aire y Radiación Solar Velocidad del Viento y Humedad Relativa Sedimentación Producción de sedimentos Temperatura del suelo Modelo Crecimiento de cultivos Nutrientes Pesticidas Nitrógeno Fósforo Manejo Agrícola

5 COMPONENTES SELECCIONADOS Componentes del Modelo SWAT Componentes Subcuencas Hidrología Escurrimiento Superficial Percolación Componentes de Tránsito Tránsito en canales Tránsito de sedimentos en canales Flujo Subsuperficial Lateral Evapotranspiración Pérdidas por transmision VariablesClimatológicas Precipitación Temperatura del Aire y Radiación Solar Velocidad del Viento y Humedad Relativa Sedimentación

6 METODOLOGÍA Una revisión de Literatura río Guadalajara la CVC, Universidad Nacional, del Valle y Javeriana Complementación información cartográfica (Mapas de Autocad). División del la subcuenca o URH. Determinación de Factores y Características morfológicas e hidrológicas para cada una de las URH. Estimación y Análisis del Balance hídrico, de caudales y sedimentos para la Subcuenca. CONCLUSIONES

7 TOPOLOGÍA SELECCIONADA

8 PARÁMETROS URH URH Area Area Long. Σ Landa Pendiente Km 2 % Km Km λ %

9 PARÁMETROS URH URH Ancho Prof. Pendie Longi. n 1 n 2 Factor Factor M m Cauce Km K C

10 TIPOS DE SUELOS URH 1,2, 4 y 6 Símbolo BAef1 Unidad Cartográfica Asociación Buga 7 BAef2 Asociación Buga 3 NOef1 Asociación Nogales 5 SVef1 Asociación Sevilla 8 SVef2 Asociación Sevilla 9 y 10 GDef2 Asociación Guadalajara Conjunto Perfil Profund. BUGA (Vertic Haplustalfs) BUGA (Vertic Ustropepts) GALÁPAGO (Tipic Eutropepts) CAMELIAS (Tipic Humitropepts) SEVILLA (Tipic Dystropepts) GUADALA (Tipic Haplustolls) Estimado por los autores con base en (C.V.C., 1997). C C C P > 79 P C > 93 Granulom. C.H. S. Textur A% Ar% mm/h FArA FAr FArA FA FArA FAr FArA FA FA FArA F F FArA FArA A FA FA FA F FArA FA

11 ZONA DE ESTUDIO Grupo Hidrológico de los Suelos

12 FACTOR K (MUSLE) HR U Unidad Tipo del Suelo Arena Limo Arcilla DA Fact K or K Cartográfica Simbolo A L Ar D. Aparente Ponderad o Gdab Asociación Guadalajara Asociación Buga BAef Asociación Nogales Noef Asociación Buga BAef Asociación Buga BAef Asociación Nogales Noef Asociación Buga BAef Asociación Sevilla SVef Asociación Nogales Noef Asociación Nogales Noef Asociación Sevilla SVef Asociación Buga BAef Asociación Buga BAef Asociación Nogales Noef Asociación Guadalajara Gdab

13 COBERTURAS ACTUAL

14 NÚMEROS DE CURVA (CN ACTUAL) HRU Tipo de Cobertura Area Área Área Cond. Grupo CN Ai*CNi CN T. Km 2 % Km 2 Hidroló. Hidrol ó. Hidrol ó. Pond. 10 Pradera Tropical Buenas B Pradera Antrópica 90 % Bosque Sec. 10 % Regulares C Bosque Sec. 30 % Pradera Antrópica 70% Regulares B Pradera Antrópica 70 %, Bosque agrícola 10 % Bosque Sec. 20 % Regulares C Bosque Secundario 50 %, Pradera Regulares A Antrópica 50 % Bosque Secundario Buenas C Bosque Agrícola 80 % Predera Antrópica Buenas C % Cultivo de Guanábana y Mango en Buenas C Hileras con Cobertura Permanente 9 Pradera Tropical Regulares B Pradera Tropical Regulares B Pradera Antrópica 90 % Bosque Sec. 10 % Regulares B Bosque Sec. 30 % Pradera Antrópica 70% Regulares A Pradera Antrópica 70 %, Bosque agrícola Regulares A % Bosque Sec. 20 % B. Agríola 20%, Café sin sombrío ocn Buenas C Plátano 20%, B. Sec. 60 % Bosque Agrícola 40 % Predera Antrópica Buenas A % Bosque Secundario Buenas A B. Agrícola 30%, Pradera Antrópica 40%, B. Sec. 20%, Cultivos LAH10 % Regulares C Bosque Sec. 30 % Pradera Antrópica 70% Buenas A

15 COBERTURAS PROPUESTA

16 NÚMEROS DE CURVA (CN - PROPUESTA) HRU Tipo de Cobertura Area Área T. Cond. Grupo CN Ai*CNi CN Km 2 Km 2 Hidroló. Hidrol Pond. 10 Uso de Reconstrucción Ambiental Buenas C preservación de modelos asociativos Uso Agroforestal Buenas B Y A Uspo AgroSilvo Pastoril Buenas B Y A Uso Agroforestal Regulares C Uso Preservación de Recursos Naturales Buenas C Uspo AgroSilvo Pastoril Regulares B Uso de Reconstrucción Ambiental Buenas A preservación de modelos asociativos Uso Silvopastoril Buenas A Uso Agroforestal Buenas B Uso Agroforestal Buenas C Uso de Reconstrucción Ambiental Buenas A preservación de modelos asociativos 7 Uspo AgroSilvoPastoril Buenas B Uso Agroforestal Buenas CYB Uso Preservación de Recursos Naturales Buenas B Uso Agroforestal Buenas C Uso AgroForestal Buenas B Uso de Reconstrucción Ambiental preservación de modelos asociativos Buenas B

17 CN COBERTURAS ACTUAL Y PROPUESTA CN CN URH Ponderado Ponderado Actual Propuesta Promedio

18 CAUDALES

19 CAUDALES

20 Curva de Duración de Caudales Q Real Q Sa QSp Qsasp QSpsp m 3 /seg m 3 /seg m 3 /seg m 3 /seg m 3 /seg Q Mínimo Q Máximo Q Prom Sumatoria

21 Curvas de Mejor Ajuste % del tiempo Javeriana R 2 < 1% t Q hist = Q 2 sim Q sim % t 10 Q hist = Q 2 sim Q sim % t 70 Q hist = Q 2 sim % t Q hist = Q 2 sim Q sim % del tiempo SWAT Actual < 1% t Q hist = Q 2 sim Q sim % t 10 Q hist = Q 2 sim Q sim % t 70 Q hist = Q 2 sim Q sim % t Q hist = Q 2 sim Q sim % del tiempo SWAT - Propuesto < 1% t Q hist = Q 2 sim Q sim % t 10 Q hist = Q 2 sim Q sim % t 70 Q hist = Q 2 sim Q sim % t Q hist = Q 2 sim Q sim

22 PRODUCCIÓN DE SEDIMENTOS Producción de Sedimentos Cobertura Actual Cobertura Propuesta (Ton/ha/Año) (Ton/ha/Año) (55,59-52,02) (24,85-8,09)

23 CONCLUSIONES El modelo SWAT sobrestimó un poco las caudales máximos y medios y se ajustó bien a los cuadeles mínimos. El mayor impacto de los cambios en el uso de la tierra es la reducción de los caudales máximos; los 100 caudales más altos se redujeron en 3 y 3.36 m 3 /seg, mientras los 500 caudales mínimos se incrementaron en 0.05 y 0.08 m 3 /seg. El caudal disponible, con y sin proyecto, al 95% del tiempo, se determinó de los datos simulados sin ajustar. Se observa un incremento del 0.04 y 0.05 m3/seg con proyecto para los suelos ponderados y predominanates respectivamente.

24 CONCLUSIONES En la producción de sedimentos, el 50% de estos, se generaron en los 100 días más lluviosos para toda la serie delos 18 años. Se presenta una reducción en la producción de sedimentos de % dado el impacto que tiene la cobertura en la reducción de los picos máximos. Mediante el uso del modelo SWAT se puede identificar cuál de las URH, presenta mayores procesos de erosión, para luego aplicar, en dicha URH, modelos de precipitación horaria como el PC-Raster (ya aplicado por CIAT), en conjunto con las actividades de campo.

25 Terminé.. Inquietudes...