Yuri Acosta 6sc1b
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UNIVERSIDAD SANTO TOMAS SEDE VILLAVICENCIO CAMPUS LOMA LINDA
PARAMETROS MORFOMETRICOS DE LA CUENCA HIDROGRAFICA DEL CAUCA, DEL DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA, UTILIZANDO LA HERRAMIENTA ARCGIS 10.2.2.
INFORMADO: Ing. Jorge Eliecer Pardo Mayorga INFORMANTES: Yuri Fernanda Patiño Acosta Juan Camilo Bernal
24 de Octubre del 2016 Villavicencio-Meta
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TABLA DE CONTENIDOS Pag. 1. RESUMEN…………………………………………………………………….……………....…..7 2. INTRODUCCION………………………………………………………….………………...........8 3. JUSTIFICACION…………………………………………………………….…………….…...…9 4. OBJETIVOS…………………………………………………………………………..………….10 4.1 Objetivo General……………………………………………………….…................….............10 4.2 Objetivos Específicos………………………………………………………………………..….10 5. MARCO REFERENCIAL……………………………………………………………………….11 6. MARCO TEORICO…………………………………………………………….……….….........12 6.1 Cuenca Hidrográfica………………………………………………………................................12 6.2 Precipitación………………………………………………………………………….………....12 6.3 Isoyeta. ……………………………………………………………….……………….………...12 6.4 Curva hipsométrica………………………………………………………………………….…..13 6.5 Descripción…………………………………………………………………………….………..14 6.6 Sistemas de drenaje natural………………………………………………………….…………..14 6.6.1 Afluentes del rio Cauca…………………………………………………………………..……14 6.6.2 Recorrido del rio Cauca ……………………………………………………………..………..14 6.7 Parámetros morfometricos de la cuenca…………………………………………………………15 6.7.1 Area……………………………………………………………………………………………15 6.7.2 Linea divisoria de aguas……………………………………………………………………….15 pág. 2
6.7.3 Perimetro………………………………………………………………………………………15 6.7.4 Pendiente de la cuenca hidrográfica……………………………………………………….......15 6.7.5 Pendiente del cauce principal………………………………………………………………….16 6.7.6 Longitud del cauce principal…………………………………………………………………..16 6.7.7 Densidad de drenajes…………………………………………………………………………..17 6.7.8 Orden de la corriente de agua………………………………………………………………….17 7. Metodología………………………………………………………………………..……………..18 8. Análisis y resultados………………………………………………………………………………19 8.1 Delimitacion de la cuenca del Cauca en el departamento de Antioquia…………………………19 8.1.2 Caracterización morfometrica…………………………………………………………………20 8.1.3 Coeficiente de forma…………………………………………………………………………..21 8.1.4 Orden de las corrientes………………………………………………………………………...22 8.1.5 Patron de drenaje………………………………………………………………………………23 8.1.6 Perfil de flujo…………………………………………………………………………………..24 8.1.7 Curva Hipsométrica…………………………………………………………………………...25 8.1.8 Densidad de drenaje…………………………………………………………………………...26 8.1.9 Coeficiente de compacidad o índice de gravelius……………………………………………..26 8.1.10 índice de forma de una cuenca……………………………………………………………….27 8.1.11 Indice de sinucidad…………………………………………………………………………...27 8.1.12 Coeficiente de torrencialidad…………………………………………………………………28 8.1.13 Caracterizacion espacial……………………………………………………………………...28 8.1.14 Vías de la cuenca del rio Cauca……………………………………………………………….28 pág. 3
8.1.15 Municipios de la cuenca del rio Cauca………………………………………………………..31 8.1.16 Drenajes dobles y sencillos de la cuenca del rio Cauca………………………………….......33 8.1.17 Pendiente media……………………………………………………………………………...34 8.1.18 Precipitaciones…………………………………………………………………………….....36 8.1.19 Isoyeta………………………………………………………………………………………..37 9. Conclusiones………………………………………………………………………………….......38 10. Bibliografía……………………………………………………………...…................................39
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LISTA DE FIGURAS
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Figura 5 .Delimitación de cuenca del Cauca del departamento de Antioquia……………...………20 Figura 6. Mapa base de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia……………….….....20 Figura 7. Área(A), Perimetro(B) y longitud de cauce(C)………………………………..…………21 Figura 7. Orden de drenaje de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia…………..22 Figura 8. Patrones de drenaje de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia………...23 Figura 9. Vías que se intersectan con el rio Cauca del departamento de Antioquia……………….28 Figura 10. Municipios de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia………………. 30 Figura 11. Mapa de drenaje dobles y sus respectivos nombres de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia………………………………………………………………………….32 Figura 12. Mapa de base del drenaje sencillo de la cuenca del rio Cauca del departamento Antioquia............................................................................................................................................33 Figura 13. Pendiente media de la cuenca del Cauca……………………………..……………….34 Figura 14. Precipitaciones del año 2012 en la cuenca del rio Cauca……………….……………..37
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LISTA DE TABLAS
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Tabla 1 Clases de tamaño de cuencas (km2 )……………………………………...………………...15 Tabla 2. Clasificación de la pendiente……………………………………………………….…..…16 Tabla 3. Clase de valores de longitud del cauce principal……………………………………..…...16 Tabla 4. Características de la cuenca del rio Cauca…………………………………………………21 Tabla 5. Drenajes de la cuenca del rio Cauca……………………………………………………....22 Tabla 6. Índice de sinuosidad………………………………………………………….……………27 Tabla 7. Tipos de vías con sus respectivas longitudes………………………………………..…….29 Tabla 8. Municipios con áreas de la cuenca del rio Cauca………………………………………...30 Tabla 9. Clasificación de la pendiente media………………………………………………………34 Tabla 10. Pendiente media de la cuenca del Cauca………………………………………….…….34
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1. RESUMEN Las cuentas de nuestro país están inspeccionadas y protegidas por el artículo 5 de la Ley 99 de 1993, donde se definen las funciones del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible y el manejo de las cuencas hidrográficas y acuíferos. Las cuencas son de vital importancia porque es un recurso natural el cual conduce sus aguas a un rio principal, lagos o a mares y está delimitado por la organización del territorio. La cuenca del rio Cauca nace al sur de la laguna del Buey en el macizo colombiano en el departamento del cauca, la cual cuenta con aproximadamente 63.300km2 . Cabe resaltar que el rio cauca es la segunda arteria fluvial de nuestro país ya que recorre entre las cordilleras central y occidental las cuales favorece a más de 180 municipios en los departamentos de Cauca, Valle del Cauca, Quindío, Risaralda, Caldas, Antioquia, Córdoba, Sucre y Bolívar. En el departamento de Antioquia es la primera cuenca más grande del departamento por lo que es importante en dicha región. En el actual trabajo se presentan los parámetros morfometricos como, la curva hipsométrica, el perfil, sus afluentes, pendiente media, y sus características de la cuenca como: su delimitación, los municipios, drenajes sencillos, drenaje dobles, se realizó el análisis estadístico a partir de una serie de datos generados por el software ArcGis 10.2.2 , y por la información que nos brindó el IDEAM de las precipitaciones del cuenca del rio Cauca para predecir el comportamiento de la cuenca con ayuda de la herramienta Arc Toolbox, identificando así lo importantes que son los sistemas de información geográfica los cuales son de vital importancia para un ingeniero porque permite procesar datos y analizarlos con más facilidad.
PALABRAS CLAVES: Parámetros morfometricos, software ArcGis 10.2.2, cuenca hidrográfica, precipitación.
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2. INTRODUCCIÓN El agua es una fuente esencial para la vida de todo ser vivo donde tiene una importancia fundamental ya el hombre ha aprovechado estos recursos naturales. Una cuenca hidrográfica es un área natural la cual se encuentra en la superficie o subterránea, las que las aguas proveniente de la precipitación forma un curso principal de agua, con varios cauces naturales, continuos o intermitente, que confluyen en un curso mayor donde pueden desembocar a un rio principal, un deposito natural de aguas, un pantano o directamente al mar (Ambiente C. N., 2014). La planificación de las cuencas hidrográficas son herramientas para el adecuado uso y protección de los recursos naturales cuenta con una trayectoria importante de Colombia. Con la planificación se facilita el control acerca de los problemas de desequilibrio hídrico, de erosión y recuperaciones ecológicas (Buitrago, 2007). La cuenca del rio Cauca representa el 23.6% del departamento y está conformada por 66 subcuentas, donde nace en el Macizo Colombiano, su curso es de 1350 km y su cuenca de 63.200 km2 por ello se dice que es una de las más importantes en Colombia. Desemboca en el río Magdalena en el departamento de Bolívar. Su curso es de sur a norte y pasa entre las cordilleras Occidental y Central, pasando por los departamentos de Cauca, Valle, Risaralda, Caldas, Antioquia y Bolívar (Ambiente M. D., 2014). Al realizar este informe se emplea un sistema de información geográfico (SIG) donde se identificaran las características morfometricos y espaciales de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia por medio de los parámetros morfometricos de dicha cuenca como, la cartografía base, la curva hipsométrica, los drenajes sencillos, drenajes dobles, vías que pasan, los municipios que lo conforman, perfil de flujo, pendiente media y pendientes solicitadas en el IDEAM, con ayuda de las herramientas ArcGis 10.2.2 se logró generar los datos deseados y analizar los parámetros morfometricos de la cuenca del rio Cauca.
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3. JUSTIFICACIÓN Los parámetros morfometricos en la cuenca del rio Cauca son importantes ya que las características físicas son utilizadas para los análisis de los drenajes, las pendientes y la forma hipsométrica de la cuenca. Para el presente trabajo se analizaran los datos proporcionados por el sistema de información generado con el programa Arc GIS 10.2.2, a fin de establecer la cartografía base de la cuenca del río del Cauca en el departamento de Antioquia y a partir de esta, determinar los parámetros morfometricos con el software Arc GIS 10.2.2, Esta Herramienta nos permite sin necesidad de ir directamente al afluente para obtener los datos, sino que por medio de las instituciones que entregan la información en medio magnético se logra desarrollar de manera verídica cada uno de los cálculos necesarios para obtener la cartografia base de cuenca del río del Cauca en el departamento de Antioquia. En este estudio aplicara una metodología que articula la modelización hidrológica con los Sistemas de Información Geográfica (SIG), para la calibración del modelo hidrológico, lo que nos permitirá determinar la escorrentía diaria de forma continua y analizar su variación frente a escenarios de variabilidad climática, en la zona del rio Cauca en el Departamento de Antioquia, aprovechachando los beneficios que los SIG brindan a la modelización de problemas que requieren de interpretación y análisis de datos espaciales.
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4. OBJETIVOS 4.1 Objetivo general Realizar una cartografía base de la cuenca del río del Cauca en el departamento de Antioquia que nos permita determinar los parámetros morfometricos y sistema de información generado con el programa Arc GIS 10.2.2.
4.2 Objetivos específicos Ampliar el conocimiento sobre la cuenca del rio Cauca. Determinar los parámetros morfometricos de la cuenca del rio Cauca en el departamento de Antioquia. Elaborar la cartografía base donde se reconoce los drenajes dobles y sencillos, las vías, los municipios, el área y perímetro de la cuenca del rio Cauca ubicado en el departamento de Antioquia. Obtener información de las precipitaciones de un periodo de 10 años con ayuda de la página del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) para realizar la caracterización morfometricos. Analizar el comportamiento de las características de la cuenca del rio Cauca mediante los parámetros morfometricos obtenidos.
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5. MARCO REFERENCIAL Tras atravesar el Deprtamento de Caldas, el rio Cauca, Comienza su recorrido en el Departamento de Antioquia en jurisdicción del municipio de Caramanta en la margen izquerda del río, justo despues de la desembocadura del río Arquía, luego hace frontera entre Caldas y Antioquia hasta la desembocadura del río Arma en la margen derecha del cauca, a partir de allí, en el municipio de La Pintada se interna completamente en Antioquia, cruzando numerosas poblaciones entre ellas Bolombolo, Santa Fe de Antioquia, Valdivia, Ituango, Caucasia y Nechí (Beltran, 2008). Durante el recorrido por este departamento recibe las aguas de numerosos tributarios, entre los cuales tenemos: Los ya mencionados ríos Arquía y Arma que separan a Antioquia de Caldas; además de las corrientes de agua: Poblanco, Cartama, Piedras, Combia, Cruces, Mulato, San Juan, Fotuta, Sinifaná, Comiá, Amagá, San Mateo, Guaca, Quioná-Torito, Niverengo, Noque, Seca-Sucia, Tonusco, Aurra, Sopetrana, Juan García, Aguada, Las Cuatro, Peque, San Andrés, Ituango, Sinitavé, Espíritu Santo, Valdivia, Pescado, Neri, Puquí, Nuri, Rayo, Corrales, Tarazá, Cahuá, Dentón, Tamaná, El Astillero, El Saimo y Man. En Antioquia recibe además de estas corrientes importantes a su principal tributario, el Río Nechí El cual le aporta un caudal promedio de 830 m³/s (Beltran, 2008). El proyecto hidroeléctrico Ituango hace parte de la cadena de proyectos identificados para aprovechar el potencial hidroeléctrico del río Cauca en el tramo medio de la cuenca conocido como Cañón del Cauca, de unos 425 kilómetros, en el que el río desciende 800 metros. Las obras principales (presa, casa de máquinas, vertedero) están sobre ambas márgenes del río Cauca entre las desembocaduras de los ríos San Andrés e Ituango, al norte de Antioquia, 8 km abajo del denominado Puente de Pescadero. Terrenos de Ituango y Briceño. El proyecto está localizado a 171 kilómetros de la capital, Medellín. Se llega por la carretera que conduce a la costa atlántica: en el sitio La Nueva Vía (Llanos de Cuivá) se desvía hacia San Andrés de Cuerquia y continúa hacia el corregimiento El Valle del municipio de Toledo, desde donde se construirán las vías de al sitio de la presa y las obras principales (Lima, 2013).
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6. MARCO TEORICO
6.1 CUENCA HIDROGRAFICA Es el espacio de territorio delimitado por la línea divisoria de las aguas, conformado por un sistema hídrico que conducen sus aguas a un río principal, a un río muy grande, a un lago o a un mar (Ambiente M. d., 2009). Las cuencas hidrográficas que entregan o desembocan sus aguas superficiales directamente de un área hidrográfica se denominaran zonas hidrográficas. Agrupan varias cuencas que se presentan como un subsistema hídrico con características de relieve y drenaje homogéneo y sus aguas tributan a través de un afluente principal hacia un área hidrográfica. Están integradas por cuencas de las partes altas, medias o bajas de una zona hidrográfica que captan agua y sedimentos de los tributarios de diferente orden tales como nacimientos de agua, arroyos, quebradas y ríos. Las cuencas que tributan sus aguas a su vez a las zonas hidrográficas se denominan subzonas hidrográficas (Ministerio Del Medio Ambiente, 2014). 6.2 PRECIPITACIONES Ocurre cuando la atmósfera (que es una gran solución gaseosa) se satura con el vapor de agua, y el agua se condensa y cae de la solución es decir, precipita. (Pérez G, 2012) 6.3 ISOYETA La isoyeta es una curva que une los puntos, en un plano cartográfico, que presentan la misma precipitación en la unidad de tiempo considerada, con la información de las estaciones meteorológicas conforman las curvas de nivel. También es un lugar geométrico de los puntos de igual pluviosidad en un periodo determinado de tiempo. Se mide en milímetros de altura, así, para una misma área, se puede diseñar un gran número de planos con isoyetas; como ejemplos, las isoyetas de la precipitación media de largo periodo del mes de enero, de febrero, etc., o las isoyetas de las precipitaciones anuales como se puede observar en la Fig . (Campos, 2011).
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Figura 1. Mapa de isoyeta de precipitación media multianual de Colombia (Huerto & Mesa, 2013)
6.4 CURVA HIPSOMÉTRICAS La curva hipsométrica a la representación gráfica del relieve medio de la cuenca, construida llevando en el eje de las abscisas, longitudes proporcionales a las superficies proyectadas en la cuenca, en km2 o en porcentaje, comprendidas entre curvas de nivel consecutivas hasta alcanzar la superficie total, llevando al eje de las ordenadas la cota de las curvas de nivel consideradas (Rodriguez, 2007).
Figura 2. Cambio de forma de la curva hipsométrica con la edad del rio (Lima, 2013).
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6.5 DESCRIPCIÓN DE LA CUENCA DEL RIO CAUCA La cuenca del rio cauca es el segundo más importante de Colombia, nace cerca de la laguna de Buey en el macizo Colombia del departamento del Cauca el cual va en dirección sur a norte, formando una garganta andina andina en donde las estribaciones de las cordilleras occidental y central alcanzan a veces sus orillas. Desemboca en el rio Magdalena cerca a la población de Pinillos en el departamento de Bolívar (Red, 2016).
6.6 SISTEMAS DE DRENAJE NATURAL 6.6.1 AFLUENTES DE LA CUENCA DEL CAUCA La cuenca del Cauca en el departamento de Antioquia comienza su recorrido en el municipio de Catamanta en la margen izquierda del rio. Durante el recorrido por este departamento recibe las aguas de numerosos tributarios, entre los cuales tenemos: Los ya mencionados ríos Arquía y Arma que separan a Antioquia de Caldas; además de las corrientes de agua: Poblanco, Cartama, Piedras, Combia, Cruces, Mulato, San Juan, Fotuta, Sinifaná, Comiá, Amagá, San Mateo, Guaca, Quioná-Torito, Niverengo, Noque, Seca-Sucia, Tonusco, Aurra, Sopetrana, Juan García, Aguada, Las Cuatro, Peque, San Andrés, Ituango, Sinitavé, Espíritu Santo, Valdivia, Pescado, Neri, Puquí, Nuri, Rayo, Corrales, Tarazá, Cahuá, Dentón, Tamaná, El Astillero, El Saimo y Man. En Antioquia recibe además de estas corrientes importantes a su principal tributario, el Río Nechí El cual le aporta un caudal promedio de 830 m³/s (Red, 2016).
6.6.2
RECORRIDO DEL RIO CAUCA El recorrido del rio cauca comienza desde el departamento del cauca por su margen oriental recorre los departamentos del valle del cauca, Risaralda, caldas, sucre, bolívar y Antioquia desembocando en el rio Magdalena. Al pasar por el departamento de Antioquia cruza por la mitad de las dos cordilleras la occidental y central beneficiándolo por el potencial hidroeléctrico del rio Cauca en el tramo medio de la cuenca conocido como caño del cauca la cual cuenta con 425km y el rio desciende 800m (Red, 2016).
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6.7 PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS DE LA CUENCA DEL RÍO CAUCA 6.7.1 Área Es la proyección horizontal de toda el área del drenaje del sistema de escorrentía dirigido directa o indirectamente a un mismo cauce natural, la cual es calculada en km2 .
Tabla 1 Clases de tamaño de cuencas (km2 ), (Lima, 2013)
6.7.2
Línea divisoria de aguas La divisoria de aguas o divortium aquarum es una línea imaginaria que delimita la cuenca hidrográfica. Una divisoria de aguas marca el límite entre cuenca hidrográfica y las cuencas vecinas. El agua precipitada a cada lado de la divisoria desemboca generalmente en ríos distintos. (GWP, ORG. 2011)
6.7.3
Perímetro El perímetro de la cuenca o la longitud de la línea de divorcio de la cuenca es un parámetro importante, pues en conexión con el área nos puede dar información sobre la forma de la cuenca. Usualmente este parámetro físico es simbolizado por la letra mayúscula P. (Fernandez, A.2012)
6.7.4
Pendiente de la cuenca hidrográfica La pendiente de la cuenca, es un parámetro muy importante en el estudio de toda la cuenca, tiene una relación con la infiltración del suelo, y la contribución del agua subterránea a la escorrentía. Es uno de los factores que controla el tiempo de escurrimiento y concentración de la lluvia en los canales de drenaje, y tiene una importancia directa en relación a las crecidas. (Fernandez, A. 2012). pág. 15
Tabla2. Clasificación según la pendiente RANGO
CALIFICACIÓN
0-3
Plano a ligeramente plano
3-7
Ligeramente plano
7-12
Moderadamente inclinado
12-25
Fuertemente inclinado
25-50
Moderadamente empinado
50-75
Empinado
>75
Muy empinado
Tabla 2. Clasificación de la pendiente Fuente: Villareal, J. 2000
6.7.5
Pendiente del cauce principal Es la diferencia total de elevación del cauce principal (cota máxima – cota mínima), dividida por su longitud total (Lc) (CIVIL, 2010):
6.7.6
LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL Es la medida del escurrimiento principal de la cuenca, medido desde la parte más alta hasta la salida. Este parámetro influye en el tiempo de concentración y en la mayoría de los índices morfométricos. Se obtiene a partir del mapa digitizado de la red de drenaje (Buitrago, 2007).
Tabla 3. Clase de valores de longitud del cauce principal, (Buitrago, 2007) pág. 16
6.7.7
DENSIDAD DE DRENAJES Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua dentro de la cuenca y el área total de ésta:
Donde ΣLci, es la longitud total de los cauces de agua en Km.
6.7.8
ORDEN DE LA CORRIENTE DE AGUA El orden de la cuenca está dado por el orden del cauce principal • corrientes de primer orden: pequeños canales que no tienen tributrario • Corrientes de segundo orden: dos corrientes de primer orden se unen • Corrientes de tercer orden: dos corrientes de segundo orden de unen • Corrientes de orden n+1 : dos corrientes de orden n se unen Entre más alto es el orden de la cuenca, indica un drenaje más eficiente que desalojará rápidamente el agua (Beltran, 2008).
Figura 3. Orden de las corrientes de agua (Beltran, 2008).
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7. METODOLOGIA ArcMap 10.2.2 Ingresar la imagen DEM Seleccionar Arctoolbox
3D Analyst Tools
Raster Surface Hillshade Raster Interpolación
Spatial Analyst Tools
Convertión Tools
Geoprocessing
From Raster
Hidrology
Clip
Raster to Polygon
Fill Flow Direction Flow Accumulation
Merge
Excel Tablet to Excel
Stream Link Stream Orden Stream to Feature Watershed Map Algebra Raster Calculator Reclass Reclassity Zonal Zonal Stratics as Tabble Surface Slope Contour
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8. ANALISIS Y RESULTADOS 8.1 DELIMITACION DE LA CUENCA DEL CAUCA EN EL DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA Inicialmente se delimitaron las cuencas de drenaje 6 del departamento de Antioquia con la información del SIGOT como se puede observar en la Fig 4.El departamento de Antioquia cuenta con 14 cuencas el Cauca, Nare, Porse, Sucio, Murri, Niche, San Bartolomé, Arquia, Atrato, León, Arma, Lamiel, Tigui y Poblanco.
Figura 4. Delimitación de drenaje 6 del departamento de Antioquia con sus áreas km2 8.1.2 CARACTERIZACION MORFOMETRICA Pero dicho trabajos se escogió solo la cuenca del Cauca (fig 5) en la que se tuvo en cuenta los parámetros de los drenajes sencillos, drenajes dobles, vías, municipios, las cuales fueron pág. 19
representadas mediante un mapa base de Antioquia a una escala de 1:500.000 (mirar Fig 6), utilizando las herramientas del software ArcMa 10.2.2 cómo se expuso anteriormente en la metodología.
Figura 5 .Delimitación de cuenca del Cauca del departamento de Antioquia.
Mapa Base Clip_municipal Clip_Vias Clip_Drenaje_Doble Clip_Drenaje_Sencillo
Fig 6. Mapa base de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia.
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En la siguiente tabla e imágenes se expondrá las características de la cuenca del cauca el área Km2 , el perímetro km, la longitud del cauce y la distancia del drenaje principal.
B.
A
C.
Fig 7. Área(A), Perimetro(B) y longitud de cauce(C). Tabla 4. Características de la cuenca del rio Cauca. CARACTERISTICAS CUENCA DEL RIO CAUCA AREA
PERIMETRO
LONGITUD DE CAUCE PRINCIPAL
10485,829021 km2
852,472813 km
311,468171 km
Al observar la tabla 4 sobre las características de la cuenca del rio Cauca se puede decir que la superficie de la cuenca es muy grande por lo que cuenta con más de 5.000 km2 . 8.1.3COEFICIENTE DE FORMA Incide a partir de la relación del promedio ancho del área y la longitud de la cuenca, la cual es medida desde el punto de inicio hasta el punto más lejano. 𝑘𝑓 :
𝐴 𝐿2
10485,829021 km2 311,468171) 2 km
𝑘𝑓 : (
=0.10km2 /km
Al realizar los calculos se oberva que el coeficiente de forma es de clase muy poco achatada por lo que se encuentra en el rango de 0.1 a 0,18.
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8.1.4 ORDEN DE LAS CORRIENTES En la siguiente tabla e imagen se mostraran los órdenes de corriente que se encuentran en la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia, con su número de drenajes y longitudes.
Orden de drenaje Stream_Feature
GRID_CODE 1 2 3 4 5 6
Figura 7. Orden de drenaje de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia. Tabla 5. Drenajes de la cuenca del rio Cauca ORDEN
NUMERO DE DRENAJE LONGITUD KM 1
4593
4344,4518
2
2094
2202,340814
3
1135
1178,277962
4
682
631,9592956
5
274
631,9592956
6
333
281,0410883
De acuerdo a la tabla 5 se puede decir que el drenaje de orden 1 presenta mayor número de drenajes con una longitud de menor de los otros órdenes lo que quiere decir que este orden tiene la corriente fuerte, la cual porta agua de nacimientos y no posee afluentes y el orden 2 se presenta la mayor longitud de la cuenca del rio Cauca. Él orden 5 es el menor número de drenaje que presenta la cuenca del cauca.
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LONGITUD KM
0
1000
2000 6
5
4
3000 3
2
4000
5000
1
De acuerdo a esta grafica 1 se dice que esta cuenca tiene un orden 6 lo cual su clase es de orden alto, por lo tanto la cuenca está en vejez, su terreno puede presentar erosiones constantes. 8.1.5 PATRON DE DRENAJE El patrón de drenaje nos dice que dependiendo de la forma que posee la cuenca con los drenajes, se observa la forma que tiene los cauces encargados de drenar o extraer el agua de los terrenos circundantes (Marin, 2012)
Orden de drenaje Stream_Feature
GRID_CODE 1 2 3 4 5 6
Figura 8. Patrones de drenaje de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia
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Al observar la figura 8 se dice que el patrón de drenaje de la cuenca del Cauca es drenaje tipo dendrítico porque se van agrupando sucesivamente dando la apariencia de un árbol ramificado. Este tipo de patrón se presenta con predilección en los suelos homogéneos de textura fina (arcillosos u orgánicos) o en suelos rocoso superficial. Estos suelos poseen una permeabilidad baja al poseer poco macroporos lo cual las aguas atraviesan lentamente el perfil del suelo (Marin, 2012).
8.1.6 PERFIL DE FLUJO Gráfica 2 se observara el perfil de flujo de la cuenca del rio Cauca
El perfil de flujo de la cuenca del rio Cauca como se observa en la gráfica 2, se puede deducir que este nace en una pendiente de alta perteneciente a una montaña, donde desciende de forma irregular hasta llegar a estabilizar y desembocar en un valle en este caso desemboca en el rio Magdalena. La pendiente media del cauce es de -0,730510726% el cual es el grado de inclinación del terreno.
8.1.7 CURVA HIPSOMETRICA Posteriormente se puede observar la curva hipsométrica de la cuenca del cauca del departamento de Antioquia. Para poder realizar este procedimiento se determinaron los siguientes paramatros: Area km2 , Porcentaje, el acumulado y la media.
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Grafica 3. Curva hipsométrica de la cuenca Cauca.
CURVA HIPSOMETRICA - CUENCA CAUCA 3501 3311 3121 2931 2741 2551 2361 2171 1981 1791 1601 1411 1221 1031 841 651 461 271 81 0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Al observar la gráfica 3 se obtiene que la cuenca del Cauca tiene una curva hipsométrica que está en fase de vejez ósea es una cuenca sedimentaria esto quiere decir que indica que la curva está en una función exponencial. Se puede observar que la media con el acumulado va disminuyendo hasta llegar a un terreno que queda estable.
8.1.8 DENSIDAD DE DRENAJE La densidad de drenaje expresa las características geo ecológicas del territorio de la cuenca, los factores que se encontraran de la densidad de drenaje son: litología del sustrato, permeabilidad del suelo, capacidad de infiltración y cobertura vegetal.
La densidad de los drenajes pueden ser
2
clasificados por rangos, si el drenaje es >0,44 km/km es una clasificación baja, si el drenaje es 0,44 – 0,84 km/km2 la clasificación es media y si la clasificación es alta el rango debe ser > 0,84 (SINCHI, 2016). Dd=
9270,030255𝑘𝑚 10485,82902𝑘𝑚2
=0,884053158
pág. 25
Al realizar la operación obtenemos que la densidad de drenaje de la cuenca del rio Cauca se puede clasificar dentro de los drenajes de altos, por lo consiguiente este drenaje expresa materiales geológicos disgregables, suelos relativamente impermeables o escasa cobertura vegetal. Por lo tanto esta cuneca cuenta con una densidad muy baja. . La vegetación en las cuencas hidrográficas tiene una fuerte influencia en el régimen hidrológico de la misma, pues está relacionado con la erosión, temperatura y evaporación de la región. Por lo cual la presencia de vegetación en la cuenca deber ser bastante optima infiriendo a los resultados obtenidos y sugiere materiales duros y resistentes desde el punto de vista litológico. Esta baja densidad da oportunidad en cuanto a tiempo a la escorrentía superficial de infiltrarse y percollar a nivel subterráneo, generando acuíferos de buenos rendimientos o buen volumen de recarga (Delgadillo, A. 2004).
8.1.9 COEFICIENTE DE COMPACIDAD O INDICE DE GRAVELIUS (KC) Es el coeficiente de compacidad que se obtiene al relacionar el perímetro de la cuenca, con el perímetro de un círculo, que tiene la misma área de la cuenca. El coeficiente es el que define la forma de la cuenca en relación a la similaridad con formas redondas, de acuerdo a los siguientes rangos: Clase Kc2: Rango entre 1.25 y 1.5. Corresponde a forma oval redonda a oval oblonga. Clase Kc3: Rango entre 1.5 y 1.75. Corresponde a forma oval oblonga a rectangular oblonga. Clase Kc4: Rango mayor a 1.75. Corresponde a forma rectangular oblonga. (CORTOLIMA) Kc= 𝑜. 28
852,472813𝑘𝑚 𝑟𝑎𝑖𝑧 10485,829021𝑘𝑚2
=2.33
Al realizar el cálculo del coeficiente de compacidad o índice de gravelius se obtuvo que la cuenca del rio Cauca se encuentra en un rango mayor a 1.75 ósea de clase Kc4 el cual corresponde a una forma rectangular oblonga( alargada) por ende su superficie de captación es relativamente mayor lo que generara crecientes lentas . 8.1.10 INDICE DE FORMA DE UNA CUENCA (KF) El índice de forma de una cuenca evalúa la elongación de una cuenca de drenaje, la que se relaciona el área de la cuenca con el cuadrado de la longitud de la misma (Jardi, 1985).
pág. 26
El índice de forma de una cuenca tiene clases de forma se dice que si es 0,1 a 18 es muy poco achatada, si es 18 a 36 su clase es de forma ligeramente achatada pero si es de 36 a 54 es moderadamente achatada su forma. Kf=
10485,829021 km2 =0,108 ( 311,468171 km) 2
Al realizar el cálculo se obtuvo que el índice de forma de la cuenca del rio cauca está en un rango de 0,1 a 18 ósea que su forma es muy poco achatada.
8.1.11 INDICE DE SINUOSIDAD La sinuosidad de un río es el grado de curvatura del plano del curso del mismo. Se mide por la relación entre la distancia que separa dos puntos a lo largo de la parte más profunda del cauce y la distancia en línea recta entre ellos. Es decir la longitud de la cuenca del rio cauca a lo largo de su cauce (Saenz, 2016).Schumm en 1963 propuso 5 tipos de cauces los cuales se verán en la tabla 9.
Tabla 6. Índice de sinuosidad (Saenz, 2016) S= S=
L (KM) 𝐿𝑇 (𝐾𝑀)
311,468171km 310,5356𝑘𝑚
= 1,00 km
Al realizar el cálculo de índice de sinuosidad se obtuvo que la cuenca del rio Cauca tiene un tipo de canal rectilíneo, esto quiere decir que el terreno es inestable y tiene una falla geológica, donde puede ocasionar erosiones.
pág. 27
8.1.12 COEFICIENTE DE TORRENCIALIDAD (CT) Es el índice que mide el grado de torrencialidad de la cuenca, por medio de la relación del número de cauces de orden uno con respecto al área total de la misma. A mayor magnitud, mayor grado de torrencialidad presenta una cuenca ( Rojas,2007).
Ct =
Ct =
# CAUCE ORDEN 1 𝐴 𝐶𝑈𝐸𝑁𝐶𝐴
4593 10485,829021 km2
= 0,43
8.1.13CARACTERISTICAS ESPACIAL 8.1.14 VIAS DE LA CUENCA DEL RIO CAUCA En la figura 9 se observará los tipos de vías que pasan por la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia.
Figura 9. Vías que se intersectan con el rio Cauca del departamento de Antioquia.
En la siguiente tabla se expondrá cuáles son los tipos de vías que pasan por la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia y sus longitudes entregadas en km.
pág. 28
Tabla 7. Tipos de vías con sus respectivas longitudes. OID
TIPO_VIA Longitud
OID
TIPO_VIA Longitud
4
1
4,71492793
15
6
3,73750488
6
1
55,990308
16
6
4,24651025
9
1
1,89804556
17
6
11,8638935
24
1
2,71984463
20
6
15,659711
3
2
12,0034446
26
6
5,05796165
0
4
2,25206124
29
6
9,78883952
7
4
36,1990789
33
6
3,42847145
12
4
0,26685512
36
6
5,18644736
18
4
7,99879382
37
6
0,61001145
19
4
12,5351364
38
6
1,07052904
40
4
3,0214254
1
7
4,59138623
8
5
1,37190294
2
7
5,08410527
22
5
1,50112701
5
7
1,0481319
25
5
2,05039898
13
7
2,12075815
34
5
8,40194519
21
7
1,81797451
35
5
2,83469138
23
7
15,7429091
39
5
15,4943377
27
7
6,16709217
10
6
5,60318222
28
7
3,58317076
11
6
4,9963936
30
7
3,90249946
14
6
4,7168992
31
7
4,29797102
14
6
4,7168992
32
7
6,52542857
De acuerdo a la tabla 7 se puede decir que el tipo 1 solo se intersecta 4 veces y una de ellas es la que tiene la mayor longitud de las vías, el tipo 2 solo se intersecta 1 vez en el rio del cauca del departamento de Antioquia con una longitud 12,0034446km, el tipo 6 de vía se intersecta más con el rio cauca ya que pasa 12 veces.
pág. 29
8.1.15 MUNICIPIOS DE LA CUENCA DEL RIO CAUCA En la siguiente figura se observaran los 48 municipios que se benefician de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia.
Municipios Clip_municipal
BELMIRA
DABEIBA
NECHÍ
SAN PEDRO
BETULIA
EBÉJICO
OLAYA
SANTA FE DE ANTIOQUIA
BRICEÑO
GIRALDO
PEQUE
SANTA ROSA DE OSOS
ABRIAQUÍ
BURITICÁ
HELICONIA
PUERTO LIBERTADOR
SOPETRÁN
AMAGÁ
CAICEDO
ITUANGO
SABANALARGA
TARAZÁ
ANGELÓPOLIS
CALDAS
LA APARTADA
SALGAR
TITIRIBÍ
ANZÁ
CAUCASIA
LA ESTRELLA
SAN ANDRÉS
TOLEDO
ARMENIA
CAÑASGORDAS
LIBORINA
SAN JERÓNIMO
URAMITA
AYAPEL
CONCORDIA
MEDELLÍN
SAN JOSE DE URE
URRAO
BELLO
CÁCERES
MONTELÍBANO
SAN JOSÉ DE LA MONTAÑA
VALDIVIA
nombre_ent
YARUMAL
Figura 10. Municipios de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia (Patiño,2016).
Tabla 8. Municipios con áreas de la cuenca del rio Cauca. MUNICIPIOS
areakm2
38
TARAZÁ
1572,82843
40
CÁCERES
1343,36313
36
ITUANGO
1177,04604
42
CAUCASIA
598,547367
37
VALDIVIA
552,161203
18
SANTA FE DE ANTIOQUIA 497,110403
27
PEQUE
426,31515
28
BRICEÑO
379,043256
33
BURITICÁ
359,308283
26
BETULIA
269,470115
21
SABANALARGA
263,410611
4
ANZÁ
256,840468
12
EBÉJICO
238,053418 pág. 30
10
SAN ANDRÉS
219,196652
30
LIBORINA
216,177772
16
SOPETRÁN
215,148728
5
CAICEDO
193,162956
0
YARUMAL
174,63619
7
SAN JERÓNIMO
164,810245
20
CONCORDIA
148,493961
31
GIRALDO
124,797463
SAN
JOSÉ
DE
LA
32
MONTAÑA
124,196676
22
TOLEDO
121,613835
3
HELICONIA
114,883008
45
NECHÍ
111,208621
25
ARMENIA
110,592863
2
TITIRIBÍ
86,5080297
17
OLAYA
85,288588
24
ANGELÓPOLIS
81,5965578
46
MEDELLÍN
57,9136641
6
SAN PEDRO
54,2351917
14
AMAGÁ
40,921823
29
BELMIRA
28,0192452
1
SANTA ROSA DE OSOS
25,6991471
19
CALDAS
18,3375533
35
AYAPEL
14,491049
13
BELLO
7,40920415
39
SAN JOSE DE URE
4,08087921
43
LA APARTADA
4,05433272
41
PUERTO LIBERTADOR
1,44346643
15
URRAO
1,25843849
44
MONTELÍBANO
1,21910444
8
CAÑASGORDAS
0,33442342
34
ABRIAQUÍ
0,21249931 pág. 31
11
SALGAR
0,18732119
47
LA ESTRELLA
0,16985233
23
DABEIBA
0,06069956
9
URAMITA
0,0059029
La cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia cuenta con 48 municipios, los municipios de Taraza, Caceres y Ituango que constan de un área entre 1177,04604 a 1572,82843 de km2 los cuales son más grandes de dicha cuenca. Los municipios de Cañasgordas, Abriaqui, Salgar, La estrella, Dabeiba y Uramita tienen un área pequeña.
8.1.16 DRENAJES DOBLES Y SENCILLOS DE LA CUENCA DEL RIO CAUCA En la figura 11 se expondrá los 24 drenajes dobles que se encuentran en la cuenca del rio cauca del departamento de Antioquia.
Drenaje doble Clip_Drenaje_Doble
QUEBRADA LA SOPETRANA
QUEBRADA VALDIVIA
RÍO SAN MATÍAS
QUEBRADA LA SUCIA
RÍO AURRA
RÍO SAN SERENO
QUEBRADA LA VELEZ
RÍO CAUCA
RÍO TARAZÁ
QUEBRADA HONDA
QUEBRADA NERI
RÍO ESPIRITU SANTO
RÍO TONUSCO
QUEBRADA JUÁN GARCÍA
QUEBRADA PUCUNA
RÍO MAN
Río Amagá
QUEBRADA LA AGUADA
QUEBRADA SALTO URRAO
RÍO RAYO
QUEBRADA LA GUACA
QUEBRADA SECA
RÍO SAN ANDRÉS
nombre_geo
pág. 32
Figura 11. Mapa de drenaje dobles y sus respectivos nombres de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia. Como se puede observar en la figura x se dice que el drenaje doble con más abundancia es el rio cauca ya que es favorecido de varios ríos que desembocan en él. Y es uno del más importante de Colombia. En la figura 12 se observaran los drenajes sencillos de la cuenca del rio Cauca que son 6591.
Figura 12. Mapa de base del drenaje sencillo de la cuenca del rio Cauca del departamento Antioquia. El rio Man es el que tiene mayor longitud del drenaje sencillo de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia. 8.1.17 PENDIENTE MEDIA La pendiente media influye en el tiempo de la concentración de aguas. La pendiente tiene unas características cualitativas del relieve de una cuenca de acuerdo a las pendientes en %.
pág. 33
Tabla 9. Clasificación de la pendiente media (Pérez, 1979). CLASIFICACION
PORCENTAJE
Plano
0-5%
Ondulado
5-25%
Montañoso
25-75%
Escarpado
>75%
Legend 0 - 923.842,5412 923.842,5413 - 2.243.617,6 2.243.617,601 - 3.497.403,906 3.497.403,907 - 4.619.212,706 4.619.212,707 - 5.609.044 5.609.044,001 - 6.598.875,294 6.598.875,295 - 7.654.695,341 7.654.695,342 - 8.974.470,4 8.974.470,401 - 16.827.132
Figura 13. Pendiente media de la cuenca del Cauca. Tabla 10. Pendiente media de la cuenca del Cauca PENDIENTE Rowid
VALUE
COUNT
PORMEDIO
CUENCA
0
5
379162
2,5
947905
5
10
148193
7,5
1111447,5
10
15
145232
12,5
1815400
15
20
166645
17,5
2916287,5
20
25
195094
22,5
4389615
25
30
210293
27,5
5783057,5
30
35
200208
32,5
6506760
35
40
160730
37,5
6027375 pág. 34
40
45
107798
42,5
4581415
45
50
61289
47,5
2911227,5
50
55
28536
52,5
1498140
55
60
10730
57,5
616975
60
65
3636
62,5
227250
65
70
1218
67,5
82215
70
75
349
72,5
25302,5
75
80
90
77,5
6975
80
85
31
82,5
2557,5
85
90
16
87,5
1400
90
95
10
92,5
925
95
100
2
97,5
195
1819262
PENDIENTE DE LA CUENCA MEDIA
39452425
21,68595013
Al realizar los cálculos para hallar la pendiente de la cuenca media se observa que es de 21,68595013 = 2168,595013% se dice que es escarpada. 8.1.18 PRECIPITACIONES Al observar la gráfica de las precipitaciones de los años 2005 al 2015 de las estaciones se puede decir que la estación Nechi en el año 2005 contaba con una precipitación de 499 y al transcurrir el tiempo aumento a 3112. A diferencia de la estación del Bolombolo que en el año 2006 contaba con una precipitación de 1367 y en el año 2015 disminuyo su precipitación 1123,9 esto se debe a los cambios climáticos que se ha frecuentado al pasar los años por las contaminación y los gases de efecto invernadero. Esto hace que en lugares donde se presenciaba poca lluvia ahora llueva sin descontrol. Las curvas isoyetas de la precipitación media multianual, permiten deducir que la precipitación representativa de la subcuenca es de 2.000 mm/año; hacia el límite con el drenaje directo de la cuenca del río Cauca se espera una precipitación de 2.100 mm/año (REGIONAL, 2006).
pág. 35
TÍTULO DEL EJE
PRECIPITACIONES DE AÑO 2005 AL 2015 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
LUVIAS
Grafica x. Precipitaciones de la cuenca del rio Cauca desde los años 2005 hasta el 2015. 8.1.19 ISOYETA Para obtener las preparaciones de año 2012 se pidió la información al IDEAM con el fin de observar que interpolación no demuestra que tanto llueve al año. Al ver la figura 14 se obtiene que
en la
cuenca del rio Cauca llueve 2231 a 2533m anuales.
pág. 36
Figura 14. Precipitaciones del año 2012 en la cuenca del rio Cauca
pág. 37
9. CONCLUSIONES
Gracias a la herramienta de ArcMap se logró elaborar el mapa base de la cuenca del rio Cauca con una escala 1:500000 en la que se ubicaron, los municipios, las vías que se intersectan con el rio cauca, los drenajes sencillos, los drenajes dobles, las curvas de nivel, los parámetros morfometricos como el perfil, la curva hipsométrica y las caracterizaciones correspondiente de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia.
Se aprendió a utilizar el software ArcGis, el cual es necesario para nuestra carrera como Ingenieros Ambientales el cual nos facilita el análisis de los datos que tenemos.
pág. 38
10. BIBLIOGRAFIA
Ambiente, C. N. (22 de Julio de 2014). Ministerio del Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible. Ambiente, M. d. (25 de Mayo de 2009). Manual de manejo de cuencas. Obtenido de http://www.colsan.edu.mx/investigacion/aguaysociedad/proyectogro2/Biblioteca/Bibliogr afia/M%F3dulo%204/manual_manejo_de_cuencas_modulo_1%5B1%5D.pdf Ambiente, M. D. (5 de Agosto de 2014). CUENCA HIDROGRAFICA. Obtenido de http://comunidadplanetaazul.com/agua/aprende-mas-acerca-del-agua/las-cuencashidrograficas/ Beltran, D. (28 de Marzo de 2008). CARACTERIZACIÓN DE LAS CUENCAS. Obtenido de http://irrigacion.chapingo.mx/planest/documentos/apuntes/hidrologia_sup/CUENCAS.pdf Buitrago, O. (29 de Enero de 2007). Planificacion de cuencas hidrograficas. Obtenido de http://entornogeografico.univalle.edu.co/numero4/planificacion_cuencas_hidrograficas.p df Campos, R. (30 de Diciembre de 2011). Isoyetas. Obtenido de https://es.idoub.com/doc/76781342/informe-de-Isoyetas CIVIL, i. (15 de Mayo de 2010). cALCULO CÁLCULO DE LA PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE PRINCIPAL DE UNA CUENCA HIDROGRÁFICA. Obtenido de http://ingenieriacivil.tutorialesaldia.com/calculo-de-la-pendiente-media-del-cauceprincipal-de-una-cuenca-hidrografica/ Huerto, A. F., & Mesa, O. J. (10 de Octubre de 2013). Reanalysis of monthly precipitation fields in Colombian territory. Obtenido de http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0012-73532014000400033 Lima, S. G. (19 de Agosto de 2013). Que es una cuenca hidrografica. Obtenido de http://www.gwp.org/Global/GWPSAm_Files/Publicaciones/Varios/Cuenca_hidrologica.pdf Marin, J. (19 de julio de 2012). Lección 12. Patrones de drenaje. Obtenido de http://datateca.unad.edu.co/contenidos/30172/MODULO%20HIDROLOGIA/leccin_12_pat rones_de_drenaje.html Ministerio Del Medio Ambiente, I. (1 de Febrero de 2014). ZONIFICACIÓN Y CODIFICACIÓN DE UNIDADES HIDROGRÁFICAS E HIDROGEOLÓGICAS DE COLOMBIA. Obtenido de pág. 39
http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/022655/MEMORIASMAPAZONIFI CACIONHIDROGRAFICA.pdf Red, E. (22 de Octubre de 2016). Rio Cauca. Obtenido de https://www.ecured.cu/R%C3%ADo_Cauca REGIONAL, C. A. (5 de Diciembre de 2006). CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DEL CAUCA. Obtenido de http://crc.gov.co/files/ConocimientoAmbiental/POMCH/Rio%20Pisoje/POMCH%20Subcue nca%20Pisoje.pdf Rodriguez, M. (13 de Marzo de 2007). Determinación de las características físicas de la cuenca. Obtenido de http://ing.unne.edu.ar/pub/hidrologia/hidro-tp1.pdf Saenz, J. (11 de octubre de 2016). Indice de forma de la cuenca. Obtenido de https://es.idoub.com/doc/213421480/Sinuosidad-Del-Cauce SINCHI. (5 de Octubre de 2016). Densidad de drenaje (o grado de disección). Obtenido de http://www.sinchi.org.co/index.php/2013-09-03-20-10-50/411-zonificacion-guainiavaupes-y-amazonas-2012/variables-submodelo-fisico/2096-densidad-de-drenaje
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PARAMETROS MORFOMETRICOS DE LA CUENCA HIDROGRAFICA DEL CAUCA, DEL DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA, UTILIZANDO LA HERRAMIENTA ARCGIS 10.2.2.
INFORMADO: Ing. Jorge Eliecer Pardo Mayorga INFORMANTES: Yuri Fernanda Patiño Acosta Juan Camilo Bernal
24 de Octubre del 2016 Villavicencio-Meta
pág. 1
TABLA DE CONTENIDOS Pag. 1. RESUMEN…………………………………………………………………….……………....…..7 2. INTRODUCCION………………………………………………………….………………...........8 3. JUSTIFICACION…………………………………………………………….…………….…...…9 4. OBJETIVOS…………………………………………………………………………..………….10 4.1 Objetivo General……………………………………………………….…................….............10 4.2 Objetivos Específicos………………………………………………………………………..….10 5. MARCO REFERENCIAL……………………………………………………………………….11 6. MARCO TEORICO…………………………………………………………….……….….........12 6.1 Cuenca Hidrográfica………………………………………………………................................12 6.2 Precipitación………………………………………………………………………….………....12 6.3 Isoyeta. ……………………………………………………………….……………….………...12 6.4 Curva hipsométrica………………………………………………………………………….…..13 6.5 Descripción…………………………………………………………………………….………..14 6.6 Sistemas de drenaje natural………………………………………………………….…………..14 6.6.1 Afluentes del rio Cauca…………………………………………………………………..……14 6.6.2 Recorrido del rio Cauca ……………………………………………………………..………..14 6.7 Parámetros morfometricos de la cuenca…………………………………………………………15 6.7.1 Area……………………………………………………………………………………………15 6.7.2 Linea divisoria de aguas……………………………………………………………………….15 pág. 2
6.7.3 Perimetro………………………………………………………………………………………15 6.7.4 Pendiente de la cuenca hidrográfica……………………………………………………….......15 6.7.5 Pendiente del cauce principal………………………………………………………………….16 6.7.6 Longitud del cauce principal…………………………………………………………………..16 6.7.7 Densidad de drenajes…………………………………………………………………………..17 6.7.8 Orden de la corriente de agua………………………………………………………………….17 7. Metodología………………………………………………………………………..……………..18 8. Análisis y resultados………………………………………………………………………………19 8.1 Delimitacion de la cuenca del Cauca en el departamento de Antioquia…………………………19 8.1.2 Caracterización morfometrica…………………………………………………………………20 8.1.3 Coeficiente de forma…………………………………………………………………………..21 8.1.4 Orden de las corrientes………………………………………………………………………...22 8.1.5 Patron de drenaje………………………………………………………………………………23 8.1.6 Perfil de flujo…………………………………………………………………………………..24 8.1.7 Curva Hipsométrica…………………………………………………………………………...25 8.1.8 Densidad de drenaje…………………………………………………………………………...26 8.1.9 Coeficiente de compacidad o índice de gravelius……………………………………………..26 8.1.10 índice de forma de una cuenca……………………………………………………………….27 8.1.11 Indice de sinucidad…………………………………………………………………………...27 8.1.12 Coeficiente de torrencialidad…………………………………………………………………28 8.1.13 Caracterizacion espacial……………………………………………………………………...28 8.1.14 Vías de la cuenca del rio Cauca……………………………………………………………….28 pág. 3
8.1.15 Municipios de la cuenca del rio Cauca………………………………………………………..31 8.1.16 Drenajes dobles y sencillos de la cuenca del rio Cauca………………………………….......33 8.1.17 Pendiente media……………………………………………………………………………...34 8.1.18 Precipitaciones…………………………………………………………………………….....36 8.1.19 Isoyeta………………………………………………………………………………………..37 9. Conclusiones………………………………………………………………………………….......38 10. Bibliografía……………………………………………………………...…................................39
pág. 4
LISTA DE FIGURAS
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Figura 5 .Delimitación de cuenca del Cauca del departamento de Antioquia……………...………20 Figura 6. Mapa base de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia……………….….....20 Figura 7. Área(A), Perimetro(B) y longitud de cauce(C)………………………………..…………21 Figura 7. Orden de drenaje de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia…………..22 Figura 8. Patrones de drenaje de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia………...23 Figura 9. Vías que se intersectan con el rio Cauca del departamento de Antioquia……………….28 Figura 10. Municipios de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia………………. 30 Figura 11. Mapa de drenaje dobles y sus respectivos nombres de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia………………………………………………………………………….32 Figura 12. Mapa de base del drenaje sencillo de la cuenca del rio Cauca del departamento Antioquia............................................................................................................................................33 Figura 13. Pendiente media de la cuenca del Cauca……………………………..……………….34 Figura 14. Precipitaciones del año 2012 en la cuenca del rio Cauca……………….……………..37
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LISTA DE TABLAS
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Tabla 1 Clases de tamaño de cuencas (km2 )……………………………………...………………...15 Tabla 2. Clasificación de la pendiente……………………………………………………….…..…16 Tabla 3. Clase de valores de longitud del cauce principal……………………………………..…...16 Tabla 4. Características de la cuenca del rio Cauca…………………………………………………21 Tabla 5. Drenajes de la cuenca del rio Cauca……………………………………………………....22 Tabla 6. Índice de sinuosidad………………………………………………………….……………27 Tabla 7. Tipos de vías con sus respectivas longitudes………………………………………..…….29 Tabla 8. Municipios con áreas de la cuenca del rio Cauca………………………………………...30 Tabla 9. Clasificación de la pendiente media………………………………………………………34 Tabla 10. Pendiente media de la cuenca del Cauca………………………………………….…….34
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1. RESUMEN Las cuentas de nuestro país están inspeccionadas y protegidas por el artículo 5 de la Ley 99 de 1993, donde se definen las funciones del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible y el manejo de las cuencas hidrográficas y acuíferos. Las cuencas son de vital importancia porque es un recurso natural el cual conduce sus aguas a un rio principal, lagos o a mares y está delimitado por la organización del territorio. La cuenca del rio Cauca nace al sur de la laguna del Buey en el macizo colombiano en el departamento del cauca, la cual cuenta con aproximadamente 63.300km2 . Cabe resaltar que el rio cauca es la segunda arteria fluvial de nuestro país ya que recorre entre las cordilleras central y occidental las cuales favorece a más de 180 municipios en los departamentos de Cauca, Valle del Cauca, Quindío, Risaralda, Caldas, Antioquia, Córdoba, Sucre y Bolívar. En el departamento de Antioquia es la primera cuenca más grande del departamento por lo que es importante en dicha región. En el actual trabajo se presentan los parámetros morfometricos como, la curva hipsométrica, el perfil, sus afluentes, pendiente media, y sus características de la cuenca como: su delimitación, los municipios, drenajes sencillos, drenaje dobles, se realizó el análisis estadístico a partir de una serie de datos generados por el software ArcGis 10.2.2 , y por la información que nos brindó el IDEAM de las precipitaciones del cuenca del rio Cauca para predecir el comportamiento de la cuenca con ayuda de la herramienta Arc Toolbox, identificando así lo importantes que son los sistemas de información geográfica los cuales son de vital importancia para un ingeniero porque permite procesar datos y analizarlos con más facilidad.
PALABRAS CLAVES: Parámetros morfometricos, software ArcGis 10.2.2, cuenca hidrográfica, precipitación.
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2. INTRODUCCIÓN El agua es una fuente esencial para la vida de todo ser vivo donde tiene una importancia fundamental ya el hombre ha aprovechado estos recursos naturales. Una cuenca hidrográfica es un área natural la cual se encuentra en la superficie o subterránea, las que las aguas proveniente de la precipitación forma un curso principal de agua, con varios cauces naturales, continuos o intermitente, que confluyen en un curso mayor donde pueden desembocar a un rio principal, un deposito natural de aguas, un pantano o directamente al mar (Ambiente C. N., 2014). La planificación de las cuencas hidrográficas son herramientas para el adecuado uso y protección de los recursos naturales cuenta con una trayectoria importante de Colombia. Con la planificación se facilita el control acerca de los problemas de desequilibrio hídrico, de erosión y recuperaciones ecológicas (Buitrago, 2007). La cuenca del rio Cauca representa el 23.6% del departamento y está conformada por 66 subcuentas, donde nace en el Macizo Colombiano, su curso es de 1350 km y su cuenca de 63.200 km2 por ello se dice que es una de las más importantes en Colombia. Desemboca en el río Magdalena en el departamento de Bolívar. Su curso es de sur a norte y pasa entre las cordilleras Occidental y Central, pasando por los departamentos de Cauca, Valle, Risaralda, Caldas, Antioquia y Bolívar (Ambiente M. D., 2014). Al realizar este informe se emplea un sistema de información geográfico (SIG) donde se identificaran las características morfometricos y espaciales de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia por medio de los parámetros morfometricos de dicha cuenca como, la cartografía base, la curva hipsométrica, los drenajes sencillos, drenajes dobles, vías que pasan, los municipios que lo conforman, perfil de flujo, pendiente media y pendientes solicitadas en el IDEAM, con ayuda de las herramientas ArcGis 10.2.2 se logró generar los datos deseados y analizar los parámetros morfometricos de la cuenca del rio Cauca.
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3. JUSTIFICACIÓN Los parámetros morfometricos en la cuenca del rio Cauca son importantes ya que las características físicas son utilizadas para los análisis de los drenajes, las pendientes y la forma hipsométrica de la cuenca. Para el presente trabajo se analizaran los datos proporcionados por el sistema de información generado con el programa Arc GIS 10.2.2, a fin de establecer la cartografía base de la cuenca del río del Cauca en el departamento de Antioquia y a partir de esta, determinar los parámetros morfometricos con el software Arc GIS 10.2.2, Esta Herramienta nos permite sin necesidad de ir directamente al afluente para obtener los datos, sino que por medio de las instituciones que entregan la información en medio magnético se logra desarrollar de manera verídica cada uno de los cálculos necesarios para obtener la cartografia base de cuenca del río del Cauca en el departamento de Antioquia. En este estudio aplicara una metodología que articula la modelización hidrológica con los Sistemas de Información Geográfica (SIG), para la calibración del modelo hidrológico, lo que nos permitirá determinar la escorrentía diaria de forma continua y analizar su variación frente a escenarios de variabilidad climática, en la zona del rio Cauca en el Departamento de Antioquia, aprovechachando los beneficios que los SIG brindan a la modelización de problemas que requieren de interpretación y análisis de datos espaciales.
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4. OBJETIVOS 4.1 Objetivo general Realizar una cartografía base de la cuenca del río del Cauca en el departamento de Antioquia que nos permita determinar los parámetros morfometricos y sistema de información generado con el programa Arc GIS 10.2.2.
4.2 Objetivos específicos Ampliar el conocimiento sobre la cuenca del rio Cauca. Determinar los parámetros morfometricos de la cuenca del rio Cauca en el departamento de Antioquia. Elaborar la cartografía base donde se reconoce los drenajes dobles y sencillos, las vías, los municipios, el área y perímetro de la cuenca del rio Cauca ubicado en el departamento de Antioquia. Obtener información de las precipitaciones de un periodo de 10 años con ayuda de la página del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) para realizar la caracterización morfometricos. Analizar el comportamiento de las características de la cuenca del rio Cauca mediante los parámetros morfometricos obtenidos.
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5. MARCO REFERENCIAL Tras atravesar el Deprtamento de Caldas, el rio Cauca, Comienza su recorrido en el Departamento de Antioquia en jurisdicción del municipio de Caramanta en la margen izquerda del río, justo despues de la desembocadura del río Arquía, luego hace frontera entre Caldas y Antioquia hasta la desembocadura del río Arma en la margen derecha del cauca, a partir de allí, en el municipio de La Pintada se interna completamente en Antioquia, cruzando numerosas poblaciones entre ellas Bolombolo, Santa Fe de Antioquia, Valdivia, Ituango, Caucasia y Nechí (Beltran, 2008). Durante el recorrido por este departamento recibe las aguas de numerosos tributarios, entre los cuales tenemos: Los ya mencionados ríos Arquía y Arma que separan a Antioquia de Caldas; además de las corrientes de agua: Poblanco, Cartama, Piedras, Combia, Cruces, Mulato, San Juan, Fotuta, Sinifaná, Comiá, Amagá, San Mateo, Guaca, Quioná-Torito, Niverengo, Noque, Seca-Sucia, Tonusco, Aurra, Sopetrana, Juan García, Aguada, Las Cuatro, Peque, San Andrés, Ituango, Sinitavé, Espíritu Santo, Valdivia, Pescado, Neri, Puquí, Nuri, Rayo, Corrales, Tarazá, Cahuá, Dentón, Tamaná, El Astillero, El Saimo y Man. En Antioquia recibe además de estas corrientes importantes a su principal tributario, el Río Nechí El cual le aporta un caudal promedio de 830 m³/s (Beltran, 2008). El proyecto hidroeléctrico Ituango hace parte de la cadena de proyectos identificados para aprovechar el potencial hidroeléctrico del río Cauca en el tramo medio de la cuenca conocido como Cañón del Cauca, de unos 425 kilómetros, en el que el río desciende 800 metros. Las obras principales (presa, casa de máquinas, vertedero) están sobre ambas márgenes del río Cauca entre las desembocaduras de los ríos San Andrés e Ituango, al norte de Antioquia, 8 km abajo del denominado Puente de Pescadero. Terrenos de Ituango y Briceño. El proyecto está localizado a 171 kilómetros de la capital, Medellín. Se llega por la carretera que conduce a la costa atlántica: en el sitio La Nueva Vía (Llanos de Cuivá) se desvía hacia San Andrés de Cuerquia y continúa hacia el corregimiento El Valle del municipio de Toledo, desde donde se construirán las vías de al sitio de la presa y las obras principales (Lima, 2013).
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6. MARCO TEORICO
6.1 CUENCA HIDROGRAFICA Es el espacio de territorio delimitado por la línea divisoria de las aguas, conformado por un sistema hídrico que conducen sus aguas a un río principal, a un río muy grande, a un lago o a un mar (Ambiente M. d., 2009). Las cuencas hidrográficas que entregan o desembocan sus aguas superficiales directamente de un área hidrográfica se denominaran zonas hidrográficas. Agrupan varias cuencas que se presentan como un subsistema hídrico con características de relieve y drenaje homogéneo y sus aguas tributan a través de un afluente principal hacia un área hidrográfica. Están integradas por cuencas de las partes altas, medias o bajas de una zona hidrográfica que captan agua y sedimentos de los tributarios de diferente orden tales como nacimientos de agua, arroyos, quebradas y ríos. Las cuencas que tributan sus aguas a su vez a las zonas hidrográficas se denominan subzonas hidrográficas (Ministerio Del Medio Ambiente, 2014). 6.2 PRECIPITACIONES Ocurre cuando la atmósfera (que es una gran solución gaseosa) se satura con el vapor de agua, y el agua se condensa y cae de la solución es decir, precipita. (Pérez G, 2012) 6.3 ISOYETA La isoyeta es una curva que une los puntos, en un plano cartográfico, que presentan la misma precipitación en la unidad de tiempo considerada, con la información de las estaciones meteorológicas conforman las curvas de nivel. También es un lugar geométrico de los puntos de igual pluviosidad en un periodo determinado de tiempo. Se mide en milímetros de altura, así, para una misma área, se puede diseñar un gran número de planos con isoyetas; como ejemplos, las isoyetas de la precipitación media de largo periodo del mes de enero, de febrero, etc., o las isoyetas de las precipitaciones anuales como se puede observar en la Fig . (Campos, 2011).
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Figura 1. Mapa de isoyeta de precipitación media multianual de Colombia (Huerto & Mesa, 2013)
6.4 CURVA HIPSOMÉTRICAS La curva hipsométrica a la representación gráfica del relieve medio de la cuenca, construida llevando en el eje de las abscisas, longitudes proporcionales a las superficies proyectadas en la cuenca, en km2 o en porcentaje, comprendidas entre curvas de nivel consecutivas hasta alcanzar la superficie total, llevando al eje de las ordenadas la cota de las curvas de nivel consideradas (Rodriguez, 2007).
Figura 2. Cambio de forma de la curva hipsométrica con la edad del rio (Lima, 2013).
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6.5 DESCRIPCIÓN DE LA CUENCA DEL RIO CAUCA La cuenca del rio cauca es el segundo más importante de Colombia, nace cerca de la laguna de Buey en el macizo Colombia del departamento del Cauca el cual va en dirección sur a norte, formando una garganta andina andina en donde las estribaciones de las cordilleras occidental y central alcanzan a veces sus orillas. Desemboca en el rio Magdalena cerca a la población de Pinillos en el departamento de Bolívar (Red, 2016).
6.6 SISTEMAS DE DRENAJE NATURAL 6.6.1 AFLUENTES DE LA CUENCA DEL CAUCA La cuenca del Cauca en el departamento de Antioquia comienza su recorrido en el municipio de Catamanta en la margen izquierda del rio. Durante el recorrido por este departamento recibe las aguas de numerosos tributarios, entre los cuales tenemos: Los ya mencionados ríos Arquía y Arma que separan a Antioquia de Caldas; además de las corrientes de agua: Poblanco, Cartama, Piedras, Combia, Cruces, Mulato, San Juan, Fotuta, Sinifaná, Comiá, Amagá, San Mateo, Guaca, Quioná-Torito, Niverengo, Noque, Seca-Sucia, Tonusco, Aurra, Sopetrana, Juan García, Aguada, Las Cuatro, Peque, San Andrés, Ituango, Sinitavé, Espíritu Santo, Valdivia, Pescado, Neri, Puquí, Nuri, Rayo, Corrales, Tarazá, Cahuá, Dentón, Tamaná, El Astillero, El Saimo y Man. En Antioquia recibe además de estas corrientes importantes a su principal tributario, el Río Nechí El cual le aporta un caudal promedio de 830 m³/s (Red, 2016).
6.6.2
RECORRIDO DEL RIO CAUCA El recorrido del rio cauca comienza desde el departamento del cauca por su margen oriental recorre los departamentos del valle del cauca, Risaralda, caldas, sucre, bolívar y Antioquia desembocando en el rio Magdalena. Al pasar por el departamento de Antioquia cruza por la mitad de las dos cordilleras la occidental y central beneficiándolo por el potencial hidroeléctrico del rio Cauca en el tramo medio de la cuenca conocido como caño del cauca la cual cuenta con 425km y el rio desciende 800m (Red, 2016).
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6.7 PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS DE LA CUENCA DEL RÍO CAUCA 6.7.1 Área Es la proyección horizontal de toda el área del drenaje del sistema de escorrentía dirigido directa o indirectamente a un mismo cauce natural, la cual es calculada en km2 .
Tabla 1 Clases de tamaño de cuencas (km2 ), (Lima, 2013)
6.7.2
Línea divisoria de aguas La divisoria de aguas o divortium aquarum es una línea imaginaria que delimita la cuenca hidrográfica. Una divisoria de aguas marca el límite entre cuenca hidrográfica y las cuencas vecinas. El agua precipitada a cada lado de la divisoria desemboca generalmente en ríos distintos. (GWP, ORG. 2011)
6.7.3
Perímetro El perímetro de la cuenca o la longitud de la línea de divorcio de la cuenca es un parámetro importante, pues en conexión con el área nos puede dar información sobre la forma de la cuenca. Usualmente este parámetro físico es simbolizado por la letra mayúscula P. (Fernandez, A.2012)
6.7.4
Pendiente de la cuenca hidrográfica La pendiente de la cuenca, es un parámetro muy importante en el estudio de toda la cuenca, tiene una relación con la infiltración del suelo, y la contribución del agua subterránea a la escorrentía. Es uno de los factores que controla el tiempo de escurrimiento y concentración de la lluvia en los canales de drenaje, y tiene una importancia directa en relación a las crecidas. (Fernandez, A. 2012). pág. 15
Tabla2. Clasificación según la pendiente RANGO
CALIFICACIÓN
0-3
Plano a ligeramente plano
3-7
Ligeramente plano
7-12
Moderadamente inclinado
12-25
Fuertemente inclinado
25-50
Moderadamente empinado
50-75
Empinado
>75
Muy empinado
Tabla 2. Clasificación de la pendiente Fuente: Villareal, J. 2000
6.7.5
Pendiente del cauce principal Es la diferencia total de elevación del cauce principal (cota máxima – cota mínima), dividida por su longitud total (Lc) (CIVIL, 2010):
6.7.6
LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL Es la medida del escurrimiento principal de la cuenca, medido desde la parte más alta hasta la salida. Este parámetro influye en el tiempo de concentración y en la mayoría de los índices morfométricos. Se obtiene a partir del mapa digitizado de la red de drenaje (Buitrago, 2007).
Tabla 3. Clase de valores de longitud del cauce principal, (Buitrago, 2007) pág. 16
6.7.7
DENSIDAD DE DRENAJES Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua dentro de la cuenca y el área total de ésta:
Donde ΣLci, es la longitud total de los cauces de agua en Km.
6.7.8
ORDEN DE LA CORRIENTE DE AGUA El orden de la cuenca está dado por el orden del cauce principal • corrientes de primer orden: pequeños canales que no tienen tributrario • Corrientes de segundo orden: dos corrientes de primer orden se unen • Corrientes de tercer orden: dos corrientes de segundo orden de unen • Corrientes de orden n+1 : dos corrientes de orden n se unen Entre más alto es el orden de la cuenca, indica un drenaje más eficiente que desalojará rápidamente el agua (Beltran, 2008).
Figura 3. Orden de las corrientes de agua (Beltran, 2008).
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7. METODOLOGIA ArcMap 10.2.2 Ingresar la imagen DEM Seleccionar Arctoolbox
3D Analyst Tools
Raster Surface Hillshade Raster Interpolación
Spatial Analyst Tools
Convertión Tools
Geoprocessing
From Raster
Hidrology
Clip
Raster to Polygon
Fill Flow Direction Flow Accumulation
Merge
Excel Tablet to Excel
Stream Link Stream Orden Stream to Feature Watershed Map Algebra Raster Calculator Reclass Reclassity Zonal Zonal Stratics as Tabble Surface Slope Contour
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8. ANALISIS Y RESULTADOS 8.1 DELIMITACION DE LA CUENCA DEL CAUCA EN EL DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA Inicialmente se delimitaron las cuencas de drenaje 6 del departamento de Antioquia con la información del SIGOT como se puede observar en la Fig 4.El departamento de Antioquia cuenta con 14 cuencas el Cauca, Nare, Porse, Sucio, Murri, Niche, San Bartolomé, Arquia, Atrato, León, Arma, Lamiel, Tigui y Poblanco.
Figura 4. Delimitación de drenaje 6 del departamento de Antioquia con sus áreas km2 8.1.2 CARACTERIZACION MORFOMETRICA Pero dicho trabajos se escogió solo la cuenca del Cauca (fig 5) en la que se tuvo en cuenta los parámetros de los drenajes sencillos, drenajes dobles, vías, municipios, las cuales fueron pág. 19
representadas mediante un mapa base de Antioquia a una escala de 1:500.000 (mirar Fig 6), utilizando las herramientas del software ArcMa 10.2.2 cómo se expuso anteriormente en la metodología.
Figura 5 .Delimitación de cuenca del Cauca del departamento de Antioquia.
Mapa Base Clip_municipal Clip_Vias Clip_Drenaje_Doble Clip_Drenaje_Sencillo
Fig 6. Mapa base de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia.
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En la siguiente tabla e imágenes se expondrá las características de la cuenca del cauca el área Km2 , el perímetro km, la longitud del cauce y la distancia del drenaje principal.
B.
A
C.
Fig 7. Área(A), Perimetro(B) y longitud de cauce(C). Tabla 4. Características de la cuenca del rio Cauca. CARACTERISTICAS CUENCA DEL RIO CAUCA AREA
PERIMETRO
LONGITUD DE CAUCE PRINCIPAL
10485,829021 km2
852,472813 km
311,468171 km
Al observar la tabla 4 sobre las características de la cuenca del rio Cauca se puede decir que la superficie de la cuenca es muy grande por lo que cuenta con más de 5.000 km2 . 8.1.3COEFICIENTE DE FORMA Incide a partir de la relación del promedio ancho del área y la longitud de la cuenca, la cual es medida desde el punto de inicio hasta el punto más lejano. 𝑘𝑓 :
𝐴 𝐿2
10485,829021 km2 311,468171) 2 km
𝑘𝑓 : (
=0.10km2 /km
Al realizar los calculos se oberva que el coeficiente de forma es de clase muy poco achatada por lo que se encuentra en el rango de 0.1 a 0,18.
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8.1.4 ORDEN DE LAS CORRIENTES En la siguiente tabla e imagen se mostraran los órdenes de corriente que se encuentran en la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia, con su número de drenajes y longitudes.
Orden de drenaje Stream_Feature
GRID_CODE 1 2 3 4 5 6
Figura 7. Orden de drenaje de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia. Tabla 5. Drenajes de la cuenca del rio Cauca ORDEN
NUMERO DE DRENAJE LONGITUD KM 1
4593
4344,4518
2
2094
2202,340814
3
1135
1178,277962
4
682
631,9592956
5
274
631,9592956
6
333
281,0410883
De acuerdo a la tabla 5 se puede decir que el drenaje de orden 1 presenta mayor número de drenajes con una longitud de menor de los otros órdenes lo que quiere decir que este orden tiene la corriente fuerte, la cual porta agua de nacimientos y no posee afluentes y el orden 2 se presenta la mayor longitud de la cuenca del rio Cauca. Él orden 5 es el menor número de drenaje que presenta la cuenca del cauca.
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LONGITUD KM
0
1000
2000 6
5
4
3000 3
2
4000
5000
1
De acuerdo a esta grafica 1 se dice que esta cuenca tiene un orden 6 lo cual su clase es de orden alto, por lo tanto la cuenca está en vejez, su terreno puede presentar erosiones constantes. 8.1.5 PATRON DE DRENAJE El patrón de drenaje nos dice que dependiendo de la forma que posee la cuenca con los drenajes, se observa la forma que tiene los cauces encargados de drenar o extraer el agua de los terrenos circundantes (Marin, 2012)
Orden de drenaje Stream_Feature
GRID_CODE 1 2 3 4 5 6
Figura 8. Patrones de drenaje de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia
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Al observar la figura 8 se dice que el patrón de drenaje de la cuenca del Cauca es drenaje tipo dendrítico porque se van agrupando sucesivamente dando la apariencia de un árbol ramificado. Este tipo de patrón se presenta con predilección en los suelos homogéneos de textura fina (arcillosos u orgánicos) o en suelos rocoso superficial. Estos suelos poseen una permeabilidad baja al poseer poco macroporos lo cual las aguas atraviesan lentamente el perfil del suelo (Marin, 2012).
8.1.6 PERFIL DE FLUJO Gráfica 2 se observara el perfil de flujo de la cuenca del rio Cauca
El perfil de flujo de la cuenca del rio Cauca como se observa en la gráfica 2, se puede deducir que este nace en una pendiente de alta perteneciente a una montaña, donde desciende de forma irregular hasta llegar a estabilizar y desembocar en un valle en este caso desemboca en el rio Magdalena. La pendiente media del cauce es de -0,730510726% el cual es el grado de inclinación del terreno.
8.1.7 CURVA HIPSOMETRICA Posteriormente se puede observar la curva hipsométrica de la cuenca del cauca del departamento de Antioquia. Para poder realizar este procedimiento se determinaron los siguientes paramatros: Area km2 , Porcentaje, el acumulado y la media.
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Grafica 3. Curva hipsométrica de la cuenca Cauca.
CURVA HIPSOMETRICA - CUENCA CAUCA 3501 3311 3121 2931 2741 2551 2361 2171 1981 1791 1601 1411 1221 1031 841 651 461 271 81 0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Al observar la gráfica 3 se obtiene que la cuenca del Cauca tiene una curva hipsométrica que está en fase de vejez ósea es una cuenca sedimentaria esto quiere decir que indica que la curva está en una función exponencial. Se puede observar que la media con el acumulado va disminuyendo hasta llegar a un terreno que queda estable.
8.1.8 DENSIDAD DE DRENAJE La densidad de drenaje expresa las características geo ecológicas del territorio de la cuenca, los factores que se encontraran de la densidad de drenaje son: litología del sustrato, permeabilidad del suelo, capacidad de infiltración y cobertura vegetal.
La densidad de los drenajes pueden ser
2
clasificados por rangos, si el drenaje es >0,44 km/km es una clasificación baja, si el drenaje es 0,44 – 0,84 km/km2 la clasificación es media y si la clasificación es alta el rango debe ser > 0,84 (SINCHI, 2016). Dd=
9270,030255𝑘𝑚 10485,82902𝑘𝑚2
=0,884053158
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Al realizar la operación obtenemos que la densidad de drenaje de la cuenca del rio Cauca se puede clasificar dentro de los drenajes de altos, por lo consiguiente este drenaje expresa materiales geológicos disgregables, suelos relativamente impermeables o escasa cobertura vegetal. Por lo tanto esta cuneca cuenta con una densidad muy baja. . La vegetación en las cuencas hidrográficas tiene una fuerte influencia en el régimen hidrológico de la misma, pues está relacionado con la erosión, temperatura y evaporación de la región. Por lo cual la presencia de vegetación en la cuenca deber ser bastante optima infiriendo a los resultados obtenidos y sugiere materiales duros y resistentes desde el punto de vista litológico. Esta baja densidad da oportunidad en cuanto a tiempo a la escorrentía superficial de infiltrarse y percollar a nivel subterráneo, generando acuíferos de buenos rendimientos o buen volumen de recarga (Delgadillo, A. 2004).
8.1.9 COEFICIENTE DE COMPACIDAD O INDICE DE GRAVELIUS (KC) Es el coeficiente de compacidad que se obtiene al relacionar el perímetro de la cuenca, con el perímetro de un círculo, que tiene la misma área de la cuenca. El coeficiente es el que define la forma de la cuenca en relación a la similaridad con formas redondas, de acuerdo a los siguientes rangos: Clase Kc2: Rango entre 1.25 y 1.5. Corresponde a forma oval redonda a oval oblonga. Clase Kc3: Rango entre 1.5 y 1.75. Corresponde a forma oval oblonga a rectangular oblonga. Clase Kc4: Rango mayor a 1.75. Corresponde a forma rectangular oblonga. (CORTOLIMA) Kc= 𝑜. 28
852,472813𝑘𝑚 𝑟𝑎𝑖𝑧 10485,829021𝑘𝑚2
=2.33
Al realizar el cálculo del coeficiente de compacidad o índice de gravelius se obtuvo que la cuenca del rio Cauca se encuentra en un rango mayor a 1.75 ósea de clase Kc4 el cual corresponde a una forma rectangular oblonga( alargada) por ende su superficie de captación es relativamente mayor lo que generara crecientes lentas . 8.1.10 INDICE DE FORMA DE UNA CUENCA (KF) El índice de forma de una cuenca evalúa la elongación de una cuenca de drenaje, la que se relaciona el área de la cuenca con el cuadrado de la longitud de la misma (Jardi, 1985).
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El índice de forma de una cuenca tiene clases de forma se dice que si es 0,1 a 18 es muy poco achatada, si es 18 a 36 su clase es de forma ligeramente achatada pero si es de 36 a 54 es moderadamente achatada su forma. Kf=
10485,829021 km2 =0,108 ( 311,468171 km) 2
Al realizar el cálculo se obtuvo que el índice de forma de la cuenca del rio cauca está en un rango de 0,1 a 18 ósea que su forma es muy poco achatada.
8.1.11 INDICE DE SINUOSIDAD La sinuosidad de un río es el grado de curvatura del plano del curso del mismo. Se mide por la relación entre la distancia que separa dos puntos a lo largo de la parte más profunda del cauce y la distancia en línea recta entre ellos. Es decir la longitud de la cuenca del rio cauca a lo largo de su cauce (Saenz, 2016).Schumm en 1963 propuso 5 tipos de cauces los cuales se verán en la tabla 9.
Tabla 6. Índice de sinuosidad (Saenz, 2016) S= S=
L (KM) 𝐿𝑇 (𝐾𝑀)
311,468171km 310,5356𝑘𝑚
= 1,00 km
Al realizar el cálculo de índice de sinuosidad se obtuvo que la cuenca del rio Cauca tiene un tipo de canal rectilíneo, esto quiere decir que el terreno es inestable y tiene una falla geológica, donde puede ocasionar erosiones.
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8.1.12 COEFICIENTE DE TORRENCIALIDAD (CT) Es el índice que mide el grado de torrencialidad de la cuenca, por medio de la relación del número de cauces de orden uno con respecto al área total de la misma. A mayor magnitud, mayor grado de torrencialidad presenta una cuenca ( Rojas,2007).
Ct =
Ct =
# CAUCE ORDEN 1 𝐴 𝐶𝑈𝐸𝑁𝐶𝐴
4593 10485,829021 km2
= 0,43
8.1.13CARACTERISTICAS ESPACIAL 8.1.14 VIAS DE LA CUENCA DEL RIO CAUCA En la figura 9 se observará los tipos de vías que pasan por la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia.
Figura 9. Vías que se intersectan con el rio Cauca del departamento de Antioquia.
En la siguiente tabla se expondrá cuáles son los tipos de vías que pasan por la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia y sus longitudes entregadas en km.
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Tabla 7. Tipos de vías con sus respectivas longitudes. OID
TIPO_VIA Longitud
OID
TIPO_VIA Longitud
4
1
4,71492793
15
6
3,73750488
6
1
55,990308
16
6
4,24651025
9
1
1,89804556
17
6
11,8638935
24
1
2,71984463
20
6
15,659711
3
2
12,0034446
26
6
5,05796165
0
4
2,25206124
29
6
9,78883952
7
4
36,1990789
33
6
3,42847145
12
4
0,26685512
36
6
5,18644736
18
4
7,99879382
37
6
0,61001145
19
4
12,5351364
38
6
1,07052904
40
4
3,0214254
1
7
4,59138623
8
5
1,37190294
2
7
5,08410527
22
5
1,50112701
5
7
1,0481319
25
5
2,05039898
13
7
2,12075815
34
5
8,40194519
21
7
1,81797451
35
5
2,83469138
23
7
15,7429091
39
5
15,4943377
27
7
6,16709217
10
6
5,60318222
28
7
3,58317076
11
6
4,9963936
30
7
3,90249946
14
6
4,7168992
31
7
4,29797102
14
6
4,7168992
32
7
6,52542857
De acuerdo a la tabla 7 se puede decir que el tipo 1 solo se intersecta 4 veces y una de ellas es la que tiene la mayor longitud de las vías, el tipo 2 solo se intersecta 1 vez en el rio del cauca del departamento de Antioquia con una longitud 12,0034446km, el tipo 6 de vía se intersecta más con el rio cauca ya que pasa 12 veces.
pág. 29
8.1.15 MUNICIPIOS DE LA CUENCA DEL RIO CAUCA En la siguiente figura se observaran los 48 municipios que se benefician de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia.
Municipios Clip_municipal
BELMIRA
DABEIBA
NECHÍ
SAN PEDRO
BETULIA
EBÉJICO
OLAYA
SANTA FE DE ANTIOQUIA
BRICEÑO
GIRALDO
PEQUE
SANTA ROSA DE OSOS
ABRIAQUÍ
BURITICÁ
HELICONIA
PUERTO LIBERTADOR
SOPETRÁN
AMAGÁ
CAICEDO
ITUANGO
SABANALARGA
TARAZÁ
ANGELÓPOLIS
CALDAS
LA APARTADA
SALGAR
TITIRIBÍ
ANZÁ
CAUCASIA
LA ESTRELLA
SAN ANDRÉS
TOLEDO
ARMENIA
CAÑASGORDAS
LIBORINA
SAN JERÓNIMO
URAMITA
AYAPEL
CONCORDIA
MEDELLÍN
SAN JOSE DE URE
URRAO
BELLO
CÁCERES
MONTELÍBANO
SAN JOSÉ DE LA MONTAÑA
VALDIVIA
nombre_ent
YARUMAL
Figura 10. Municipios de la cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia (Patiño,2016).
Tabla 8. Municipios con áreas de la cuenca del rio Cauca. MUNICIPIOS
areakm2
38
TARAZÁ
1572,82843
40
CÁCERES
1343,36313
36
ITUANGO
1177,04604
42
CAUCASIA
598,547367
37
VALDIVIA
552,161203
18
SANTA FE DE ANTIOQUIA 497,110403
27
PEQUE
426,31515
28
BRICEÑO
379,043256
33
BURITICÁ
359,308283
26
BETULIA
269,470115
21
SABANALARGA
263,410611
4
ANZÁ
256,840468
12
EBÉJICO
238,053418 pág. 30
10
SAN ANDRÉS
219,196652
30
LIBORINA
216,177772
16
SOPETRÁN
215,148728
5
CAICEDO
193,162956
0
YARUMAL
174,63619
7
SAN JERÓNIMO
164,810245
20
CONCORDIA
148,493961
31
GIRALDO
124,797463
SAN
JOSÉ
DE
LA
32
MONTAÑA
124,196676
22
TOLEDO
121,613835
3
HELICONIA
114,883008
45
NECHÍ
111,208621
25
ARMENIA
110,592863
2
TITIRIBÍ
86,5080297
17
OLAYA
85,288588
24
ANGELÓPOLIS
81,5965578
46
MEDELLÍN
57,9136641
6
SAN PEDRO
54,2351917
14
AMAGÁ
40,921823
29
BELMIRA
28,0192452
1
SANTA ROSA DE OSOS
25,6991471
19
CALDAS
18,3375533
35
AYAPEL
14,491049
13
BELLO
7,40920415
39
SAN JOSE DE URE
4,08087921
43
LA APARTADA
4,05433272
41
PUERTO LIBERTADOR
1,44346643
15
URRAO
1,25843849
44
MONTELÍBANO
1,21910444
8
CAÑASGORDAS
0,33442342
34
ABRIAQUÍ
0,21249931 pág. 31
11
SALGAR
0,18732119
47
LA ESTRELLA
0,16985233
23
DABEIBA
0,06069956
9
URAMITA
0,0059029
La cuenca del rio Cauca del departamento de Antioquia cuenta con 48 municipios, los municipios de Taraza, Caceres y Ituango que constan de un área entre 1177,04604 a 1572,82843 de km2 los cuales son más grandes de dicha cuenca. Los municipios de Cañasgordas, Abriaqui, Salgar, La estrella, Dabeiba y Uramita tienen un área pequeña.
8.1.16 DRENAJES DOBLES Y SENCILLOS DE LA CUENCA DEL RIO CAUCA En la figura 11 se expondrá los 24 drenajes dobles que se encuentran en la cuenca del rio cauca del departamento de Antioquia.
Drenaje doble Clip_Drenaje_Doble
QUEBRADA LA SOPETRANA
QUEBRADA VALDIVIA
RÍO SAN MATÍAS
QUEBRADA LA SUCIA
RÍO AURRA
RÍO SAN SERENO
QUEBRADA LA VELEZ
RÍO CAUCA
RÍO TARAZÁ
QUEBRADA HONDA
QUEBRADA NERI
RÍO ESPIRITU SANTO
RÍO TONUSCO
QUEBRADA JUÁN GARCÍA
QUEBRADA PUCUNA
RÍO MAN
Río Amagá
QUEBRADA LA AGUADA
QUEBRADA SALTO URRAO
RÍO RAYO
QUEBRADA LA GUACA
QUEBRADA SECA
RÍO SAN ANDRÉS
nombre_geo
pág. 32
Figura 11. Mapa de drenaje dobles y sus respectivos nombres de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia. Como se puede observar en la figura x se dice que el drenaje doble con más abundancia es el rio cauca ya que es favorecido de varios ríos que desembocan en él. Y es uno del más importante de Colombia. En la figura 12 se observaran los drenajes sencillos de la cuenca del rio Cauca que son 6591.
Figura 12. Mapa de base del drenaje sencillo de la cuenca del rio Cauca del departamento Antioquia. El rio Man es el que tiene mayor longitud del drenaje sencillo de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia. 8.1.17 PENDIENTE MEDIA La pendiente media influye en el tiempo de la concentración de aguas. La pendiente tiene unas características cualitativas del relieve de una cuenca de acuerdo a las pendientes en %.
pág. 33
Tabla 9. Clasificación de la pendiente media (Pérez, 1979). CLASIFICACION
PORCENTAJE
Plano
0-5%
Ondulado
5-25%
Montañoso
25-75%
Escarpado
>75%
Legend 0 - 923.842,5412 923.842,5413 - 2.243.617,6 2.243.617,601 - 3.497.403,906 3.497.403,907 - 4.619.212,706 4.619.212,707 - 5.609.044 5.609.044,001 - 6.598.875,294 6.598.875,295 - 7.654.695,341 7.654.695,342 - 8.974.470,4 8.974.470,401 - 16.827.132
Figura 13. Pendiente media de la cuenca del Cauca. Tabla 10. Pendiente media de la cuenca del Cauca PENDIENTE Rowid
VALUE
COUNT
PORMEDIO
CUENCA
0
5
379162
2,5
947905
5
10
148193
7,5
1111447,5
10
15
145232
12,5
1815400
15
20
166645
17,5
2916287,5
20
25
195094
22,5
4389615
25
30
210293
27,5
5783057,5
30
35
200208
32,5
6506760
35
40
160730
37,5
6027375 pág. 34
40
45
107798
42,5
4581415
45
50
61289
47,5
2911227,5
50
55
28536
52,5
1498140
55
60
10730
57,5
616975
60
65
3636
62,5
227250
65
70
1218
67,5
82215
70
75
349
72,5
25302,5
75
80
90
77,5
6975
80
85
31
82,5
2557,5
85
90
16
87,5
1400
90
95
10
92,5
925
95
100
2
97,5
195
1819262
PENDIENTE DE LA CUENCA MEDIA
39452425
21,68595013
Al realizar los cálculos para hallar la pendiente de la cuenca media se observa que es de 21,68595013 = 2168,595013% se dice que es escarpada. 8.1.18 PRECIPITACIONES Al observar la gráfica de las precipitaciones de los años 2005 al 2015 de las estaciones se puede decir que la estación Nechi en el año 2005 contaba con una precipitación de 499 y al transcurrir el tiempo aumento a 3112. A diferencia de la estación del Bolombolo que en el año 2006 contaba con una precipitación de 1367 y en el año 2015 disminuyo su precipitación 1123,9 esto se debe a los cambios climáticos que se ha frecuentado al pasar los años por las contaminación y los gases de efecto invernadero. Esto hace que en lugares donde se presenciaba poca lluvia ahora llueva sin descontrol. Las curvas isoyetas de la precipitación media multianual, permiten deducir que la precipitación representativa de la subcuenca es de 2.000 mm/año; hacia el límite con el drenaje directo de la cuenca del río Cauca se espera una precipitación de 2.100 mm/año (REGIONAL, 2006).
pág. 35
TÍTULO DEL EJE
PRECIPITACIONES DE AÑO 2005 AL 2015 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
LUVIAS
Grafica x. Precipitaciones de la cuenca del rio Cauca desde los años 2005 hasta el 2015. 8.1.19 ISOYETA Para obtener las preparaciones de año 2012 se pidió la información al IDEAM con el fin de observar que interpolación no demuestra que tanto llueve al año. Al ver la figura 14 se obtiene que
en la
cuenca del rio Cauca llueve 2231 a 2533m anuales.
pág. 36
Figura 14. Precipitaciones del año 2012 en la cuenca del rio Cauca
pág. 37
9. CONCLUSIONES
Gracias a la herramienta de ArcMap se logró elaborar el mapa base de la cuenca del rio Cauca con una escala 1:500000 en la que se ubicaron, los municipios, las vías que se intersectan con el rio cauca, los drenajes sencillos, los drenajes dobles, las curvas de nivel, los parámetros morfometricos como el perfil, la curva hipsométrica y las caracterizaciones correspondiente de la cuenca del Cauca del departamento de Antioquia.
Se aprendió a utilizar el software ArcGis, el cual es necesario para nuestra carrera como Ingenieros Ambientales el cual nos facilita el análisis de los datos que tenemos.
pág. 38
10. BIBLIOGRAFIA
Ambiente, C. N. (22 de Julio de 2014). Ministerio del Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible. Ambiente, M. d. (25 de Mayo de 2009). Manual de manejo de cuencas. Obtenido de http://www.colsan.edu.mx/investigacion/aguaysociedad/proyectogro2/Biblioteca/Bibliogr afia/M%F3dulo%204/manual_manejo_de_cuencas_modulo_1%5B1%5D.pdf Ambiente, M. D. (5 de Agosto de 2014). CUENCA HIDROGRAFICA. Obtenido de http://comunidadplanetaazul.com/agua/aprende-mas-acerca-del-agua/las-cuencashidrograficas/ Beltran, D. (28 de Marzo de 2008). CARACTERIZACIÓN DE LAS CUENCAS. Obtenido de http://irrigacion.chapingo.mx/planest/documentos/apuntes/hidrologia_sup/CUENCAS.pdf Buitrago, O. (29 de Enero de 2007). Planificacion de cuencas hidrograficas. Obtenido de http://entornogeografico.univalle.edu.co/numero4/planificacion_cuencas_hidrograficas.p df Campos, R. (30 de Diciembre de 2011). Isoyetas. Obtenido de https://es.idoub.com/doc/76781342/informe-de-Isoyetas CIVIL, i. (15 de Mayo de 2010). cALCULO CÁLCULO DE LA PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE PRINCIPAL DE UNA CUENCA HIDROGRÁFICA. Obtenido de http://ingenieriacivil.tutorialesaldia.com/calculo-de-la-pendiente-media-del-cauceprincipal-de-una-cuenca-hidrografica/ Huerto, A. F., & Mesa, O. J. (10 de Octubre de 2013). Reanalysis of monthly precipitation fields in Colombian territory. Obtenido de http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0012-73532014000400033 Lima, S. G. (19 de Agosto de 2013). Que es una cuenca hidrografica. Obtenido de http://www.gwp.org/Global/GWPSAm_Files/Publicaciones/Varios/Cuenca_hidrologica.pdf Marin, J. (19 de julio de 2012). Lección 12. Patrones de drenaje. Obtenido de http://datateca.unad.edu.co/contenidos/30172/MODULO%20HIDROLOGIA/leccin_12_pat rones_de_drenaje.html Ministerio Del Medio Ambiente, I. (1 de Febrero de 2014). ZONIFICACIÓN Y CODIFICACIÓN DE UNIDADES HIDROGRÁFICAS E HIDROGEOLÓGICAS DE COLOMBIA. Obtenido de pág. 39
http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/022655/MEMORIASMAPAZONIFI CACIONHIDROGRAFICA.pdf Red, E. (22 de Octubre de 2016). Rio Cauca. Obtenido de https://www.ecured.cu/R%C3%ADo_Cauca REGIONAL, C. A. (5 de Diciembre de 2006). CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DEL CAUCA. Obtenido de http://crc.gov.co/files/ConocimientoAmbiental/POMCH/Rio%20Pisoje/POMCH%20Subcue nca%20Pisoje.pdf Rodriguez, M. (13 de Marzo de 2007). Determinación de las características físicas de la cuenca. Obtenido de http://ing.unne.edu.ar/pub/hidrologia/hidro-tp1.pdf Saenz, J. (11 de octubre de 2016). Indice de forma de la cuenca. Obtenido de https://es.idoub.com/doc/213421480/Sinuosidad-Del-Cauce SINCHI. (5 de Octubre de 2016). Densidad de drenaje (o grado de disección). Obtenido de http://www.sinchi.org.co/index.php/2013-09-03-20-10-50/411-zonificacion-guainiavaupes-y-amazonas-2012/variables-submodelo-fisico/2096-densidad-de-drenaje
pág. 40
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