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UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA
“ JOSE SIMEON CAÑAS”
DESARROLLO Y APLICACIÓN DE UNA
METODOLOGÍA DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL
EN ZONAS SUSCEPTIBLES A INUNDACIÓN EN LA
CUENCA DEL RÍO JIBOA
TRABAJO DE GRADUACIÓN PREPARADO PARA LA
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
PARA OPTAR AL GRADO DE
INGENIERO CIVIL
POR
EDUARDO ANTONIO CHÁVEZ REYES
MARGARET TATIANA MOLINA MENJIVAR
SEPTIEMBRE 2005
SAN SALVADOR, EL SALVADOR, C.A.
ii
RECTOR
JOSÉ MARÍA TOJEIRA, S.J.
SECRETARIO GENERAL
RENÉ ALBERTO ZELAYA
DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
CELINA PÉREZ RIVERA
COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
WALTER SALAZAR
DIRECTOR DE TRABAJO
ANA DEYSI LÓPEZ RAMOS
LECTORES
JACQUELINE CATIVO
ROBERTO CERON
iii
AGRADECIMIENTOS
§ A nuestra asesora, Ing. Ana Deysi y a nuestros lectores, Ing. Roberto e Ing. Jacqueline, por
todo su apoyo, comprensión y ayuda.
§ Al Servicio Nacional de Estudios Territoriales (SNET) por facilitarnos la información
necesaria para realizar este trabajo.
§ Al Ing. Arturo Escalante, del departamento del GIS de la UCA, por su apoyo y ayuda
cuando lo necesitamos.
§ A la casa de la cultura de Cantón Las Isletas, por ayudarnos a conocer el área y a las
personas de la zona, especialmente a Cristián Vásquez, Ronald (Vatita) y Lupita.
iv
Muchas gracias a todos, especialmente a mi familia.
Eduardo Chávez
v
Agradezco a Dios y a la Virgen por llevarme de la mano todo este tiempo, dándome la fortaleza,
discernimiento, paz y alegría que necesitaba en todo momento. A mi familia les agradezco por todo
el apoyo y amor que nunca me falta en mi vida. A mis demás familiares y amigos, porque todos me
han ayudado de una manera u otra a seguir adelante. Gracias a todos.
Taty
vi
SUMARIO
En el presente trabajo se desarrolla y aplica la metodología para ordenamiento territorial en zonas
susceptibles a inundación en la cuenca del Río Jiboa. Para comenzar el estudio, se obtuvo una
serie de caudales máximos instantáneos de la estación hidrométrica de Montecristo, con los cuales
se hizo un análisis estadístico. En este análisis, se ocuparon los caudales en diferentes funciones
de distribución de probabilidad para luego someterlas a pruebas de bondad de ajuste, donde se
identificó qué función de probabilidad se ajustaba mejor a los datos de la estación hidrométrica de
Montecristo. Con la función de distribución de probabilidad seleccionada se determinaron caudales
para diferentes períodos de retorno; estos caudales junto con la geometría y topografía del río
fueron los datos de entrada en el programa HECRAS para modelar el comportamiento hidráulico
del río. Con la modelación del flujo del río y el uso de una metodología Italiana modificada para las
condiciones locales, se delimitaron las zonas de riesgo debido a inundaciones y se identificó el tipo
de vulnerabilidad en áreas puntuales dentro de tales zonas de riesgo.
i
ii
INDICE
Abreviaturas y Siglas viii
Simbología ix
Prólogo x
1. Generalidades
1.1 Descripción y justificación 1
1.2 Antecedentes 4
1.2.1 Plan Maestro de Desarrollo y Aprovechamiento de los Recursos Hídricos
de El Salvador 6
1.2.2 Plan Maestro de Desarrollo Agrícola Integrado de la Cuenca del Río Jiboa
en la República de El Salvador 7
1.2.3 “Metodología para la Delimitación de Áreas Vulnerables a Riesgo de
Inundación y su Estado de Desequilibrio.” Caso de Estudio: Cuenca del Río Paz.
Huracán Mitch.
7
1.2.4 Estrategia Compartida para el Desarrollo Nacional 8
1.3 Objetivos 8
1.3.1 Objetivos generales 8
1.3.2 Objetivos específicos 8
1.4 Alcances 9
1.5 Limitantes 10
2. Marco Teórico
2.1 Inundaciones y crecidas 11
2.1.1 Crecidas 11
2.1.2 Tipos de inundaciones 12
A. Clasificación por causas de inundaciones 12
B. Clasificación de acuerdo a zonas afectadas 13
2.1.3 Factores que afectan una inundación 13
2.1.4 Identificación de riesgo 15
A. Peligrosidad o amenaza natural 15
B. Riesgo 15
C. Vulnerabilidad 16
2.1.5 Controles de inundación 16
iii
A. Acciones estructurales 16
B. Acciones no estructurales 17
C. Acciones preventivas 17
2.2 Conceptos de hidrología e hidráulica 17
2.2.1 Hidrología 17
A. Funciones de probabilidad 18
B. Pruebas de bondad de ajuste 22
2.2.2 Hidráulica 23
2.2.3 Modelación hidráulica 25
2.2.4 Conceptos de ingeniería de ríos 26
2.3 Conceptos para la metodología de ordenamiento territorial 28
3. Descripción y estudio de la cuenca
3.1 Descripción de la cuenca 33
3.1.1 Clima 36
3.1.2 Geología y fisiografía 38
3.1.3 Suelos 38
3.1.4 Vegetación 40
3.1.5 Uso de suelo actual 41
3.2 Análisis estadístico 44
3.3 Metodología de regionalización 48
3.4 Topografía 52
3.4.1 Metodología 52
A. Visitas de campo 52
B. Medición topográfica 56
3.4.2 Equipo 57
3.4.3 Resultados 58
4. Modelación hidráulica
4.1 Introducción de datos 61
4.2 Calibración del modelo 69
4.3 Análisis de los resultados hidráulicos 70
5. Ordenamiento territorial
5.1 Aplicación de la metodología 73
5.2 Vulnerabilidad 78
iv
6. Recomendaciones y conclusiones
6.1 Recomendaciones 85
6.2 Conclusiones 86
Glosario 87
Bibliografía 89
Anexos
v
INDICE DE TABLAS
Tabla 2.1. Valores de μy , σy para muestras relativamente pequeñas. 19
Tabla 3.1 Información climatológica de la región 37
Tabla 3.2 Resumen de resultados de análisis estadístico 47
Tabla 3.3 Caudales del programa SMADA y distribución PEARSON tipo III 47
Tabla 3.4 Caudales introducidos al programa HECRAS 48
Tabla 3.5 Regiones hidrologicamente homogéneas delimitadas 49
Tabla 3.6 Factor de ajuste para el cálculo de caudales máximos 50
Tabla 3.7 Ecuaciones de relaciones entre caudales máximos Q2.33 y el área de la
cuenca
51
Tabla 3.8 Caudales introducidos al programa HECRAS 51
Tabla 4.1 Tabla de Rugosidad, N de Manning 64
Tabla 4.2 Resultados de calibración del modelo 69
Tabla 4.3 Resumen de resultados 71
Tabla 5.1 Análisis de crecidas máximas 74
Tabla 5.2 Analogía entre los términos del esquema y los del plano 75
vi
INDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Cuenca del Río Jiboa en la República de El Salvador 2
Figura 1.2 Relieve de la cuenca del Río Jiboa 3
Figura 1.3 Evidencia testimonial de una inundación en la zona que ocurrió en 1934
tomada en Cantón Las Isletas 5
Figura 1.4 Evidencia testimonial de efectos de la inundación provocada por el
Huracán Fifí en la zona de estudio, foto tomada en Cantón Las Isletas. 6
Figura 2.1. Diagrama de la energía específica para un caudales de descarga
constantes en un canal rectangular 24
Figura 2.2 Vista en planta de meandros simples y compuestos 27
Figura 2.3 Definición de áreas de riesgo para inundación 30
Figura 3.1 Ubicación de la zona de estudio 33
Figura 3.2 Mapa de los principales tributarios del Río Jiboa 34
Figura 3.3 Mapa de pendientes de la República de El Salvador 35
Figura 3.4 Mapas de formación y edad geológica 38
Figura 3.5 Litología de la subcuenca 39
Figura 3.6 Vegetación en el área de estudio 40
Figura 3.7 Vegetación en el área de estudio 40
Figura 3.8 Cultivos en la zona de estudio 41
Figura 3.9 Vegetación y uso de suelo del área de estudio 42
Figura 3.10 Ganado en la zona de estudio 43
Figura 3.11 Ganado en la zona de estudio 43
Figura 3.12 Mapa de infraestructuras de la zona de estudio 44
Figura 3.13 Gráfica de distribución LOGNORMAL 45
Figura 3.14 Gráfica de distribución PEARSON TIPO III 46
Figura 3.15 Gráfica de distribución GUMBEL 46
Figura 3.16 Mapa de regiones hidrológicas homogéneas 50
Figura 3.17 Desalojo desordenado de arena del lecho del río 54
Figura 3.18 Cambios de cauce del Río Jiboa 55
Figura 3.19 Métodos de poligonal abierta y radiación 56
Figura 3.20 Toma de datos con estación total 58
Figura 3.21 Resultado de estudio topográfico 59
Figura 4.1 Introducción de esquema del río 62
Figura 4.2 Pantalla en HECRAS para introducir las secciones transversales del río 63
Figura 4.3 Introducción de puente a HECRAS 65
Figura 4.4 Introducción de caudales en HECRAS 66
vii
Figura 4.5 Introducción de altura de marea conocida en HECRAS 66
Figura 4.6 Pantalla de HECRAS para correr un análisis de flujo estático 67
Figura 4.7 Vista de resultados gráficos en HECRAS 68
Figura 4.8 Tabla de resultados proporcionada por HECRAS 68
Figura 5.1 Esquema de Metodología de Ordenamiento Territorial Modificada 75
Figura 5.2 Mapa de áreas de inundación 77
Figura 5.3 Casa afectada por inundaciones en Cantón El Achiotal 78
Figura 5.4 Casa afectada por inundaciones en Cantón El Achiotal 79
Figura 5.5 Mapa de áreas vulnerables 80
Figura 5.6 Acercamiento en zona crítica de Cantón El Pedregal 81
Figura 5.7 Acercamiento en zona crítica de Cantón El Achiotal 82
Figura 5.8 Acercamiento en zona crítica de Cantones Las Hojas y San Marcelino 83
Figura 5.9 Mapa de cultivos compatibles y no compatibles con las inundaciones 84
viii
ABREVIATURAS Y SIGLAS
BID Banco Interamericano de Desarrollo
CNR Centro Nacional de Registros
GNDCICNR Grupo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche del Consiglio
Nazionale delle Ricerche (Grupo Nacional para la Defensa de la Catástrofe
Hidilógica del Consejo de Investigación Nacional)
GPS Se refiere a equipo con sistema de posicionamiento global (Global Positioning
System)
HECRAS Programa computacional hidráulico, cuyas siglas en inglés significan Hydrologyc
Engineering CenterRiver Análisis System
IILA Instituto Italo Latinoamericano
JICA Agencia de Cooperación Internacional del Japón
MAG Ministerio de Agricultura y Ganadería
SIG Sistema de Información Geográfica
SNET Servicio Nacional de Estudios Territoriales
ix
SIMBOLOGÍA
d Valor crítico para determinar si una función de distribución pasa la prueba de bondad de
ajuste de KolmogorovSmirnov, que depende del número de datos y el nivel de
significancia seleccionado.
E Energía especifica del flujo.
F(x) Función de distribución de probabilidad para la variable aleatoria continua.
Fr Número de Froude.
Hf Altura del nivel de agua en estación Montecristo de acuerdo a fórmula proporcionada por
SNET.
Hp Altura del nivel de agua en estación Montecristo obtenida de programa HECRAS.
k Intervalos de clase.
LE Línea de energía de un flujo.
LP Línea piezométrica de un flujo.
m Número de parámetros estimados a partir de los datos (utilizado en la prueba Chi
cuadrado).
n Número total de datos en una serie estadística.
Rh Radio hidráulico, que se define como el área hidráulica entre el perímetro mojado.
S Desviación estándar.
T Período de retorno.
xi Variable aleatoria continua (Caudal máximo anual).
y Profundidad del flujo.
α Nivel de significancia.
γ Coeficiente de sesgo utilizado en la distribución de probabilidad Pearson tipo III.
i ε Parámetro utilizado en la prueba de ajuste Chicuadrado y representa el número esperado
de eventos en un intervalo.
ν Grados de libertad.
i θ Parámetro utilizado en la prueba de ajuste Chicuadrado y representa el número observado
de eventos en el intervalo i.
χ Media aritmética.
x
PRÓLOGO
El presente trabajo está compuesto de seis capítulos. El primero de ellos trata de la descripción de
la cuenca del Río Jiboa, así como también de una recopilación de antecedentes de la zona de
estudio, mostrándose un resumen de cada uno de ellos. Se presentan, además, las generalidades
del documento.
El segundo capítulo es el marco teórico del documento, donde se definen los conceptos de
inundación y crecida, se aclara la diferencia entre los términos de peligrosidad, riesgo y
vulnerabilidad. Por último se abordan los conceptos necesarios de Hidrología, Hidráulica,
Ingeniería de ríos y de la metodología italiana de ordenamiento territorial con el objetivo de
entender lo elaborado en éste estudio.
El tercer capítulo se enfoca en describir solamente la parte estudiada de la cuenca del río Jiboa y
se desarrolla el análisis estadístico con los caudales máximos instantáneos provistos por la
estación hidrométrica de Montecristo. Al final del capítulo se describe la metodología ocupada para
realizar el estudio topográfico del cauce del río y la planicie de inundación.
El cuarto capítulo se describe de forma general el programa HECRAS, incluyendo una breve
explicación del ingreso de datos para obtener en las diferentes secciones transversales del río su
respectiva altura hídrica para los diferentes períodos de retorno.
En el quinto capítulo se menciona el concepto de ordenamiento territorial enfocado en la selección
de áreas vulnerables a inundación, con el propósito de proteger a la población e infraestructura.
Además, se explica porqué se modifica la metodología Italiana para delimitar áreas de riesgo por
inundación, terminando con una breve descripción del plano de las áreas vulnerables. Este es el
primer párrafo de todo el documento donde se menciona la metodología que se empleará en el
estudio, por lo que recomiendo aclarar un poco más este punto.
En el último capítulo se presentan las conclusiones y recomendaciones del trabajo.
1
1. GENERALIDADES
Desde el comienzo de las civilizaciones, las inundaciones han formado parte de la vida del hombre.
Prueba de esto es la evidencia histórica y las muchas leyendas y mitos acerca del tema. En
algunos casos, la evidencia histórica las demuestra como bendiciones para el hombre, como en el
Antiguo Egipto, quienes gracias a las inundaciones del Río Nilo podían cultivar y sobrevivir en el
árido clima. Por otro lado, existen mitos y leyendas que las exponen como maldiciones o castigo
divino, como la historia del gran diluvio que aparece en la Biblia y una similar de Pira y Deucalión
de la mitología GrecoRomana, donde la humanidad es destruida por una gran inundación. Las
inundaciones, entonces, se tornan en un problema cuando el hombre en sus procesos de
desarrollo comienza a ocupar los cauces de crecidas de ríos y a alterar su geomorfología. Por esto,
es importante conocer el comportamiento del río ante eventos extremos y adecuar el desarrollo de
una civilización, o el ordenamiento territorial para reducir los riesgos y vulnerabilidades de la zona.
En el presente trabajo, se estudia una parte de la cuenca del Río Jiboa con un área de 156 Km 2 . El
estudio se enfoca en la parte de la cuenca ubicada en la planicie costera, lo cual provoca que sea
muy susceptible a las inundaciones. Por ser una zona en creciente desarrollo, tanto agrícola,
comercial como industrial, es de suma importancia conocer el comportamiento del río para saber
adecuar su desarrollo y ordenamiento territorial para disminuir los riesgos a la población e
infraestructura.
DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN
La cuenca hidrológica del Río Jiboa posee un área total de 605.05 km 2 , desde su inicio cerca de
San Rafael Cedros, Cuscatlán, hasta su desembocadura en el Océano Pacífico, ver figura 1.1. El
estudio realizado abarca solamente un tramo del río, que inicia desde la Estación hidrométrica
Montecristo hasta su desembocadura al mar, aproximadamente 22 km de longitud, ver figura 1.2.
2
Fig. 1.1 Cuenca del Río Jiboa en la República de El Salvador[SIGSNET]
3
Fig. 1.2 Relieve de la cuenca del Río Jiboa [SIGSNET]
4
Por ser una zona de poca pendiente, es propensa a inundaciones. A pesar de esto, existe muy
poca información básica a escala adecuada para crear planes de ordenamiento territorial que
orienten al desarrollo futuro de la zona conociendo la susceptibilidad de inundaciones de la misma.
Además, siendo una zona principalmente agrícola y ganadera, pero posicionada muy cerca de
zonas industriales y del Aeropuerto Internacional de Comalapa (ver figura3.11), promete un
considerable crecimiento tanto económico como poblacional. Por lo anterior, es de suma
importancia planificar su desarrollo, orientándolo a través de una metodología de ordenamiento
territorial a las zonas inundables.
ANTECEDENTES
La cuenca baja del Río Jiboa es un área que promete un considerable desarrollo económico y
social, por lo que se han hecho diferentes estudios para impulsar esta zona. Entre estos estudios
se encuentran el Plan Maestro de Desarrollo y Aprovechamiento de los Recursos Hídricos de El
Salvador hecho en el año de 1980 por el gobierno de El Salvador a través del Ministerio de
Agricultura y Ganadería (MAG); el Plan Maestro de Desarrollo Agrícola Integrado de la Cuenca del
Río Jiboa en la República de El Salvador elaborado por el Ministerio de Agricultura y Ganadería
(MAG) y la Agencia de Cooperación Internacional del Japón (JICA) entre los años 1996 y 1997; y
la Estrategia Compartida para el Desarrollo Nacional hecho por la Comisión Nacional de Desarrollo
con el apoyo del Banco Interamericano de Desarrollo (BID) en noviembre de 2004. Otro trabajo
relacionado al tema de estudio es la Metodología para la Delimitación de Áreas Vulnerables a
Riesgo de Inundación y su Estado de Desequilibrio, Caso de Estudio: Cuenca del Río Paz.
Huracán Mitch elaborado por Ing. Ana Deysi López Ramos, a través del Ministerio de Agricultura y
Ganadería, la Universidad Degli Studi di Padova y el Instituto Italo Latinoamericano (IILA) en el año
1999.
Debido a este prometedor crecimiento en la zona, resulta de vital importancia conocer los
problemas actuales que posee, como las inundaciones y las razones por las cuales ocurren. Una
de ellas es la carencia de suficiente cubierta vegetal en la parte alta de la cuenca, causando que la
lluvia no pueda infiltrarse adecuadamente, sino que fluya rápidamente hacia la parte baja. Otra
razón es la reducción de la pendiente longitudinal del río, haciendo depósitos de materiales
gruesos y finos transportados desde la cuenca alta, decreciendo la capacidad hidráulica del cauce
del río y promoviendo a transportistas a retirar los materiales finos (arena) sin ningún control, lo
cual agrava severamente la problemática de erosión aguas arriba y de sedimentación aguas abajo.
Por último, la existencia de niveles freáticos superficiales a lo largo de la ribera reducen la
capacidad de infiltración e incrementan el escurrimiento. Al incrementar el escurrimiento, la
capacidad de transporte del río se reduce porque hay mayor cantidad de agua a trasladar.
5
Como parte de la problemática es importante conocer también las inundaciones que han ocurrido
en la zona. Entre ellas se encuentra la causada por el huracán Mitch en 1998, el Huracán Fifi en
1974 y la ocurrida en 1934, de la cual no existen registros sino solamente recuentos históricos,
como se puede evidenciar en las siguientes fotografías tomadas en el Cantón Las Isletas. En la
fotografía del Huracán Fifí, la comunidad se confundió de fecha, ya que la indican como ocurrida
en 1975, aunque fue en 1974, corroborándose con los datos de caudales máximos de la estación
hidrométrica de Montecristo.
Fig. 1.3 Evidencia testimonial de una inundación en la zona que ocurrió en 1934, tomada en Cantón Las Isletas
6
Fig. 1.4 Evidencia testimonial de efectos de la inundación provocada por el Huracán Fifí en la zona de estudio, foto
tomada en Cantón Las Isletas.
En la actualidad, aunque no de tan grande magnitud como los ejemplos anteriores, las
inundaciones siguen ocurriendo, como puede ser evidenciado por la noticias en El Diario de Hoy
con fecha del 24 de julio del presente año, ver Anexo A.
1.2.1 Plan Maestro de Desarrollo y Aprovechamiento de los Recursos Hídricos de El
Salvador
El Plan Maestro de Desarrollo y Aprovechamiento de los Recursos Hídricos de El Salvador fue
elaborado en el año de 1980 por el gobierno de El Salvador, a través del Ministerio de Agricultura y
Ganadería (MAG). En este documento se evalúan los recursos hídricos, la calidad y demanda de
los mismos. Se presentan las características generales de la zona de estudio, denominada Región
Hidrográfica “F”, así como la geología, geomorfología, suelos, clima y situación socioeconómica.
Se estudia, además, la distribución y variación de la precipitación, así como los recursos hídricos
tanto superficiales como subterráneos, determinando si se puede usar el agua para consumo
7
humano o para algún otro uso. Por último, se hace un estudio de los usos existentes en la zona,
tanto agrícolas como comerciales y sus demandas, analizando también las de uso doméstico y se
determina en qué momentos y por cuáles recursos estas demandas son satisfechas y cuándo no.
Se analiza la construcción de una posible presa hidroeléctrica en el Río Jiboa en el Cantón
Chacastal, estableciendo, entre otros factores, que el caudal provisto en esta zona es suficiente
para que el proyecto sea viable
1.2.2 Plan Maestro de Desarrollo Agrícola Integrado de la Cuenca del Río Jiboa en la
República de El Salvador
Este documento fue elaborado por el Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG) y la Agencia de
Cooperación Internacional del Japón (JICA) entre los años 1996 y 1997. Al igual que en el Plan
Maestro de Desarrollo y Aprovechamiento de los Recursos Hídricos de El Salvador, en este
documento se presentan datos geológicos, topográficos, socioeconómicos, meteorológicos,
hidrológicos y de uso de suelos, entre otros. El estudio se enfoca en la zona de la cuenca del Río
Jiboa, proporcionando datos más específicos del área. Se hacen estudios de las precipitaciones y
caudales de la zona con las 3 estaciones climatológicas y 12 estaciones pluviométricas existentes
en ese tiempo. Además, se analiza la producción agrícola, distribuyéndola espacialmente como
cultivos en la cuenca alta, media o baja, y temporalmente, elaborando un calendario de cultivos;
adicionalmente se verifica la importancia de la crianza de ganado en la zona así como de la pesca.
Se estudian los diversos problemas que tiene el área, como la deforestación en la cuenca alta, las
inundaciones en la cuenca baja y la erosión de los suelos en general.
1.2.3 Estrategia Compartida para el Desarrollo Nacional
Este documento elaborado por la Comisión Nacional de Desarrollo con el apoyo del Banco
Interamericano de Desarrollo en noviembre de 2004 presenta la estrategia de desarrollo para
diversas zonas del país y las prioridades que el sector público debe tener para afrontar esta
estrategia. La zona estudiada es clasificada bajo la región de Comalapa, donde se prevé una
ciudad aeroportuaria, el desarrollo del corredor industrial e impulsar la producción agrícola. En la
cuenca baja del Río Jiboa, lo que más relevancia posee es la promoción de la producción agrícola,
ya que la ciudad aeroportuaria y el corredor industrial se encuentran en una región más al norte.
Con este desarrollo agro productivo se propone apoyar a los cultivos existentes en la zona, como
el plátano, marañón, coco y frutas para extracción de concentrado, así como el resurgimiento del
cultivo del kenaf y añil. Para impulsar el desarrollo ganadero se crearán instalaciones procesadoras
de leche y productos lácteos, ya que en la actualidad este sector no se encuentra muy
desarrollado.
8
1.2.4 “Metodología para la Delimitación de Áreas Vulnerables a Riesgo de Inundación y su
Estado de Desequilibrio.” Caso de Estudio: Cuenca del Río Paz. Huracán Mitch.
Este documento fue elaborado por la Ing. Ana Deysi López Ramos, a través del Ministerio de
Agricultura y Ganadería, la Universidad Degli Studi di Padova y el Instituto Italo Latinoamericano en
Padova en el año 1999. En él se estudia el Río Paz y el desbordamiento ocasionado por el
Huracán Mitch. Se obtienen los parámetros físicos que describen el comportamiento de la cuenca
del río ante un evento extremo y se determina el período de retorno para el caso estudiado del
Huracán Mitch. Luego, por medio de una simulación de las crecidas, utilizando el programa HEC
RAS, se determina la capacidad hidráulica, los volúmenes excedentes y puntos críticos de
desbordamiento, delimitando además las zonas sujetas a inundación para tormentas con diferentes
períodos de retorno. Por último, se determina la vulnerabilidad de estas áreas sujetas a inundación
y se propone un ordenamiento territorial de acuerdo a ello, usando una propuesta del gobierno
italiano. En este estudio, al igual que para el caso a investigar, se propone analizar la cuenca de un
río salvadoreño e identificar las zonas vulnerables a través de un estudio hidráulico y un
ordenamiento territorial propuesto para diferentes períodos de retorno, con la misma metodología
pero ajustada a las condiciones locales.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Proponer un ordenamiento territorial basándose en la delimitación de zonas de riesgo debido a
inundación, además de enmarcar las áreas vulnerables dentro de estas zonas, en la parte baja de
la cuenca del Río Jiboa, adecuando y aplicando la metodología de ordenamiento territorial
propuesta por el gobierno italiano.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Obtención de información básica para el estudio a ejecutar, que incluye los planos de
topografía, uso de suelos, infraestructura e inundación para definir el área susceptible a
inundaciones ante eventos hidrometeorológicos extremos.
• Hacer un análisis estadístico en el cual se determinará qué función de distribución de
probabilidad aporta caudales, para diferentes períodos de retorno, similares a los
proporcionados por la estación hidrométrica Montecristo.
9
• Ejecutar el análisis hidráulico del Río Jiboa, utilizando los caudales máximos de la función
de distribución de probabilidad seleccionada; para introducirlos en el modelo hidráulico
distribuido de propagación de caudales HECRAS, para obtener las alturas de inundación.
• Trazar los mapas de inundación y áreas vulnerables, usando los planos de infraestructura,
uso de suelos, topografía y los resultados del análisis hidráulico.
• Determinar el grado de desequilibrio (vulnerabilidad) y peligrosidad de las áreas sujetas a
inundación, identificadas en el estudio de la metodología de ordenamiento territorial
propuesto por el gobierno italiano.
• Replantear la metodología del gobierno Italiano para que sea aplicable a las condiciones
locales.
ALCANCES
• Se estudia la cuenca baja del Río Jiboa, desde la estación hidrométrica de Montecristo
hasta su desembocadura en el Océano Pacífico, por ser susceptible a inundaciones por
poseer un territorio de bajas pendientes y niveles freáticos superficiales.
• Representar las diferentes crecidas que podría presentar el Río Jiboa por medio del
programa HECRAS, ocupándose para ello un modelo hidráulico que supone un flujo
permanente, gradualmente variado con caudal constante.
• Se calibraron los resultados del programa HECRAS, con lo tirantes hídricos de la sección
del río en la estación hidrométrica Montecristo para los períodos de retorno de 2 y 5 años,
mientras que para los demás períodos de retorno se usaron los datos históricos
proporcionados por la gente de la localidad.
• Levantamiento topográfico del cauce del Río Jiboa, desde la Carretera El Litoral hasta su
desembocadura en el Océano Pacífico, tomando secciones transversales con
separaciones desde 5 metros hasta 700 metros, dependiendo de la visibilidad, ya que el
río presenta muchos meandros y frondosa vegetación. Donde no era accesible, se
ocuparon los planos topográficos de escalas 1:25,000 y datos recopilados con equipo GPS
para complementar la información faltante.
• Se considera el efecto de la marea sobre el nivel del río Jiboa, para ello se considera un
nivel de marea de 5 metros sobre el nivel medio del mar.
• Se aplica una Metodología modificada para la determinación de la vulnerabilidad de las
zonas susceptibles a inundación.
• Los planos de uso de suelos y de infraestructura utilizados en el estudio tienen una escala
1:25,000.
10
LIMITANTES
• Para obtener resultados más completos y recomendar propuestas relativas al manejo
integral de la cuenca, sería conveniente realizar el análisis de toda la cuenca del río, pero
por efectos de tiempo y disponibilidad de información, el estudio se realizó solamente para
la cuenca baja del río. Sin embargo, se espera que este trabajo siente precedente para
futuras investigaciones.
• Se usaron solamente los datos de caudales recopilados de la estación hidrométrica
Montecristo, ya que posee suficiente información histórica para poder hacer un análisis
hidrológico confiable. Los datos de caudales máximos instantáneos de la estación datan
desde el año de 1961 a 1996, pero se usaron solamente 20 datos entre estas fechas, ya
que son los que poseen suficiente confiabilidad.
• Se trabajó con los dos afluentes de Río Jiboa que se encuentran aguas abajo de la
estación hidrométrica de Montecristo, el Río Tilapa y Río Sepaquiapa. Sin embargo, en
éstos no existen estaciones que monitoreen su comportamiento, por lo que fue necesario
calcular su caudal de aporte al Río Jiboa por medio del método de regiones
hidrológicamente homogéneas.
• El área de estudio no es muy accesible topográficamente en época de invierno, por lo que
el trabajo topográfico se vio restringido con un menor número de secciones transversales
del río.
• El tiempo que se tiene para este estudio (5 meses), es insuficiente para realizar un trabajo
detallado técnicamente y socioculturalmente.
11
2. MARCO TEÓRICO
CRECIDAS E INUNDACIONES
Como se mencionó anteriormente, las inundaciones pueden ser consideradas como amenazas o
bendiciones. La diferencia entre ellas reside en el conocimiento de sus características, los
diferentes tipos que existen y cuándo se convierte ésta en un riesgo para una población
determinada.
Antes de comenzar a estudiar inundaciones, se debe de conocer qué es una crecida y su
diferencia con las inundaciones, ya que muchas veces se confunden los términos de crecida e
inundación. Una crecida es la respuesta de una cuenca hidrográfica ante la ocurrencia de una
precipitación que abarcó total o parcialmente a su área de aporte, dependiendo de las
características de la cuenca y la precipitación. Una inundación es la condición temporaria de
ocupación parcial o completa de tierras generalmente secas por parte del agua proveniente del
desborde de un río, y/o la acumulación inusual de agua desde cualquier fuente. De esto radica que
una crecida no necesariamente provoca una inundación, ya que puede o no desbordarse de su
cauce natural.
CRECIDAS
Una crecida puede preverse en un determinado lugar a corto o largo plazo. Cuando se prevé a
corto plazo se le llama pronóstico en tiempo real e implica el seguimiento de la crecida cuando la
precipitación es conocida o prevista. Esto se puede lograr de diversas maneras, como mediante el
uso de un modelo matemático hidrológicohidráulico que calcula el caudal (o nivel) del río en base
a la precipitación conocida, mediante el uso de relaciones precipitaciónnivel o relaciones nivel
nivel. Cuando se prevé a largo plazo, se debe hacer de manera estadística, ya que no se puede
estimar la precipitación o caudal de un lugar con demasiada anticipación. Al hacerlo
estadísticamente implica tener que calcular las probabilidades de ocurrencia de cierto nivel o
caudal a partir de datos históricos del lugar, si se tienen, o de un lugar con características
similares.
Las crecidas pueden clasificarse estadísticamente, dependiendo principalmente de su período de
retorno. Si el período de retorno es menor a diez años, se le denomina como ordinaria. Si posee un
período de retorno entre diez y cien años, se le llama extraordinaria, mientras que si es mayor a
cien años se le conoce como excepcional. Sin embargo, es una crecida episódica cuando tiene un
período de retorno de más de cien años y existen rasgos geológicos y geomorfológicos en el
paisaje[Bertoni y Morelli, 2005].
12
TIPOS DE INUNDACIONES
A. Clasificación por causas de inundaciones
1. Inundaciones por precipitaciones “ InSitu”
Este tipo de inundación es la que se produce por la acumulación de agua de lluvia en un
determinado lugar sin que ese fenómeno coincida necesariamente con el desbordamiento de un
cauce fluvial. Este tipo de inundación es causado por una serie de precipitaciones intensas o
persistentes, lo cual se puede dar en dos casos. Puede producirse por una lluvia intensa durante
considerablemente poco tiempo o por una lluvia persistente o moderada durante un extenso
período de tiempo. El primero de estos casos es el que posee el mayor peligro para la población y
sus bienes y el que plantea los principales inconvenientes a los servicios de coordinación e
intervención para prevenir y controlar sus daños, ya que hacen que el tiempo de respuesta de la
población y de los servicios de emergencia sea más reducido.
2. Inundaciones por acciones del mar
Estas inundaciones pueden clasificarse en dos tipos de acciones: dinámicas y estáticas. Son
acciones dinámicas del mar aquellas que son provocadas por un tsunami o maremoto. Sin
embargo, este tipo de inundaciones no es muy común en el país. Las acciones estáticas del mar
no originan por sí solas las inundaciones pero contribuyen de manera directa a su generación, ya
que con marea alta, por ejemplo, obstaculizan el drenaje de los ríos en sus desembocaduras y de
esta manera frenan la evacuación de las aguas fluviales al mar abierto, que es su desagüe natural
final.
3. Inundaciones por desbordamientos de los ríos
Entre las causas de los desbordamientos de los ríos se encuentran los excedentes de agua o
precipitación, los deslizamientos del terreno, los arrastres de sólidos, la acumulación de
sedimentos, los estrechamientos, los puentes, la deforestación, entre otros. Pero la razón más
trascendental del desbordamiento de los ríos es la provocada por las crecidas, suceso que sólo o
combinado con las causas anteriormente citadas provocan el desbordamiento e inundación de sus
márgenes. Algunos de los efectos de estos desbordamientos son el peligro de la vida de personas
y animales, inundaciones de riberas, daños en las vías de comunicación, edificaciones y cambios
en el curso del río. Son por ello especialmente vulnerables las zonas muy planas y los puntos en
13
los que los ríos se estrechan o pierden profundidad, especialmente en las desembocaduras donde
se acumula el sedimento arrastrado por la corriente.
4. Inundación por rotura u operación incorrecta de obras de infraestructura hidráulica
Se trata de un hecho circunstancial poco probable y no necesariamente relacionado con los
fenómenos meteorológicos, sino más bien con los geológicos o con la técnica. Pero es evidente
que la rotura de una presa, por pequeña que ésta sea, puede llegar a causar una serie de
problemas no sólo a la población sino también a sus bienes, a las infraestructuras y al
medioambiente. La propagación de la onda en este caso resultará tanto más dañina cuanto mayor
sea el caudal, el tiempo de propagación y los elementos existentes en la zona, como asentamiento
humano o infraestructura.
B. Clasificación de acuerdo a zonas afectadas
Las zonas afectadas se pueden dividir en tres tipos: montañosas, valles y llanuras o planicies. En
cada lugar, los efectos son diferentes aunque siempre potencialmente peligrosos.
Las inundaciones que se dan en las cuencas montañosas, o zonas con altas pendientes, se
conocen como "crecidas instantáneas". Se caracterizan por tener una corta duración y un
comienzo repentino. Aunque los daños ocurren en áreas limitadas, su alta velocidad de flujo y alto
contenido de escombros ocasionan desastres fatales.
En los valles, la carga de sedimentos de las zonas montañosas es depositada en los lechos de los
ríos, elevando su nivel. Al mismo tiempo, la gran cantidad de escombros son detenidos o
atrapados por puentes o acumulados en los canales. Como resultado de lo anterior, las crecientes
tienden a fluir en forma desordenada produciendo efectos dañinos para las orillas del cauce o sus
diques, donde éstos existen. Más aún, si una creciente llega a romper un dique, el área puede ser
seriamente afectada por un violento flujo de lodo.
Por último, las características principales de las inundaciones en llanuras aluviales son su amplia
cobertura y su larga duración, debido a la atenuación de la onda de crecida a medida que se
desplaza aguas abajo. Por lo tanto, los daños causados pueden ser enormes.
2.1.3 FACTORES QUE AFECTAN UNA INUNDACIÓN
Las inundaciones se dan por diversos factores, muchos de ellos climatológicos, ambientales,
físicos, hidráulicos e inclusive por intervención del hombre.
14
Un factor importante es la precipitación, la cual es la medición recogida por un pluviómetro,
registrada en milímetros o calculada en volumen de agua precipitada por unidad de tiempo, y es
determinante para conocer el alcance de una inundación. Un alto índice de precipitaciones en un
corto tiempo es peligroso en cuanto las escorrentías superficiales no logran filtrarse y por ende
saturan la capacidad de evacuación de los cauces.
Otro factor es la topografía de la zona, especialmente las pendientes. Al aumentar la pendiente,
aumenta el flujo de las escorrentías en su cauce y velocidad. Esto reduce el tiempo de
concentración y aumenta la erosión del suelo, arrastrando a su paso elementos sólidos que se
depositan en sus lechos, provocando la disminución de la sección de los ríos o su total o parcial
obstrucción. Cuando la pendiente es pequeña, y el terreno es casi plano, se produce el efecto
contrario pero igualmente dañino. En este caso, el agua tiende a estancarse y el río no alcanza a
evacuar el agua o lo hace muy lentamente, fenómeno aumentado en muchas ocasiones por la
escasa permeabilidad o la saturación del subsuelo.
La permeabilidad del suelo contribuye a la disminución de los caudales superficiales, permitiendo
la infiltración del agua para formar parte de las escorrentías subterráneas y la formación y
regeneración de acuíferos. En suelos impermeables, como los arcillosos, se produce un volumen
alto de escorrentía superficial o se forman lagunetas dependiendo del grado de inclinación del
terreno. La permeabilidad del suelo depende en parte de la cubierta vegetal que posea, el cual es
otro factor relevante.
La cubierta vegetal impide la erosión, al mismo tiempo que con sus raíces absorbe una parte de
ella o dificulta su avance hacia los ríos, prolongando en éstos su tiempo de concentración. Además
colabora en la disminución del transporte de residuos sólidos que posteriormente afectan a los
cauces. Al remover la cubierta vegetal o deforestar una zona, se aumenta el riesgo a una
inundación.
Otras veces las inundaciones son causadas por la intervenciones del hombre en el cauce del río.
Entre las maneras en que el hombre interviene se encuentra el cambio del uso de la tierra, la
deforestación, la invasión de asentamientos humanos en los cauces de los ríos, e inclusive es una
forma indirecta de intervención la avería o rompimiento de una obra hecha por el hombre, como un
dique o presa, la cual causa una crecida sustancial del nivel del agua y produce una inundación.
15
2.1.4 IDENTIFICACIÓN DE RIESGO
A. Peligrosidad o amenaza natural
La amenaza natural es, básicamente, un suceso extremo de la naturaleza, potencialmente dañino
para los seres humanos y que se produce con la frecuencia suficientemente reducida para no ser
considerado parte de la condición o estado normal del medio, pero sin dejar por ello de ser motivo
de preocupación. [http://www.erlingsson.com/disasters/theoretical_considerations.html] Las
crecidas son fenómenos naturales extremos, siendo entonces consideradas como amenazas.
El impacto potencial de una amenaza natural está normalmente representado en términos de
su posible magnitud o intensidad. En términos matemáticos la amenaza está expresada como
la probabilidad de ocurrencia de un evento de ciertas características en un sitio determinado y
durante un tiempo específico de exposición. La probabilidad de ocurrencia de eventos puede
obtenerse para diferentes sitios si se tienen registros suficientes de información de eventos
ocurridos en el pasado durante un período significativo.
Los procesos naturales puedan causar desastres si tienen una afectación en alguno de estos
aspectos: vida humana, propiedad, sociedad.
B. Riesgo
El riesgo es la probabilidad de que se presenten pérdidas o consecuencias económicas y sociales
debido a la ocurrencia de un fenómeno peligroso.
[http://cidbimena.desastres.hn/docum/ops/publicaciones/048/048.5.htm] Por lo tanto, el riesgo se
obtiene de relacionar la amenaza con la vulnerabilidad, o potencialidad que tienen los elementos
expuestos al evento a ser afectados por la intensidad del mismo. La condición de riesgo sólo se da
entonces cuando su ocurrencia se produzca en un área ocupada por actividades humanas que
deben afrontar las consecuencias de dicho fenómeno.
Así, el riesgo de inundaciones está relacionado, no sólo con el grado de exposición de los
elementos, sino también con la predisposición de los mismos a ser afectados por tal evento. El
riesgo de inundaciones es el resultado de la identificación conjunta y combinada de dos factores
fundamentales: unos físicos, como la lluvia y las condiciones de las cuencas receptoras que
determinan el grado de peligro o amenaza existente; y otros humanos, mediante los cuales se
expresa el grado de vulnerabilidad que la sociedad presente en el ámbito amenazado ante la
ocurrencia de crecidas e inundaciones.
16
C. Vulnerabilidad
Es una medida de la susceptibilidad de los elementos expuestos a una amenaza a sufrir un daño o
una pérdida. [http://www.erlingsson.com/disasters/theoretical_considerations.html] Estos elementos
pueden ser las estructuras, los elementos noestructurales, las personas, entre otros. La
vulnerabilidad está generalmente expresada en términos de daños o pérdidas potenciales que se
espera se presenten de acuerdo con el grado de severidad o intensidad del fenómeno ante el cual
el elemento está expuesto.
Su vinculación es directa con el nivel socioeconómico e institucional del territorio donde
potencialmente pueden impactar las lluvias causantes de las crecidas e inundaciones,
constituyendo un indicador de la eficacia de un determinado grupo social para adecuarse al medio
en el que se instala. La relación es inversamente proporcional, ya que a mayor vulnerabilidad,
menor preparación para soportar favorablemente la crecida o inundación.
2.1.5 CONTROLES DE INUNDACIÓN
Para hacerle frente a las inundaciones y sus efectos, se podrían dividir las acciones en dos
grandes bloques: las emergentes y las preventivas. Las actuaciones emergentes son aquellas que
se derivan de la propia situación de emergencia, como la evacuación de viviendas y el rescate de
vidas. Las actuaciones preventivas son las que tiene como objetivo principal disminuir el posible
daño ocasionado por amenazas naturales antes de que éstas ocurran. Estas puede dividirse en
tres grupos: acciones estructurales, acciones noestructurales y planificación.
A. Acciones estructurales
Se aplican con el objeto de obstaculizar, en lo posible, los fenómenos de formación y propagación
de las avenidas. Son llamados estructurales porque suponen la construcción de una obra
hidráulica o implican una manipulación del terreno por donde circula el agua. Unos ejemplos de
este tipo de actuaciones son los trabajos de reforestación, limpieza de los cauces o dragados,
encauzamiento de los ríos, áreas inundables predeterminadas, presas y drenajes.
Estas acciones son considerablemente costosas, pero no menos costosas que los daños
producidos por las inundaciones si éstas ocurrieren y no existiera la obra. Por ende, debe ser
considerada una inversión a largo plazo para prevenir daños ocasionados por estas amenazas de
la naturaleza.
17
B. Acciones no estructurales
Estas acciones van encaminadas a impedir, reducir, minimizar o incluso anular los daños
generados por las inundaciones. Sin embargo, ya no implican la construcción de una obra, sino
una predicción del suceso y cálculo de las probabilidades de aparición en el tiempo y afección del
entorno.
Entre estas medidas noestructurales se pueden nombrar la elaboración de mapas de riesgo, la
identificación y zonificación de las áreas inundables y la contratación de seguros. La elaboración
de mapas de riesgos, identificación y zonificación de áreas inundables provee de una herramienta
útil para las personas que viven en estas zonas y para el futuro desarrollo del área, siendo éste el
objeto del estudio realizado.
C. Acciones preventivas
Su objetivo es el de prever el riesgo y sus efectos para estar preparados en caso de desastre,
pudiendo ser a corto o a largo plazo. Las prevenciones a corto plazo son alertar a la población
ribereña, la evacuación preventiva de las zonas inundables, la creación de defensas provisionales
con sacos de arena u otros materiales más sólidos, la restricción de la circulación por carretera, el
desalojo de maquinaria agrícola y otros bienes costosos y el traslado del ganado hacia zonas altas.
Las prevenciones a largo plazo pueden incluir la concientización de la población en zonas de
riesgo y su educación. Por ejemplo, las personas de la zona de estudio, que corresponde a la parte
baja del Río Jiboa, se encuentran preparadas y capacitadas para saber responder eficientemente
ante este tipo de eventos, especialmente los jefes de los cantones o casa de la cultura, existiendo
otros planes similares a éste en formulación. Esto se puede evidenciar en la noticia en El Diario de
Hoy, con fecha 11 de junio de 2005, ver Anexo A.
2.2 CONCEPTOS DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA
2.2.1 HIDROLOGIA
Existen muchas definiciones de hidrología, pero nos interesa el de hidrología fluvial, que se
entiende como el estudio de la secuencia en que ocurren los caudales de un río. Una idea implícita
en los estudios de los ríos es que las regularidades que éste tiene se pueden estudiar en un año,
pero los ríos experimentan fenómenos de crecida o avenida de carácter extraordinario, en las que
se ajusta de mejor manera un caudal máximo instantáneo. Con estos valores máximos
instantáneos de cada año, se forma una secuencia que se estudia estadísticamente para
caracterizar la probabilidad de ocurrencia.
18
Un caudal Q tiene un período de retorno T si la probabilidad de ser superado en un año es T 1 . El
"período de retorno o de recurrencia" (T) se define mejor como el intervalo medio expresado en
años en el que un valor extremo alcanza o supera al valor "x", al menos una sola vez (Elías y Ruiz,
1979). El período de retorno será mayor cuanto mayor sea la importancia y la repercusión social,
ecológica y económica de la obra. Así la necesidad de disponer de amplios períodos de retorno
contrasta con la disponibilidad de series de datos climatológicos, por lo que se debe recurrir a
estimaciones estadísticas.
Un fenómeno hidrológico se estudia con una serie de datos históricos para llegar a tener una idea
del comportamiento del fenómeno.
A. Funciones de Probabilidad
Existen muchas funciones de probabilidad, a las que se pueden ajustar de una buena forma una
diversidad de fenómenos hidrológicos. Para esto se debe tener en cuenta que existen dos tipos de
funciones de probabilidad. Las funciones discretas son aquellas en la que la variable aleatoria puede tomar un rango finito de valores, y las funciones continuas son aquellas en la que la variable
aleatoria puede tomar una cantidad infinita de valores.
En hidrología interesan principalmente las funciones continuas, por lo que en el presente trabajo se
emplearan tres funciones de probabilidad, para ver cual de ellas se ajusta mejor a las muestras de
caudales máximos instantáneos provistos por la estación hidrométrica Montecristo ubicada en la
cuenca del Río Jiboa. Las distribuciones de probabilidad son las siguientes:
1. Gumbel
2. Pearson III
3. Lognormal
1. Distribución Gumbel
Para cada muestra se debe seleccionar el máximo x de los n eventos, la función de distribución de probabilidad de x tiende a:
( ) ( ) β χ α
χ − − − = e e F (Ec. 2.1)
19
Donde α y β son los parámetros de la función
Para muestras muy grandes:
α = 1.2825/S (Ec. 2.2)
S 45 . 0 − = χ β (Ec. 2.3)
Para muestras relativamente pequeñas:
α = σy/S (Ec. 2.4)
α µ χ β / y − = (Ec. 2.5)
Donde χ y S son la media y desviación estándar respectivamente, µy y σy se obtienen de la
siguiente tabla, siendo n el tamaño de la muestra.
Tabla 2.1. Valores de μy , σy para muestras relativamente pequeñas [Aparicio Mijares, 2001]
n μy σy 10 0.4952 0.9496
15 0.5128 1.0206
20 0.5236 1.0628
25 0.5309 1.0914
30 0.5362 1.1124
35 0.5403 1.1285
40 0.5436 1.1413
45 0.5463 1.1518
50 0.5485 1.1607
55 0.5504 1.1682
60 0.5521 1.1747
65 0.5535 1.1803
70 0.5548 1.1854
75 0.5559 1.1898
80 0.5569 1.1938
85 0.5578 1.1974
90 0.5586 1.2007
95 0.5593 1.2037
100 0.5600 1.2065
20
2. Distribución Pearson III
La función de densidad de probabilidad se define como:
( ) ( ) 1
1 1 1
1
1
1 1
1 α δ χ β
α δ χ
β α χ
− −
−
−
Γ = e f (Ec. 2.6)
donde α1, β1, δ1 son los parámetros de la función y Γ(β1) es la función Gamma.
Los parámetros α1, β1, δ1 se evalúan, a partir de n datos medidos, mediante el siguiente sistema de
ecuaciones:
1 1 1 δ β α χ + = (Ec. 2.7)
1 2 1
2 β α = S (Ec. 2.8)
1
2 β
γ = (Ec. 2.9)
donde χ es la media de los datos, S 2 su variancia y γ su coeficiente de sesgo, que se define
como:
( ) 3
3
1
/ S
n i n
i
χ χ γ
− = Σ
=
(Ec. 2.10)
La función de distribución de probabilidad es:
( ) ( ) dx e F x
1
1
1
0 1 1
1
1 1 −
− −
− Γ
= ∫ β
α δ χ
α δ χ
β α χ (Ec. 2.11)
sustituyendo
1
1
α δ χ −
= y (Ec. 2.12)
21
Por lo tanto la ecuación que involucra a F(x) se escribe como:
( ) ( ) ∫ − −
Γ =
y y dy e y y F 0
1
1
1 β
β (Ec. 2.13)
La función anterior es una función de distribución chi cuadrada con 2β1 grados de libertad y x 2 = 2y
Esta manera de usar la función de distribución Pearson III es estrictamente válida cuando β1 = ŋ/2, donde ŋ es un entero positivo cualquiera. Si, como es común, 2β es no entero, puede tomarse como el entero más próximo o bien interpolar en la tabla B.1 del Anexo B. Cuando β < 0.3, será necesario acudir a tablas de la función de distribución de Gamma de un parámetro.
3. Distribución Lognormal
En esta función los logaritmos naturales de la variable aleatoria se distribuyen normalmente. La
función de densidad de probabilidad es:
( ) 2
ln 2 1
1 2 1
− −
Π = β
α χ
χβ χ e f (Ec. 2.14)
donde α y β son los parámetros de la distribución. Los valores de α y β son respectivamente la media y la desviación estándar de los logaritmos de la variable aleatoria. Esta función no
necesariamente es simétrica. Los valores de α y β se estiman a partir de n observaciones xi , i = 1,2,...n, como:
∑ =
= n
i
i
n 1
ln χ α (Ec. 2.15)
( ) 2 1
1
2 ln
− = ∑
=
n
i
i
n α χ
β (Ec. 2.16)
La función de distribución de probabilidad es:
( ) ∫
− −
Π =
x dx e x F
0
ln 2 1
2
1 2 1 β
α χ
χβ (Ec. 2.17)
22
Los valores de la función de distribución de probabilidad se obtienen usando la tabla B.2 del Anexo
B, donde la variable estandarizada se define como:
β α χ −
= ln z (Ec. 2.18)
B. PRUEBAS DE AJUSTE
Para poder identificar cuál de las distribuciones probabilísticas se ajusta mejor a los valores
obtenidos de cierta estación hidrométrica, se pueden hacer diversas pruebas de bondad de ajuste.
Existen muchas en la actualidad, sin embargo, se expondrán solamente dos, la Chi Cuadrado (x 2 ) y
la de KolmogorovSmirnov.
1. Prueba de Chi Cuadrado(X 2 )
Lo primero consiste en dividir los datos en un número k de intervalos de clase con el mismo tamaño. Posteriormente se calcula el parámetro D
( ) ∑ =
− = k
i i i i D
1
2 /ε ε θ (Ec. 2.19)
donde i θ es el número observado de eventos en el intervalo i y i ε es el número esperado de
eventos en el mismo intervalo.
i ε se calcula como:
( ) ( ) [ ] i i i I F S F n − = ε i = 1,2,...,k (Ec. 2.20)
donde F(Si) es la función de distribución de probabilidad en el límite superior del intervalo i, F(Ii) es la misma función en el límite inferior y n es el número de eventos. Una vez calculado el parámetro D para cada función de distribución considerada, se determina el valor de una variable aleatoria con distribución x 2 para υ = k1m grados de libertad y un nivel de significancia α, donde m es el
número de parámetros estimados a partir de los datos.
Para aceptar una función de distribución dada, se debe cumplir: D ≤ x 2 1α,k1m
El valor de x 2 1α,k1m se obtiene de tablas de la función de distribución x 2 , como la tabla B.3 del
Anexo B.
23
2. Prueba de KolmogorovSmirnov
Esta prueba consiste en comparar el máximo valor absoluto de la diferencia D entre la función de
distribución de probabilidad observada Fo(xm) y la estimada F(xm)
( ) ( ) m m F F máx D χ χ − = 0 (Ec. 2.21)
con un valor crítico “d” que depende del número de datos y el nivel de significancia seleccionado (tabla B.3 del anexo B). Si D<d, se acepta la hipótesis nula. La función de distribución de
probabilidad observada se calcula como:
( ) 1
1 0 + − = n m F m χ (Ec. 2.22)
donde m es el número de orden del dato xm en una lista de mayor a menor y n es el número total
de datos.
2.2.2 HIDRAULICA
La hidráulica es la ciencia que estudia el comportamiento de los líquidos con respecto a la presión
y al flujo de los mismos. Es un tema de especial interés para ingenieros, ya que en él se intenta
ordenar el flujo del agua para provecho y seguridad de la población humana.
Hay una gran cantidad de clasificaciones para los flujos, pero nos centraremos en las categorías
para flujo en canal abierto y que además las definiciones sean compatibles con el modelo
matemático seleccionado para el estudio del Río Jiboa.
§ Flujo unidimensional, bidimensional: El método de análisis unidimensional se aplica al flujo entre contornos que son realmente tridimensionales, entendiendo que la dimensión única
se toma sobre la línea de corriente central del flujo. Los valores medios de velocidad,
presión y elevación a través de una sección normal a esta línea de corriente se consideran
típicos del flujo en su totalidad, mientras que un flujo se considera bidimensional si todas
las líneas de corriente son curvas planas y son idénticas en una serie de planos paralelos.
§ Flujo estacionario: Es aquel que conserva constantes las propiedades de un flujo con el paso del tiempo, en cualquier punto especifico.
24
§ Flujo uniforme: En el caso de un canal abierto, el flujo uniforme significa que la sección transversal y la profundidad del agua se mantienen constantes tanto a lo largo de un cierto
tramo del canal como en el tiempo.
§ Flujo subcrítico y supercrítico: En la figura 2.1 donde se grafica la energía específica (E) con respecto a la profundidad del flujo (Y), hay dos posibles valores de y para un valor dado de E, a los que se denomina profundidades alternativas.
Las dos profundidades alternativas representan dos regímenes de flujo completamente
distintos: lento y profundo en la zona superior de la curva (subcrítico), rápido y poco
profundo en la zona inferior de la curva (supercrítico). En el punto C, para un flujo con
caudal q por unidad de anchura, E tiene un valor mínimo y el flujo en este punto se denomina flujo crítico.
Figura 2.1. Diagrama de la energía específica para un caudales de descarga constante en un canal
rectangular [Franzini, Joseph B., 1999: p.271]
En la figura anterior,
g V K 2
1 21 = y
g V K 2
2 2 2 =
Una forma conveniente para determinar el tipo de flujo consiste en que para canales anchos y
pocos profundos, se supone que el flujo central se puede considerar igual que el flujo en un canal
de anchura infinita, por lo tanto al examinar un elemento pequeño de tal flujo de anchura Δb se deduce que el área de la sección transversal del flujo es y multiplicado Δb, y que la longitud del
25
perímetro mojado es solamente Δb ya que no tiene paredes laterales, por lo que el radio hidráulico viene dado por
Rh = A/P = y Δb/ Δb = y (Ec. 2.23)
Y recordando la fórmula del número de Froude:
gy V
gR V F
h r = =
(Ec. 2.24)
El flujo es subcrítico si Fr < 1, y supercrítico si Fr > 1.
§ Flujo no uniforme o variable: En un canal abierto con una pendiente, el flujo se debe por la componente de la gravedad que es paralela a la pendiente del fondo del canal; ésta
componente es constante mientras que la fuerza de fricción aumenta con la velocidad, por
lo que al fin los dos efectos llegarán a un equilibrio y se producirá flujo uniforme. Cuando
las dos fuerzas no están equilibradas, el flujo será no uniforme.
§ Flujo gradualmente variable y rápidamente variable: Existen dos tipos de flujo no uniforme. En el primero las condiciones variables perduran sobre una distancia larga, y en el
segundo la transición se restringe a una distancia corta.
2.2.3 MODELACIÓN HIDRÁULICA
En el mercado existen diversos paquetes de programas computacionales para modelaciones de
flujos naturales o artificiales. Entre ellos existen en diversos grados de complejidad para introducir
datos, precios y disponibilidad. Si los programas tienen un alto precio, la manera de introducir los
datos es más simplificada pero se necesitan muchos datos de entrada, muchos de los cuales no se
encuentran disponibles para la cuenca por la poca información recopilada y existente de la misma.
Unos de los paquetes disponibles en el mercado son HECRAS, SWMM, HIDROLAB,
FLOWMASTER, RIVERCAD, entre otros. Muchos de estos programas están especialmente
diseñados para hidrología o hidráulica.
Se escogió entre todos ellos el programa HECRAS (Hydrologic Engineering CenterRiver Analysis
System), ya que es de fácil comprensión, gratuito y se poseía el manual del mismo. Este programa
fue desarrollado por el Centro de Ingeniería Hidrológica de la U.S. Army Corps of Engineer. La
primera versión de este programa fue creada en 1995, y desde entonces se ha actualizado en siete
versiones, hasta la versión 3.1 que es la utilizada en este estudio. Este programa está disponible al
26
público en general y puede ser obtenido gratuitamente en la página de internet
www.hec.usace.army.mil.
El programa HECRAS posee diferentes modelaciones para flujos variables o constantes en el
tiempo para canales artificiales o naturales, entre las cuales se encuentra la modelación de flujo
uniforme, flujo gradualmente variado y el modelo hidrodinámico. En el modelo de flujo uniforme, el
más simple de todos, admite que en las secciones transversales exista una conexión entre alturas
y caudales. En el modelo de flujo gradualmente variado, con caudal constante, se puede obtener
con los caudales de diferentes períodos de retorno, las diferentes alturas de inundación. Por último,
en el modelo hidrodinámico, el más complejo de todos por toda la información necesaria para
poderlo ejecutar, se puede obtener los planos de inundación y el tiempo que tarda en desalojar el
área inundada, así como incorporar otros factores que afectan el flujo, como la marea.
2.2.4 CONCEPTOS DE INGENIERÍA DE RÍOS.
“La ingeniería fluvial trata de las intervenciones humanas en los ríos para su adecuación al
aprovechamiento de los recursos o a la reducción de los riesgos de daño. Pero el río no es en sí mismo objeto de la ingeniería civil, como pueden ser una carretera o un ferrocarril. El río es un
elemento natural que recoge las aguas de una cuenca y las transporta en lámina libre hasta su
desembocadura. [Vide, 2003: p. 21].”
No existen dos ríos iguales ya que un río se desenvuelve en su clima, relieve, hidrología,
respectivos, pero sí se puede hablar de características comunes. Por lo tanto se pueden hacer
diversas clasificaciones, entre las cuales se encuentran la clasificación de acuerdo a la duración
del cauce, efímero o perenne; según el lecho por donde fluya, aluvial o de lecho rocoso; según la pendiente, ríos torrenciales y torrentes; según el contexto geográfico, río de montaña y el río de llanura.
Pero la clasificación que interesa es de acuerdo a su forma, pudiendo ser cauce trenzado o sinuoso. El cauce trenzado es muy ancho y está compuesto por una multiplicidad de cauces menores entrelazados que dejan islas (sumergibles) entre sí al unirse y separarse. Son cauces
inestables en el sentido de que una crecida puede cambiarlos considerablemente. El cauce
sinuoso o con meandros, como en el caso del Río Jiboa, es único pero forma curvas, llamados
meandros. Los meandros son una morfología dinámica en el sentido de que presentan una
evolución. En la orilla interior se depositan materiales que emergen en forma de playas. El ritmo
de la evolución de los meandros depende de la resistencia de las orillas a la erosión. En el caso de
ríos que discurren por llanos aluviales poco resistentes, donde no existe restricción a la libertad de
esta evolución, los meandros se mueven grandes distancias. Los meandros pueden ser regulares
27
o bien irregulares, es decir “deformados”, debido especialmente a la heterogeneidad en la
resistencia de las orillas. También pueden ser simples si sólo presentan una frecuencia o longitud
de onda dominante, o bien compuestos, con más de una frecuencia dominante, ver figura 2.2.
[Martín Vide, 2003: p. 28].
La mayoría de los ríos tienen un cauce limitado por unas orillas que lo separan de las llanuras de
inundación, el cual es el cauce principal, cuando por este cauce principal circula un caudal que lo
llena a rebosar, se dice que éste es el caudal formativo, dominante o efectivo de la geometría hidráulica del río (ancho, calado y forma en planta). Esto es así porque cuando el río desborda
levemente, el incremento de caudal simplemente inunda las llanuras adyacentes y deposita
sedimento en ellas, pero no cambia sustancialmente el flujo en el cauce principal.
Pero la forma y dimensiones de los causes fluviales no son solo el resultado de la interacción del
agua con los materiales sólidos del cauce. También el factor vegetación influye, y su acción se
percibe directamente en el suelo ya que las raíces de las plantas fijan el material suelto. Esta
acción de fijación ocurre en lugares como las orillas del cauce principal, las barras en el interior del
cauce o las llanuras de inundación. Por lo tanto, las secciones fluviales resultan de la interacción
del agua, los sólidos y la resistencia ofrecida por la vegetación, tanto en el sentido de resistencia
al flujo (rugosidad) como en el de resistencia frente al arrastre del material aluvial por lo tanto la
vegetación favorece a la sedimentación de partículas transportadas por el agua y así acelera los
procesos de acreción fluvial, por ejemplo en las llanuras de inundación.
La llanura es una formación geológica con sedimentos del período cuaternario, siendo sus suelos
muy variados debido al modo en que se han depositado los sedimentos. Fijando la atención en los
ríos de llanura, existen en primer lugar los depósitos de material muy fino (arcilla) en los lugares de
menor velocidad, lejos del cauce principal. En efecto, en las llanuras el proceso dominante es la
sedimentación; la cota de la llanura tiende a crecer y esta clase de crecimiento se llama acreción
vertical. Una avenida puede dejar un buen grosor de material fino sobre la llanura. En segundo
lugar, existen los depósitos de acreción lateral que tienen su origen en el crecimiento de las barras
en las partes interiores de las curvas. Dada la longitud y anchura del corredor fluvial, que puede ser
barrido por los meandros en su evolución, estos depósitos pueden ocupar grandes extensiones.
Meandro simple Meandro compuesto
Figura 2.2 Vista en planta de meandros simples y compuestos
28
2.3 CONCEPTOS PARA LA METODOLOGÍA DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL
El ordenamiento territorial se encarga de planear los usos adecuados de un determinado espacio
para buscar un desarrollo óptimo y eficiente de una población. Para ello se realizan estudios sobre
los recursos naturales y las actividades económicas de la región en particular, recomendándose
así los usos más adecuados para aprovechar el espacio sin deteriorar los recursos naturales, las
áreas en las que se puede urbanizar, el tipo de desarrollo urbanístico que se puede realizar, los
servicios públicos que se deben mejorar y las áreas que se deben proteger.
Para el caso del Río Jiboa se hace uso de una metodología Italiana en la cual se delimitan zonas
con vulnerabilidades graves y moderadas en relación al riesgo por inundaciones, propuesta por el
Grupo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche del Consiglio Nazionale delle
Ricerche (GNDCICNR), o el Grupo Nacional para la Defensa del Catástrofe del Consejo de
Investigación Nacional de Italia. [López, 1999].
La aplicación de la metodología, requiere de la realización sistemática de las siguientes
actividades:
1. Recopilación de información existente
2. Estudio hidrológico para determinación de crecidas
3. Estudio Hidráulico para la delimitación de áreas inundables
4. Determinación de la vulnerabilidad.
1. Recopilación de información existente
Para un mejor conocimiento de las situaciones que caracterizan a la cuenca, se debe recopilar
toda la información de estudios previos relacionados con el tema. Se debe hacer un levantamiento
topográfico de las secciones transversales del río, en general una planimetría con la ubicación de
las secciones transversales levantadas; perfiles longitudinales del eje y de las márgenes del río en
el tramo de estudio. También es importante contar con información sobre usos de suelo,
infraestructura, cobertura vegetal, geología, red hidrográfica, delimitación de la cuenca, ubicación
de estaciones hidrométricas y pluviométricas, asentamiento y puntos cantonales.
2. Estudio Hidrológico para la determinación de crecidas de diseño.
El análisis hidrológico consistirá en la determinación de los caudales de crecida para diferentes
períodos de retorno (2, 5, 10, 25, 50 y 100 años).
29
3. Estudio Hidráulico para el mapeo de las áreas inundables.
La delimitación de las áreas inundables, se efectúa a través de un estudio hidráulico que identifique
los niveles del agua en el río, en función de diferentes períodos de retorno, y por medio del
conocimiento del relieve sobre el área afectada.
El análisis hidráulico se ejecuta en el programa HECRAS y en éste se puede modelar el flujo de
las formas siguientes:
• Un modelo de propagación monodimensional en condiciones de régimen permanente
• Un modelo hidráulico de propagación de movimiento uniformemente variado
• Un modelo hidráulico bidimensional.
Realizado lo anterior se procede a encontrar la región fluvial que son las áreas de interés de los
fenómenos hidráulicos e influenciada por las características naturalísticapaisajística cercanas al
río, esta región se puede dividir en zonas definidas según el esquema siguiente.
30
Figura 2.3 Definición de áreas de riesgo para inundación [López, 1999.]
31
Las partes que componen al esquema se presentan a continuación:
§ Cauce de crecida ordinaria: Es la parte de la región fluvial afectada por el caudal de una crecida ordinaria que puede corresponder a un período de retorno de T = 25 años.
§ Cauce de crecida Standard: Es la zona del fondo del valle reservada al libre desalojo de un caudal de crecida de referencia ó crecida Standard (Se asume que la crecida de referencia es aquella que tiene un período de retorno de 100 años). En esta región se excluye el área
sumergida que no contribuye en modo significativo al desalojo de la crecida.
§ Cauce de crecida de referencia: cauce de inundación, es decir, el área que es inundada durante el paso del caudal de crecida de referencia. Esta área sumergida que no contribuye en
modo significativo al desalojo de la crecida, en cuanto la corriente allí asume un tirante hídrico
bajo y un componente longitudinal de la velocidad moderado.
§ Crecida excepcional: Evento con un período de retorno de T = 200 años ó puede ser la crecida
histórica superior a la crecida de diseño.
El período de retorno del caudal de crecida de referencia, se fija teniendo en cuenta la situación
particular en cada caso.
En un cauce fluvial, se pueden distinguir las siguientes franjas, pero antes de delimitar las franjas,
se debe contar con lo siguiente:
1) Saber si tenemos un curso de agua de planicie ó un curso de agua aluvional (de pie de
montaña).
2) Tener las secciones transversales del río que incluyan la planicie de inundación
3) Definir el período de retorno del caudal de crecida de referencia
4) Tener los caudales para períodos de retorno de 5, 30, 100 y 200 años.
5) Obtener la superficie libre, en todas las secciones, para una crecida de referencia. (esto se
obtiene de los resultados del programa HECRAS).
6) Definir en tales secciones los limites por donde se transporta el 80% del caudal de una
crecida Standard y los diferentes limites que dependen del tirante hídrico.
7) Delimitar las diversas franjas según los siguientes criterios.
§ Franja A: Definido como el cauce de “inundación” que asegura el “libre paso” de la crecida Standard. Si además, esta franja A definida, tiene un tirante hidráulico menor de 1m, se debe
garantizar que el cauce sea capaz de transportar al menos el 80% de la crecida Standard. En
otras palabras la franja A está delimitada a la izquierda por el limite de la crecida ordinaria y a
la derecha por el punto en el terreno que delimita el paso del 80% del caudal de una crecida
standard.
32
§ Franja B: Comprende el “área inundable” para la crecida Standard, eventualmente comprende
subfranjas:
• Subfranja B1: Comprendida entre el cauce libre de crecida Standard y la línea
correspondiente a un tirante hídrico de h =90 cm con un período de retorno de T =100
años ó el limite derecho puede corresponder a un tirante hídrico de 30 cm con un
período de retorno de 30 años.
• Subfranja B2: Comprendida entre el límite de la subfranja B1 y aquella crecida con la
altura hídrica de h=30 cm con un período de retorno de 100 años.
• Subfranja B3: Comprendida entre el limite de la subfranja B2 y el máximo nivel sobre el
terreno alcanzado por una crecida de un período de retorno T=100 años.
• Franja C: Esta es la franja de la crecida excepcional, relativa a una crecida de T=200 años
o de la crecida histórica superior a la crecida de diseño.
33
3. DESCRIPCIÓN Y ESTUDIO DE LA CUENCA BAJA
3.1 DESCRIPCION DE LA CUENCA
El río Jiboa nace en las cercanías de San Rafael Cedros en una altura de 700m sobre el nivel del
mar desembocando en el Océano Pacífico, teniendo el curso principal una longitud de 61.484 km y
un área de cuenca total de 605.05 km 2 , ver figura 1.2 La subcuenca del Lago Ilopango se une con
el curso principal del río Jiboa a través de su único efluente que es el Río Desagüe. El Lago de
Ilopango es una caldera con un área de la subcuenca de 205.05 km 2 . Los principales tributarios
del río Jiboa son el río Chorrerón, que nace en el volcán de San Vicente, el río Tilapa y el río
Sepaquiapa, que nacen al sur del lago Ilopango, ver figura 3.2. La subcuenca en estudio posee un
área de 156 km 2 .
Figura 3.1 Ubicación de la zona de estudio
34
Figura 3.2 Mapa de los ríos principales tr ibutarios del Río Jiboa[SIGSNET]
35
La cuenca del Jiboa puede dividirse en tres zonas: (1) La zona del volcán de San Vicente con
grandes pendientes y suelos de gran permeabilidad, lo que reduce en gran medida la escorrentía
superficial y aumenta la infiltración; (2) La planicie la cual está provista de terrenos con pendientes
pequeñas y suelos conformados con aluviones por lo que hay gran permeabilidad originando que
la escorrentía superficial sea mínima, dándose así una escorrentía subterránea, y (3) La región
ubicada entre la planicie y los volcanes, área que posee pendientes medias, y también suelos de
baja permeabilidad lo que genera escorrentía superficial.
Figura 3.3 Mapa de pendientes en la zona de estudio [SIGSNET]
36
La escorrentía en los ríos se da mayormente durante la estación lluviosa, aunque también en
época seca corren algunos, evidenciándose la relación existente entre la escorrentía superficial y
subterránea. La mayoría de los ríos afluentes no alcanzan a desembocar en el océano,
desapareciendo al entrar a la planicie.
El río Jiboa, en su parte alta, no tiene ninguna conexión hidráulica con el acuífero debido a la
presencia de toba y otros materiales de reducida permeabilidad, sin embargo, al llegar a la altura
de la planicie, recibe aporte de las aguas subterráneas.
3.1.1 CLIMA
Como todo el país, la zona de la cuenca pertenece a la región climática de los trópicos semi
humedos.
Por su elevación sobre el nivel del mar pueden establecerse para la región cuatro zonas climáticas
según Köppen.
1. La región costera o sabana tropical caliente con elevaciones comprendidas entre 0 y 800
msnm, con temperatura media mensual entre 26 y 28ºC.
2. Sabana tropical calurosa o tierra templada que va de 800 a 1200 msnm. En esta zona se
encuentran temperaturas en la estación lluviosa de 24 a 22ºC y en la seca de 21.8 a 23.7ºC.
3. Clima tropical de las alturas en tierras templadas que va de 1200 a 1800 msnm en la falda de
la montaña (volcán de San Vicente y cerro Las Pavas); la temperatura oscila de 20ºC a 16ºC.
4. Clima tropical de las alturas en zona de tierra fría que comprende las elevaciones de 1800 a
2700 msnm. En esta zona las variaciones de temperatura son de 16 a 10ºC aunque ésta se da
en la época seca (noviembrediciembre).
El clima tiene dos época bien definidas, la lluviosa y la época seca; la primer época se da de Mayo
a Octubre y la segunda de Noviembre a Abril. La precipitación media anual de la cuenca es de
1,753 mm, siendo la máxima precipitación anual registrada de 1,936 mm en la estación de
Cojutepeque y la mínima de 1,373 mm en la estación de Ilopango (ver figura 1.1). En la época seca
sólo llueve 6% del total de la precipitación anual.
La temperatura anual varía según la elevación del terreno. En la parte baja de la cuenca en donde
se sitúa la estación del Aeropuerto Internacional, la temperatura media anual es de 26.5ºC con
37
una máxima de 39.8ºC y una mínima de 14ºC. En la estación de Ilopango, localizada en la parte
alta de la cuenca, la temperatura media anual es de 23.0ºC, con una máxima de 38.6ºC y una
mínima de 10.2ºC. La temperatura máxima se registra en los meses de marzo y abril, siendo
diciembre el mes más frío.
El área tiene una humedad media anual de 76%. La humedad es alta de mayo a noviembre y baja
de diciembre a abril, correspondiendo al patrón de temporadas de lluvias y seca.
Resumen de información climatológica de la cuenca.
Tabla 3.1 Información climatológica de la región [Plan maestro de recursos y aprovechamiento hídrico, 1980: p. 15].
Periodo Climático Estación lluviosa Estación seca
Duración MayoOctubre NoviembreAbril
Fenómenos especiales Ocurrencia de temporales con
lluvias, persistentes de 3 a 6
días; períodos máximos de
sequía de 60 días.
Ocurrencia de nortes ramales
de “Northern” que soplan
desde las montañas de
Honduras.
Precipitación Lluvia continental con máximo
en Julio y Septiembre y
temporales en Octubre y
Septiembre.
Mayoría de los días sin
precipitaciones locales de tipo
convectivo y de corta duración.
Temperatura Temperatura máxima absoluta
en el mes de mayo de 42.4 ºC
y mínima durante la noche de
15.6ºC en octubre.
Temperatura media mensual
máxima de 35ºC y 21.6ºC
mínima.
Temperatura máxima absoluta
en el mes de abril de 40.8 ºC y
mínima de 10.6ºC en el mes
de enero. Temperatura media
mensual de 36.2ºC y 19.2
como máximos y mínimos.
Humedad relativa del aire Humedad media mensual de
80% y mínima de 27.2%
Humedad media mensual de
66.5% y mínima de 17%.
38
3.1.2 GEOLOGÍA Y FISIOGRAFÍA
En la zona estudiada gobierna principalmente la planicie costera. Su característica predominante
es su topografía plana, comenzando con la curva de nivel de 100 metros sobre el nivel del mar. Su
ancho promedio es de 13.5 km y su pendiente promedio es del 3%, ver figura 3.3.
La geología del lugar es de la Formación del Bálsamo, Cuscatlán y de San Salvador. Posee en su
mayoría sedimentos volcánicos de la edad Terciaria y Cuaternaria, con depósitos de materiales
retrabajados arrastrados por el agua lluvia o por la acción del viento. En el área de estudio
predomina los aluviones intercalados con piroclastitas, piroclastitas ácidas y epiclastitas
volcánicas.
Figura 3.4 Mapas de formación y edad geológica [SIGSNET]
3.1.3 SUELOS
En la zona predominan los suelos de cenizas volcánicas del Volcán de Ilopango y los suelos
aluviales originados por éstas. Se clasifican en suelos Regosoles, Latosoles, Litosoles y aluviales.
En la zona de estudio, existe principalmente los suelos aluviales de origen volcánico los suelos
39
Regasoles, que es un suelo no consolidado, desarrollado sobre las cenizas volcánicas, con estrato
poco profundo y de muy buena permeabilidad.
Figura 3.5 Litología de la cuenca [SIGSNET]
40
3.1.4 VEGETACIÓN
En toda la cuenca existen tierras agrícolas, para plantaciones y cultivos, praderas, ya sea naturales
o artificiales y áreas forestales. En la zona estudiada existen 30 km 2 de tierras agrícolas, 18 km 2 de
praderas y solamente 6 km 2 de áreas forestales [Plan Maestro de Desarrollo Agrícola Integrado de
la Cuenca del Río Jiboa en la República de El Salvador, 1997].
Figura 3.6 Vegetación en el área de estudio
Figura 3.7 Vegetación en el área de estudio
41
3.1.5 USO DE SUELO ACTUAL
La industria predominante en la zona es la agricultura. Se cultivan especialmente la caña de
azúcar, algodón, arroz y ajonjolí. Este cambio de cultivos se debió a la reforma agraria, siendo los
nuevos cultivos producidos por corporativas y dueños de terrenos. Además se cultivan la sandía,
maíz y sorgo.
Figura 3.8 Cult ivos en la zona de estudio
42
Figura 3.9 Vegetación y uso de suelo del área de estudio [MAG]
43
Otra industria importante en la zona estudiada es la ganadería. De acuerdo a la Misión de Estudio
de JICA en 1996, existían 7500 vacunos, 14,119 avícolas y 591 otros, ya sea porcino, ovino o
caprino [Plan maestro de la cuenca del Río Jiboa, 1996,394].
Figura 3.10 Ganado en la zona de estudio
Figura 3.11 Ganado en la zona de estudio
44
La tasa de población urbana es de 30.4%, siendo 47.2% hombres y 52.8% mujeres, mientras que
la rural es de 69.6%, con 49.6% hombre y 50.4% mujeres. De esto se concluye que en su mayoría
la zona es rural, con una densidad poblacional de 229.2 personas /km 2 . [Plan maestro de la cuenca
del río Jiboa, 1997,348]. A continuación se presenta un plano de la infraestructura de mayor
importancia en la zona.
Figura 3.12 Mapa de infraestructura de la zona de estudio y ubicación de cantones [SIGSNET]
3.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
A partir de los caudales máximos instantáneos anuales provistos por El Servicio Nacional de
Estudios Territoriales (SNET) de la estación hidrométrica Montecristo ubicada dentro de la cuenca
del Río Jiboa, se hizo un análisis estadístico para obtener los caudales para períodos de retorno
determinados. Los caudales de los afluentes al río Jiboa ubicados aguas abajo de la estación
hidrométrica de Montecristo (Río Tilapa y Sepaquiapa) son obtenidos en el apartado 3.2.1.
45
Se usaron datos históricos de caudal de la estación Montecristo, los cuales cubrían desde el año
1961 hasta 1996, ocupándose solamente 20 datos. Se tuvieron que eliminar los datos de ciertos
años, ya que no presentaban suficiente confiabilidad, teniendo datos faltantes de varios meses en
el año, e inclusive para algunos años no existían datos. Esta información fue introducida al
programa estadístico SMADA para ver gráficamente qué función de distribución de probabilidad se
ajustaba mejor a los datos de caudal de la estación de Montecristo.
SMADA es un programa estadístico, en el cual se introducen los valores de caudales máximos
instantáneos, se seleccionan los períodos de retorno de interés, para este caso son 2, 5, 10, 25,
50, 100 y 200 años. Por último, se escogen las funciones de distribución de probabilidad con las
que se quiere trabajar y da como resultado las gráficas abajo mostradas.
Se obtuvieron las gráficas para las distribuciones LOGNORMAL, PEARSON TIPO III y GUMBEL,
respectivamente. En estas gráficas se representa en el eje de las ordenadas los valores de caudal,
en el eje de las abscisas la probabilidad; la curva azul (más oscura) representa los datos reales y
la línea verde (más clara) los datos de la función de distribución de probabilidad respectiva.
Figura 3.13 Gráfica de distribución LOGNORMAL
46
Figura 3.14 Gráfica de distribución PEARSON TIPO III
Figura 3.15 Gráfica de distribución GUMBEL
De las gráficas anteriores se puede observar que las tres funciones se ajustan de buena manera a
los datos reales. Sin embargo, una prueba gráfica es muy subjetiva, por lo cual se corroboran estos
resultados con pruebas de bondad de ajuste, las cuales son Chi Cuadrado y KolmogorovSmirnov.
A continuación se muestra el resumen de las pruebas de ajuste para las tres funciones de
distribución.
47
Tabla 3.2 Resumen de resultados de análisis estadístico
Funciones de diastribución Log Normal Pearson tipo III Gumbel Pruebas de bondad de ajuste Limite D Pond. Limite D Pond. Limite D Pond. CHI CUADRADO 8 grupos 11.1 6.266 3 9.49 5.663 1 11.1 5.863 2 SMIRNOV KOLMOGOROV 0.29 0.095 2 0.29 0.091 1 0.29 0.101 3 Pond: Ponderación (siendo 1 el mejor valor). SR: Se rechaza la función en la ponderación. Límite: Valor máximo permisible de los parámetros D. D: Parámetro de una respectiva función de distribución, utilizado en las pruebas de ajuste.
Del análisis realizado, se puede concluir que la función más aceptable es la Pearson tipo III, ya que
para ambas pruebas de bondad de ajuste obtuvo la mejor ponderación, aunque cabe mencionar
que las tres funciones de distribución de probabilidad pasaron satisfactoriamente las dos pruebas
de ajuste, como puede apreciarse en la tabla 3.3. Y también se pueden revisar los cálculos en el
anexo C. El significado de estos resultados estadísticos está explicado en el apartado 2.2.1.
A continuación se presentan los caudales para los períodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50, 100 y
200 años que se obtuvieron con el programa SMADA y con la función de distribución de
probabilidad PEARSON TIPO III. Los datos introducidos al programa HECRAS son los obtenidos
con la función de distribución de probabilidad PEARSON TIPO III, ya que no se conocen los
cálculos realizados por el programa pero sí las fórmulas usadas para obtener los resultados
mediante la función de distribución.
Tabla 3.3 Caudales del programa SMADA y de la distr ibución PEARSON TIPO III
Período de retorno QSMADA QPEARSON
QSMADA QPEARSON
Porcentaje de diferencia
(%) 2 161.01 166.36 5.35 3.21 5 236.23 246.46 10.23 4.15 10 287.72 288.25 0.53 0.18 25 352.93 345.36 7.57 2.19 50 401.14 384.59 16.55 4.30 100 448.83 417.10 31.73 7.61 200 496.23 453.67 42.56 9.38
48
Tabla 3.4 Caudales introducidos al programa HECRAS
Período de retorno
QPEARSON (m 3 /s)
2 166.36 5 246.46 10 288.25 25 345.36 50 384.59 100 417.10 200 453.67
3.3 METODOLOGÍA DE REGIONALIZACIÓN
Las cuencas de los ríos Tilapa y Sepaquiapa no poseen una estación hidrométrica que monitoree
su comportamiento, por lo que no se puede tener una serie histórica de caudales máximos. Por lo
anterior, los caudales deben ser generados a través de métodos indirectos. En el presente trabajo
se aplicará la metodología desarrollada por SNET [Adriana Erazo, 2004].
La regionalización de caudales máximos se hizo para todo El Salvador, para los períodos de
retorno de 5, 10, 15, 20, 25, 50 y 100 años.
Estas regionalizaciones consisten en una serie de ecuaciones y factores de ajuste, que de una
forma sencilla permiten estimar los caudales. La metodología de regionalización de caudales
máximos permite el cálculo de caudales máximos en cualquier cuenca que no tenga estación
hidrométrica, ya que establece relaciones entre las características fisiográficas de las cuencas y los
caudales máximos.
Para aplicar el método de Índice de Creciente, para estimación de caudales máximos en cualquier
punto del país, se hace el siguiente procedimiento:
a. Ubicar la cuenca a la que se le quieren estimar los caudales en la correspondiente región
hidrológica homogénea, ver tabla 3.5 ó la figura 3.16.
b. Luego, se determina el caudal con un período de retorno de 2.33 años según la tabla 3.6; en
donde las ecuaciones están en función del área de la cuenca, dato que se introduce en las
ecuaciones con las unidades en Km 2 .
c. Por último el caudal anterior se multiplica por los factores de ajuste para los diferentes períodos
de retorno según la tabla 3.7.
49
Tabla 3.5. Regiones hidrológicamente homogéneas delimitadas [SNET, 2004].
Región
Hidrológicamente
Homogénea
Región Hidrográfica o Cuencas
1 Cuenca río Paz, Región Hidrográfica Cara Sucia – San Pedro, Región
Hidrográfica Sonsonate – San Pedro
2 Región Hidrográfica Comalapa – Mandinga, Región Hidrográfica Jiboa
2b Canal Principal del río Jiboa
3 Río Grande de San Miguel, Goascorán, Sirama
3b Canal principal del río Grande de San Miguel aguas abajo de la Laguna de
Olomega
4 Cuencas de Metapán, Angue, Guajoyo
5 Cuencas de Mojaflores, Metayate, Tamulasco, Grande de Chalatenango,
Sumpul, Torola
6 Cuencas de los ríos Sucio, Suquiapa y Acelhuate
7 Cuencas de los ríos Quezalapa, Copinolapa, Titihuapa, Acahuapa, Jiotique
8 Canal principal del río Lempa
50
Figura 3.16 Mapa de regiones hidrologicamente homogéneas [SNET, 2004]
Tabla 3.6 Factor de ajuste para el cálculo de caudales máximos [SNET, 2004]
REGION PR
1 2 2b 3 3b 4 5 6 7 8
5 1.64 1.50 1.39 1.40 1.54 1.50 1.51 1.42 1.38 1.40
10 2.28 1.96 1.73 1.74 2.05 1.96 1.99 1.79 1.71 1.75
15 2.68 2.24 1.93 1.94 2.36 2.24 2.28 2.01 1.90 1.96
20 2.98 2.45 2.07 2.09 2.60 2.44 2.49 2.17 2.04 2.11
25 3.23 2.61 2.18 2.20 2.79 2.61 2.66 2.30 2.15 2.22
50 4.05 3.14 2.54 2.57 3.41 3.13 3.22 2.71 2.49 2.59
100 4.96 3.71 2.90 2.94 4.08 3.70 3.81 3.14 2.84 2.98
51
Tabla 3.7. Ecuaciones de relación entre el valor medio de los caudales máximos Q2.33 y el área de la cuenca
[SNET, 2004].
Región Ecuación
1 Q 2.33 = 0.6839 * A + 72.986
2 Q 2.33 = 2.1408 * A – 71.75
2b Q 2.33 = 0.9257 * A – 172.78
3 Q 2.33 = 0.5871 * A + 198.91
3b Q 2.33 = 0.0701 * A + 122.32
4 Q 2.33 = 0.6758 * A + 53.357
5 Q 2.33 = 0.0008 * A 2 + 1.6108 * A + 4.2165
6 Q 2.33 = 0.3519 * A + 53.544
7 Q 2.33 = 0.4864 * A 1..107
8 Q 2.33 = 5E06 * A 2 + 0.3154 * A + 205.28
Finalmente en la tabla 3.9 se presentan los caudales que servirán como datos de entrada en la
modelación hidráulica del río Jiboa tanto los generados aguas arriba de la estación hidrométrica
Montecristo como los generados por los afluentes al río Jiboa aguas abajo de la estación
mencionada anteriormente. El cálculo de los caudales para el Río Tilapa y Sepaquiapa se puede
revisar en el anexo C.
Tabla 3.8 Caudales introducidos al programa HECRAS
Período de retorno
Q Montecristo (m 3 /s) Q Tilapa (m 3 /s) Q Montecristo + Q Tilapa (m 3 /s)
Q Sepaquiapa (m 3 /s)
Q M+T + QSepaquiapa
(m 3 /s) 2 166.36 20.65 187.01 66.55 253.56 5 246.46 30.97 277.43 99.82 377.25 10 288.25 40.74 328.99 130.43 459.42 25 345.36 53.89 399.25 173.68 572.93 50 384.59 64.83 449.42 208.95 658.37 100 417.10 76.60 493.70 246.88 740.58
52
3.4 TOPOGRAFÍA
La topografía es la ciencia que estudia los procedimientos para obtener y determinar las posiciones
de los puntos sobre la superficie de la Tierra. De esta manera, una vez obtenidos los datos de
caudales para diferentes períodos de retorno, se deben obtener los datos topográficos para el río
en el área estudiada. Estos datos incluyen la obtención de varias secciones transversales y el perfil
del mismo.
El levantamiento topográfico del cauce del río consiste en seleccionar las estaciones, la medición
de ángulos y distancias entre ellos y ubicar los puntos que mejor describen dichas secciones. Es
importante la selección de la ubicación de la estación, ya que se debe de poder observar la mayor
cantidad de puntos de interés, como además tener suficiente visibilidad para el siguiente
estacionamiento.
3.4.1 METODOLOGÍA
A. VISITAS DE CAMPO
Para la medición topográfica del cauce del río, se realizaron varias visitas de reconocimiento. En
las dos primeras visitas, se recorrieron las zonas frecuentemente afectadas por inundaciones,
como el Cantón San Marcelino, El Achiotal, Las Isletas y El Porvenir, donde se entrevistó a varias
personas para indagar sobre las áreas afectadas de las comunidades. Se contactó principalmente
a los líderes de las comunidades, quienes definieron dichas áreas y cómo manejaban estas
situaciones. En la tercera visita, se realizó un recorrido a pie del cauce del río, desde la
intersección de la Carretera El Litoral con el río hasta su desembocadura en el Océano Pacífico,
donde se tomó nota de las condiciones de la zona, encontrando algunos accesos de vehículo de
difícil recorrido. Durante las tres visitas, se tomaron fotografías y se realizaron esquemas para
facilitar el trabajo de medición.
Con la información obtenida de estas visitas e información recolectada se decidió dividir el estudio
topográfico en tres partes, ver figura 3.21. Se comenzó el estudio en la estación hidrométrica
Montecristo mediante el uso de equipo de posicionamiento global(GPS), ya que este primer tramo
no es susceptible a inundaciones y sólo se requería la sección en la estación para calibrar el
modelo hidráulico. Luego, se realizó el estudio topográfico con equipo de estación total desde la
intersección del Río Jiboa con la Carretera El Litoral hasta el Cantón Las Isletas. Por último, se
hizo el recorrido desde el Cantón Las Isletas hasta la desembocadura con el mar con equipo de
GPS, debido a que el río en esa zona no es estable, sino que cambia constantemente, pudiendo
tener un desplazamiento hasta de un kilómetro. Esta información se corroboró con las personas
53
que viven en la zona y en estudios previos realizados, tal como se muestra en el plano de cambios
de curso de la Río Jiboa realizado para el Plan Maestro de Desarrollo Agrícola Integrado de la
Cuenca del Río Jiboa en la República de El Salvador, ver figura 3.18.
Como se explicó anteriormente, el Río Jiboa es un río de cauce sinuoso o con meandros, siendo
estos meandros los que se mueven constantemente. Esto normalmente ocurre por la poca
resistencia a la erosión que presentan las orillas del cauce, lo cual se puede dar por dos casos:
• La geología es muy joven, siendo el terreno propicio para que el río cambie de posiciones
porque es relativamente blando en comparación con terrenos más consolidados.
• Las orillas están muchas veces formadas por el mismo sedimento (arena) que el cauce
deposita. El mismo cambio de posición causa que lo que el río deposita se convierta en un
futuro en las orillas del mismo.
Otro factor que puede afectar es el desalojo desordenado de arena en un tramo aproximado de 2
kilómetros, en las zonas cercanas al Cantón El Pedregal y Cantón Las Isletas, pudiéndose
observar en la figura 3.12. Este desalojo no permite que los sedimentos se vayan depositando en
la zona, sino que obligan al río a excavar constantemente y buscar otras zonas de desalojo de sus
aguas. Además, la presencia de actividades humanas en el lecho del río muestra la vulnerabilidad
de estas personas ante crecidas repentinas.
54
Figura 3.17 Desalojo desordenado de arena del lecho del río
55
Figura 3.18 Cambios de cauce del Río Jiboa [Plan Maestro de Desarrollo Agrícola Integrado de la Cuenca del Río Jiboa en la República de El Salvador,1997.]
56
B. MEDICIÓN TOPOGRÁFICA
El levantamiento realizado con equipo de estación total se usó el método de la poligonal abierta, ya
que resultaba ser la más conveniente por su exactitud y tiempo de ejecución. Con este método se
construye una poligonal, o una serie de puntos relacionados entre sí por ángulos y distancias. A
los puntos de la poligonal abierta se le llaman estaciones, y de estos puntos se toman los de las
secciones transversales del río mediante el método de radiación. Este consiste en tomar los
ángulos y distancias de todos los puntos que se quieran situar a partir de una estación de la
poligonal. Con el siguiente esquema se muestra el funcionamiento de ambos métodos.
RIO RADIACIONES
ESTACIONES
Figura 3.19 Métodos de poligonal abierta y radiación
Las secciones transversales del río se tomaron convenientemente dependiendo de donde existían
cambios en dirección, ensanchamiento, etc. La visibilidad fue uno de los aspectos más importante,
ya que el río poseía muchas curvas, dificultando la selección de la ubicación de las estaciones. En
total, se tomaron veintinueve secciones del río con la estación total, en un tramo de
aproximadamente de 9.1 kilómetros.
Para el tramo realizado con el equipo con Sistema de Posicionamiento Global o GPS, se hizo
tomando los puntos de interés directamente con el equipo. Sin embargo, primero se calibró el
altímetro de este aparato, mediante un banco de marca adquirido en el Centro Nacional de
Registros (CNR), localizado cerca de la zona de interés. Para poder verificar las coordenadas
57
tomadas con este equipo se tomaron puntos ubicados previamente con la estación total. El tramo
medido utilizando GPS fue de aproximadamente 5.35 kilómetros.
Para obtener todos estos datos, se requirió de 6 días, de los cuales 5 fueron dedicados a
mediciones con la estación total y el último con GPS (revisar los datos obtenidos en estos equipos
en el Anexo D).
Por último, se requirió la sección transversal del río en la estación hidrométrica de Montecristo
para poder calibrar los resultados proporcionados por el programa HECRAS. La sección en este
lugar se obtuvo por medio de cinta métrica y un estadal de topografía, ya que era solamente una
sección la que se iba a tomar. Para poder ubicar la estación se utilizó un aparato GPS, con el cual
se ubicó y tomó la altura de la estación.
Es importante hacer notar que los datos de las áreas inundadas de las secciones se obtuvieron de
diversas maneras, ya que muy raras veces se podían obtener mediante el uso de la estación total
por ser áreas demasiado amplias y no proveer suficiente visibilidad. De esta manera, se obtuvieron
estos datos mediante el uso del GPS y por medio del uso de cuadrantes a escala 1:25,000.
3.4.2 EQUIPO
El equipo utilizado para el levantamiento fue una estación total marca LEICA TC605 y dos
extensiones con prisma. Este equipo tiene la ventaja que almacena todos los datos digitalmente
para luego poder procesar la información por medio de programas computacionales. Esta estación
total da un error en sus medidas de aproximadamente 3 milímetros, de acuerdo al manual provisto
por la compañía fabricante.
58
Fig. 3.20 Toma de datos con estación total
El GPS utilizado fue un ETREX Summit de la compañía Garmin. Este GPS posee un altímetro y
compás electrónico. El error que da en planimetría es de aproximadamente 5 metros, mientras que
en altura, da un error de 1 metro.
3.4.3 RESULTADOS
A continuación se presentan los planos de las secciones que se tomaron en la cuenca estudiada.
59
Fig. 3.21 Resultados de estudio topográfico
60
61
4. MODELACIÓN HIDRÁULICA
En el presente capítulo se presenta la modelación hidráulica del tramo en estudio del Río Jiboa,
desde el Puente sobre la Carretera El Litoral hasta la desembocadura en el Océano Pacífico. Este
análisis se realizó por medio del programa HECRAS, con los datos proporcionados del análisis
estadístico de caudales y el estudio topográfico de la cuenca descritos en el capítulo 3.
Para los fines del estudio, se utilizó el modelo de flujo gradualmente variado con caudal constante,
ya que no se posee la suficiente información para hacer un modelo hidrodinámico, dejándose este
modelo para futuras investigaciones. Con el modelo seleccionado, se pueden obtener los niveles a
los cuales llega la superficie del flujo en las secciones transversales del río, así como las
velocidades y el perfil del río para el caudal de diseño escogido.
4.1 INTRODUCCIÓN DE DATOS
El programa organiza la información en proyectos, los cuales están compuestos por archivos de
datos asociados con un río en particular. Esto datos son geométricos, topográficos e hidrológicos.
En un proyecto pueden existir diversas combinaciones de datos geométricos e hidrológicos. Una
vez introducidos los datos, se pueden variar estos datos para contemplar y estudiar diferentes
situaciones y condiciones.
Para comenzar un proyecto, lo primero que se debe hacer es introducir los datos geométricos
necesarios, obtenidos con los estudios topográficos. Como primer paso se debe introducir un
esquema del río , ya sea dibujando el río con todos sus afluentes o proporcionando las
coordenadas xy del mismo, ver figura 4.1.
62
Figura 4.1 Introducción de esquema del río
Una vez dibujado el río se introducen las secciones transversales. Como se puede observar en la
figura 4.2, se deben introducir las coordenadas, la distancia que hay entre la que se introduce y la
siguiente y los valores de rugosidad de Manning para poder calcular la pérdida de energía.
63
Figura 4.2 Pantalla en HECRAS para introducir las secciones transversales del río
Los valores de coeficiente de rugosidad de Manning (n) se revisaron en la tabla siguiente, donde se indican diferentes valores para canales naturales y artificiales. Para los canales naturales se
dan valores diferentes para el canal principal y flujos en planicies.
64
Tabla 4.1 Tabla de Coeficiente de Rugosidad, N de Manning [ Chow,1994:110111]
CANALES NATURALES Mínimo Normal Máximo 1. Canal Principal
a. Limpio, recto, lleno, son corrientes o huecos 0.025 0.030 0.033 b. Igual que arriba pero con más piedras y algas 0.030 0.035 0.040 c. Limpio, con curvas, algunos hoyos y bancos de arena 0.033 0.040 0.045 d. Igual que arriba pero con más piedras y algas 0.035 0.045 0.050 e. Igual que arriba pero con las secciones aguas abajo 0.040 0.048 0.055 f. Igual que "d" pero con menos piedras 0.045 0.050 0.060 g. Canales lentos, con algas y hoyos grandes 0.050 0.070 0.080 h. Canales con bastantes algas, hoyos profundos o ríos 0.070 0.100 0.150
2. Flujos en áreas de inundación a. Pasto sin troncos
1. Grama corta 0.025 0.030 0.035 2. Grama larga 0.030 0.035 0.050
b. Áreas cultivadas 1. Sin cosecha 0.020 0.030 0.040 2. Cosecha madura en filas 0.025 0.035 0.045 3. Cosecha madura en campos abiertos 0.030 0.040 0.050
c. Troncos 1. Troncos dispersos, pasto espeso 0.035 0.050 0.070 2. Troncos y árboles escasos en invierno 0.035 0.050 0.060 3. Tronos y árboles escasos en verano 0.040 0.060 0.080 4. Troncos, árboles medio a abundante invierno 0.045 0.070 0.011 5. Troncos y árboles de medio a abundante en
verano 0.070 0.100 0.160
d. Árboles 1. Terreno libre con árboles sin retoño 0.030 0.040 0.050 2. Igual que arriba pero con bastantes retoños 0.050 0.060 0.080 3. Bosque espeso, poco árboles caídos, pocos 0.080 0.100 0.120 4. Igual que arriba pero con flujo en las ramas 0.100 0.120 0.160 5. Mimbrera densa, verano, recto 0.110 0.150 0.200
Para terminar de introducir los datos geométricos, se incluye el puente sobre la Carretera El
Litoral. Esto se hace en la pantalla Bridge/Culvert que se encuentra en la página principal de
los datos geométricos. En esta pantalla, se introduce la geometría y ubicación del puente,
como se observa en la siguiente figura.
65
Figura 4.3 Introducción de puente a HECRAS
Una vez introducidos todos los datos geométricos se pueden introducir los datos de flujo, tanto
para el río principal como para sus tributarios. Como se dijo anteriormente, se utilizará el
modelo de flujo gradualmente variado con caudal constante, por lo cual se escoge hacer un
análisis de flujo permanente, o steady flow data. En esta pantalla se introducen los valores de
caudales obtenidos del análisis estadístico y los valores de límites necesarios para que el
programa comience a hacer los cálculos. Estos límites pueden ser la altura crítica, un nivel
conocido, la pendiente de energía, entre otros. Para este estudio se seleccionó la altura crítica
como el límite, con excepción de la última sección. Esta última sección fue introducida con una
66
altura conocida de marea para tomar en consideración el efecto de ésta en el río. Se le puso
una altura conocida de 5 metros sobre el nivel del mar, ya que se le introdujo también de 3
metros pero no se observaron cambios considerables entre los resultados de las dos alturas de
marea. A continuación las pantallas para introducir los valores de caudales.
Figura 4.4 Introducción de caudales en HECRAS
Figura 4.5 Introducción de altura de marea conocida en HECRAS
67
Una vez introducidos los datos de caudal y geométricos, se puede crear un plan o escenario
para correr el programa. Al crear un plan, se escoge el archivo geométrico y de caudales que
se desea combinar. De esta manera se pueden tener varios planes para el mismo proyecto,
pudiendo variar los diferentes factores para analizar la zona estudiada. Además, se escoge el
régimen del flujo, si en subcrítico o supercrítico. Para este estudio, se escoge el flujo subcrítico.
Figura 4.6 Pantalla de HECRAS para correr un análisis de flujo estático
Los resultados obtenidos al correr el programa son los niveles de la superficie de agua para los
diferentes caudales, las velocidades del flujo, las pérdidas de energía, entre otros. Esta
información se puede ver en forma de tablas o gráficas.
68
Figura 4.7 Vista de resultados gráficos en HECRAS
Figura 4.8 Tabla de resultados proporcionada por HECRAS
69
CALIBRACIÓN DEL MODELO
Para validar los resultados obtenidos d la modelación hidráulica, se calibró el modelo con datos de
la estación hidrométrica Montecristo. Esto se logró mediante una ecuación que relacionaba altura
con caudal, ecuación que fue provista por Servicio Nacional de Estudios Territoriales (SNET):
( ) A H B C Q + = * (Ec. 4.1)
Donde:
Q : caudal en m 3 /s
C : constante = 30.792
H : Altura de nivel de agua
A : constante = 0.2569
B : constante = 2.027
Es importante hacer notar que esta ecuación es válida solamente para la estación hidrométrica de
Montecristo y para valores de altura de agua entre 0.43 y 2.58 metros. Por la razón anterior, se usó
la fórmula sólo para calibrar los períodos de retorno de 2 y 5 años, ya que para período de retorno
mayores, las alturas eran superiores a estas permitidas. A continuación
Tabla 4.2 Resultados de calibración del modelo
PR Hf (m) Hp (m) 2 2.30 2.58 5 2.79 3.09 10 3.30 25 3.59 50 3.76 100 3.89
Donde:
PR : Período de retorno, en años
Hf : Altura del nivel de agua en estación Montecristo de acuerdo a fórmula proporcionada por
SNET
Hp : Altura del nivel de agua en estación Montecristo obtenida de programa HECRAS
Para la calibración del modelo para los períodos de retorno de 2 a 5 años, se modificaban los
valores de n de Manning, ya que al principio se usaron los valores proporcionados en la tabla 4.1 como normal. Estos valores se incrementaron y disminuyeron, según las condiciones de campo,
pero permaneciendo en los rangos establecidos por la tabla como máximos y mínimos.
70
Los valores obtenidos proponen una diferencia menor a 50 centímetros, lo cual para fines de este
estudio, se considera satisfactorio.
Para la calibración de los períodos de retorno mayores, especialmente el de 100 años, se usaron
las niveles de altura proporcionadas por las personas de la zona, según sus experiencias y datos
históricos. Se entrevistó a personas que habitaban en los cantones El Pedregal, San Felipe, Las
Isletas, El Achiotal y San Marcelino. Entre las personas entrevistadas se encontraba el presidente
de la comunidad del Cantón El Achiotal, Sr. Luis Hernández, y el encargado de la Casa de la
Cultura del Cantón Las Isletas, Sr. Cristián Vásquez. Sin embargo, en algunos lugares de la
modelación hidráulica no se alcanzó este nivel, pudiendo ser por las simplificaciones que se han
hecho en el trabajo, como no incluir la precipitación local.
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS HIDRÁULICOS
A continuación se presenta una tabla resumen de los resultados proporcionados por HECRAS.
71
Tabla 4.3 Resumen de resultados
UBICACIÓN ESTACION DE RIO
NIVEL DEL AGUA MAX
ANCHO N Manning Izquierda
N Manning Centro
N Manning Derecha
38 3.89 38.59 0.025 0.033 0.035 37 3.32 35.73 0.025 0.030 0.025
ANTE
S DEL
RIO
TILA
PA
36 6.03 47.47 0.025 0.030 0.025 35.5 6.34 111.22 0.030 0.035 0.030 35 3.37 158.68 0.030 0.035 0.030 34 3.22 292.80 0.030 0.040 0.035 33 2.52 311.63 0.030 0.035 0.030 32 2.82 231.90 0.030 0.040 0.030 31 2.40 345.54 0.030 0.040 0.030 30 3.07 592.54 0.030 0.040 0.030 29 3.17 413.19 0.030 0.040 0.030 28 3.02 252.47 0.030 0.035 0.030 27 3.61 165.77 0.030 0.040 0.030 26 3.89 128.71 0.030 0.040 0.030
ENTR
E EL RIO TILAPA
Y EL RIO
SEPAQUIAPA
25 3.95 242.68 0.035 0.040 0.035 24 4.15 377.24 0.030 0.040 0.030 23 3.36 334.00 0.035 0.040 0.025 22 2.98 574.10 0.035 0.040 0.030 21 3.37 317.80 0.035 0.040 0.030 20 3.10 548.60 0.030 0.040 0.035 19 2.90 879.45 0.030 0.040 0.040 18 2.83 546.20 0.030 0.040 0.035 17 3.00 766.69 0.030 0.040 0.035 16 2.89 468.84 0.030 0.040 0.030 15 2.77 789.20 0.035 0.033 0.030 14 3.20 301.33 0.035 0.033 0.030 13 2.90 366.46 0.030 0.040 0.030 12 2.57 773.89 0.030 0.040 0.035 11 3.06 539.39 0.030 0.040 0.030 10 3.23 398.16 0.030 0.035 0.030 9 2.55 223.30 0.030 0.035 0.030 8 2.70 404.50 0.025 0.033 0.025 7 2.80 590.00 0.025 0.033 0.025 6 2.70 232.10 0.030 0.040 0.030
5.5 3.36 310.31 0.030 0.040 0.030 5 2.90 449.20 0.030 0.045 0.035
4.5 3.17 544.00 0.030 0.045 0.035 4 3.14 545.30 0.030 0.045 0.030
DESPUES DEL RIO SEP
AQUIAPA
3 2.00 488.10 0.030 0.045 0.030 PROMEDIOS 3.24 388.13 0.030 0.038 0.031 MAXIMO 6.34 879.45 0.035 0.045 0.040 MINIMO 2.00 35.73 0.025 0.030 0.025
Donde PR = Período de Retorno
72
De los resultados anteriores se puede hacer el siguiente análisis:
§ El ancho promedio que alcanza el cauce del río para un período de retorno de 100 años es
de 388.13m, con un máximo de 879.45m (en la parte central de la zona estudiada) y un
mínimo de 35.73m (al comienzo de la zona estudiada)
§ Los mayores anchos se obtienen en la parte central de la zona de estudio, pudiéndose
deber a la geología de la zona o al mismo dinamismo del río.
§ Las primeras cuatro secciones pertenecen todavía a una zona montañosa, teniendo un
caudal más encausado. Esto hace que no sea muy ancho el cauce pero que tenga en unas
secciones una profundad considerable, llegando inclusive a tener el valor máximo para la
profundidad del río (6.34m).
§ A medida que el río se acerca más a la costa, el valor de n de Manning para el lecho del río va incrementando, debiéndose al aumento en vegetación dentro del río, volviéndose un
poco pantanoso en algunas partes.
73
5. ORDENAMIENTO TERRITORIAL
En general, la ejecución de obras físicas (bordas, drenajes superficiales etc.) junto con la
implementación de medidas no estructurales como son los planes de ordenamiento territorial y el
manejo de la cuenca alta, ayudan a minimizar y en muchos casos a evitar pérdidas y daños, por lo
que la delimitación de áreas de riesgo y el establecimiento de las condiciones de desequilibrio
juegan un papel importante en la planificación de las medidas preventivas o correctivas a
implementar en la zona.
En este documento el ordenamiento territorial se enfocará en ser una guía para un desarrollo
ordenado en las zonas susceptibles a la inundación. Para lograr esto se delimitaron las áreas de
riesgo hidráulico y su vulnerabilidad a las inundaciones.
Habiéndose obtenido los resultados de la modelación hidráulica del río con diferentes períodos de
retorno para delimitar las zonas afectadas por las diferentes crecidas, se puede aplicar la
metodología.
5.1 APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA
La meta de este análisis se enfoca en determinar las condiciones actuales de vulnerabilidad en las
zonas que se ven afectadas por la inundaciones debido al desbordamiento del Río Jiboa,
ocasionado por eventos hidrometeorológicos con diferentes períodos de retorno y por la influencia
de la marea.
Los períodos de retorno seleccionados son de 5, 25 y 100 años, aunando un nivel de marea de 5.0
metros sobre el nivel medio del mar; esta última consideración se hizo debido a que la zona de
estudio es una planicie costera. Por lo tanto, se pone en clara evidencia la influencia de la marea
cuando ocurren eventos hidrometeorológicos extremos.
Los pasos efectuados para esta metodología son los siguientes:
1. Definición de conceptos de crecidas y franjas fluviales, se puede encontrar en el apartado
2.3
2. Elaboración de mapas de delimitación de áreas inundadas, ver figura 5.2. Estos mapas se
elaboraron a partir de un análisis estadístico, en el cual se utilizaron una serie de caudales
máximos instantáneos de la estación hidrométrica de Montecristo. Además, se utilizó el
método de regiones hidrológicamente homogéneas para determinar los caudales
producidos por afluentes al Río Jiboa en secciones aguas abajo de la de Montecristo,
74
determinando de esta manera los diferentes niveles de crecida para sus respectivos
períodos de retorno.
En la tabla siguiente se detallan la clasificación de crecidas.
Tabla 5.1 Análisis de Crecidas Máximas en Estación Montecristo
ESTACION TIPO DE CRECIDA
PERIODO DE RETORNO
Q máximo (m3/s)
Ordinaria 5 246.46 Standard 25 345.36
#38 Estación
Montecristo Referencia 100 417.10 Ordinaria 5 277.43 Standard 25 399.25
#35.5 Aguas abajo del Río Tilapa Referencia 100 493.70
Ordinaria 5 377.25 Standard 25 573.92
#24 Aguas abajo del Río Sepaquiapa Referencia 100 740.58
3. Superponer los mapas de áreas de inundación, uso de suelos, cultivos, infraestructura
(caminos, puntos cantonales) y asentamientos.
4. Identificar la vulnerabilidad utilizando los mapas del apartado anterior y ocupando los
criterios de nivel de desequilibrio de la figura 5.1.
Desequilibrio moderado: Cuando estén inundadas áreas de uso agrícola no compatible con el
agua, para eventos con un PR de 5 años; cuando viviendas distribuidas queden delimitadas entre
eventos con un PR de 5 años con su nivel máximo y con uno de 25 años con su nivel hídrico
máximo alcanzado; cuando núcleos urbanos estén asociados a eventos con un PR de 25 años con
su nivel máximo y con uno de 100 años con su nivel hídrico máximo alcanzado.
Desequilibrio grave: Aquellas zonas con viviendas distribuidas abarcadas por un evento con
PR de 5 años; también ocurre cuando núcleos urbanos queden delimitadas entre eventos con un
PR de 5 años con su nivel hídrico máximo y con uno de 25 años con su nivel hídrico máximo
alcanzado.
Desequilibrio gravísimo: Aquellas áreas en los que los núcleos urbanos son abarcados por
eventos con un período de retorno de 5 años.
Algunos criterios extras se presentan a continuación:
§ Cultivos de uso agrícola compatible (el daño a que se inunden no es significativo).
§ Uso agrícola no compatible (el daño a que se inunden es muy significativo).
75
Figura 5.1 Esquema de metodología de Ordenamiento Territorial Modificada
Tabla 5.2 Analogía entre los términos del esquema y los del plano
Esquema de la metodología de ordenamiento
territorial Italiana Figura de áreas inundadas
Áreas libres y de uso agrícola compatible Cultivos como el arroz, caña de azúcar, pasto.
Áreas de uso agrícola Cultivos como el algodón, maíz.
Infraestructura y viviendas distribuidas Asentamientos
Centros y núcleos urbanos Puntos cantonales y zona franca.
Los motivos por los cuales se modificó la metodología Italiana son:
§ Hay que hacer hincapié que se modificó la metodología italiana para simplificarla y estas
modificaciones solamente son válidas para la cuenca del Río Jiboa, ya que se han hecho
acorde a las características físicas y sociales propias de la zona.
§ No se consideró trabajar con la altura hídrica porque con el modelo hidráulico unidimensional
que se usó, no se logra conocer el tiempo de permanencia del agua en las áreas inundadas
76
sino solamente la altura hídrica en el instante que pasa la crecida; si se desea considerar esta
altura hídrica se debe trabajar con un modelo bidimensional.
§ Para eventos con períodos de retorno de 5 años en la cuenca del Río Jiboa se inunda una
considerable cantidad de cultivos, ya sean compatibles o no con las inundaciones, mientras
que en la metodología Italiana las áreas libres y de uso agrícola compatible no se ven
afectadas por los anteriores períodos de retorno.
§ Una razón por la que se trabajó con un PR de 100 años es que si se tienen registros de
eventos con este PR, como el evento en 1934 visualizado en la figura 1.4.
§ No se consideró un período de retorno de 200 años porque no se tienen suficientes datos para
hacer una estimación de caudales por métodos estadísticos y obtener resultados confiables, ya
que se considera que el máximo periodo de retorno que se puede calcular mediante métodos
estadísticos equivale a multiplicar la cantidad de años de registros por un factor de 3, así:
PRmáximo = 3 x n (Ec. 5.1)
Donde n es la cantidad de años de registros.
§ Otra razón por la cual no se trabajó con PR de 200 años es debido a que un evento con este
período implicaría una zona muy extensa de inundación, área que aparte de ser afectada por el
desbordamiento del Río Jiboa, también se vería afectada por otros factores como el
desbordamiento de otros ríos cercanos.
77
Figura 5.2 Mapa de áreas de inundación.
78
5.2 VULNERABILIDAD
En el mapa de áreas vulnerables, ver figura 5.5, se resalta con un rectángulo las áreas con
asentamientos humanos y núcleos urbanos con cierto desequilibrio, consideradas como zonas
críticas.
Se puede apreciar en el plano que a lo largo del Río Jiboa y para mayor precisión en algunas
zonas de los cantones El Pedregal, Las Flores, El Achiotal, Las Isletas, El Porvenir, San Marcelino
y Las Hojas, ver delimitación de cantones en figura 5.2, los cultivos anuales como el maíz, caña de
azúcar, algodón, arroz y zonas destinadas a la producción agrícola se presumen como áreas bajo
riesgo de inundación desde eventos con períodos de retorno bajos como el de 5 años. Como es
bien sabido una inundación sobre los cultivos del maíz y el algodón representa una pérdida del
cultivo, por lo tanto posee una vulnerabilidad moderada, ver figura 5.9.
Otro lugar con vulnerabilidad moderada se presenta en el Cantón El Pedregal, donde se ven afectados por eventos con períodos de retorno mayores o iguales a 100 años, algunos
asentamientos y parte de la zona franca El Pedregal.
Por otro lado, en el Cantón El Achiotal, parte de las viviendas del núcleo urbano están dentro del
margen para un evento con período de retorno de 5 años, por lo cual está en vulnerabilidad grave. El tipo de casa afectadas se puede observar en las siguientes fotos, notándose que son
asentamientos recientes, después de los terremotos del año 2001, y pertenecen a caseríos que se
encuentran aproximadamente a 400 m del cauce principal del río.
Figura 5.3 Casa afecada por inundaciones en Cantón El Achiotal
79
Figura 5.4 Casa afecada por inundaciones en Cantón El Achiotal
A lo largo de la costa, en los cantones de Las Hojas y San Marcelino, existen asentamientos con el
riesgo de inundación para períodos de retorno de 5 años, teniendo así una vulnerabilidad grave.
Existen viviendas ubicadas dentro del cauce de las crecidas del río, generando de una forma
directa una vulnerabilidad grave. Sin embargo, por su misma naturaleza de estar aisladas no son
tomadas en cuenta a la hora del levantamiento de mapas de asentamientos o infraestructura.
Se debe hacer énfasis que las inundaciones causadas por las crecidas del Río Jiboa ocurren en el
margen derecho del río, viniendo en el sentido de aguas arriba hacia aguas abajo. Sin embargo, no
todas las inundaciones en la zona de estudio son causadas por crecidas del Río Jiboa, pudiendo
ser ocasionadas también por estancamientos de agua. Esto es producido por la falta de un
adecuado drenaje en la superficie del terreno, ya sea debido al tipo de suelo o a las bajas
pendientes. Y un nivel freático superficial contribuye a que se incremente la cantidad de agua
estancada.
En los mapas de vulnerabilidad que se presentan a continuación se delimita el área inundada
resultada de la modelación hidráulica en HECRAS para los diferentes períodos de retorno con
línea continua y se delimitan las áreas inundadas según los lugareños, en algunas regiones, con
línea segmentada.
80
Figura 5.5 Mapa de áreas vulnerables
81
Figura 5.6 Acercamiento en zona crítica de Cantón El Pedregal
82
Figura 5.7 Acercamiento en zona crítica de Cantón El Achiotal
83
Figura 5.8 Acercamiento en zona crítica de Cantones Las Hojas y San Marcelino
84
Figura 5.9 Mapa de cultivos compatibles y no compatibles con las inundaciones
85
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
§ Se encontró que las poblaciones en la cuenca baja están organizados, ya que en ciertas zonas
como en Cantón Las Isletas y El Achiotal, las inundaciones resultan muy frecuentes. En varios
casos, los jefes de cantones ya están capacitados para saber responder pronta y eficazmente
ante estas situaciones. Esto facilita la implementación de una zonificación de riesgo, ya que se
está conciente del peligro y ésta sería una herramienta para reducir la vulnerabilidad.
§ La implementación de una zonificación de áreas inundables trae implícito reconocer que
existen ciertos riesgos con los cuales las personas están dispuestos a vivir, por lo que debe
saberse cómo adaptarse a los riesgos para disminuir la vulnerabilidad. Por ejemplo, en zonas
consideradas inundables, se puede tener una restricción de no construir a nivel del terreno,
sino subir éste para compensar la altura del agua de inundación. Esto es importante en nuestro
país, ya que muchas personas están dispuestas a convivir con el riesgo debido al poco terreno
disponible o los escasos recursos que poseen.
§ En el área estudiada, los asentamientos en los cantones de El Achiotal y El Pedregal
presentan una vulnerabilidad moderada, ya que poseen viviendas distribuidas que quedan
delimitadas entre los márgenes ocasionados por eventos con períodos de retorno entre 5 y 25
años y núcleos urbanos delimitados entre los márgenes de períodos de retorno entre 25 y 100
años. Por otro lado, los asentamientos en los Cantones de San Marcelino y Las Hojas son
afectados por períodos de retorno de 5 años, por lo que presentan una vulnerabilidad grave.
§ El hecho que existan áreas agrícolas no compatibles con inundaciones no significa que se
restrinja el cultivo de esa zona, ya que la inundación de ellos puede ser tratada con sistemas
de drenaje superficial o subterráneos.
§ La aplicación del programa HECRAS ha sido adecuado para obtener los niveles del agua que
alcanza el río para los diferentes períodos de retorno, ya que los datos necesarios para hacerlo
son accesibles en el país y provee de resultados satisfactorios.
§ La metodología desarrollada por el Grupo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi
Idrogeologiche del Consiglio Nazionale delle Ricerche (GNDCICNR) resulta ser una buena
guía para los resultados obtenidos, pero debe ser modificada un poco para ajustarse a las
características propias de la zona. De esta manera, siempre se debe de corroborar un modelo
propuesto por gobiernos extranjeros para sus países a la hora de aplicarlo a nuestro país, para
ajustarlo adecuadamente.
§ El área de inundación de la modelación hidráulica es menor al área de inundación propuesta
por los lugareños, en ciertas zonas como el Cantón El Achiotal. La causa de esta diferencia es
la precipitación local, ya que la evacuación de agua dejada por ésta se torna más lenta. Esto
se debe a diversos factores, como son: la pendiente baja; la geología de la zona que no
86
permite una rápida infiltración; la abundante vegetación y cultivos que obstruyen el paso del
agua; y un nivel freático superficial que contribuye al incremento de la cantidad de agua
estancada.
RECOMENDACIONES
§ El dinamismo del río puede verse afectado por diversos factores, por lo que se recomienda
que se realicen estudios de erosión, estudios de transporte de sedimentos, y se analice la
extracción de áridos en el lecho del río de manera desordenada y sin control.
§ Para obtener una mejor simulación de las áreas susceptibles a inundación y el tiempo que
toma desalojar los volúmenes excedentes, se debe aplicar un modelo hidráulico
bidimensional y mejorar la topografía mediante un modelo digital del terreno además de la
utilización de escalas menores(1:1000 ó 1:5000).
§ Para las zonas críticas a inundación, se recomienda hacer un levantamiento topográfico y
social más detallado para proponer soluciones más viables, tanto técnicamente como
socialmente.
§ Se recomienda que se elabore una ordenanza municipal para la propuesta de zonificación de
los municipio afectados por las inundaciones provocadas por las crecidas del Río Jiboa.
§ Se recomienda que se actualicen y aumente el grado de detalle a los planos usados como
referencia en este trabajo. Esto se debe, por ejemplo, a que los planos existentes de
vegetación unen varios cultivos en una misma categoría, no pudiéndose identificar los
cultivos compatibles y no compatibles a las inundaciones.
87
GLOSARIO
Área de aporte
Área que contribuye a la recolección de agua que recibe un río, la cual influye en el caudal que
éste conduce.
Avenida
Paso por tramos de un río, de caudales superiores a los normales, que dan lugar a elevaciones de
los niveles de agua.
Caudal
Volumen de agua que fluye a través de una sección transversal de un río o canal en la unidad de
tiempo.
Caudal máximo instantáneo
Mayor caudal registrado instantáneamente en un período determinado.
Crecida
Respuesta de una cuenca hidrográfica ante la ocurrencia de una precipitación que abarcó total o
parcialmente a su área de aporte.
Cuenca
Límite natural de un recurso hídrico.
Cuenca Hidrográfica
Porción de la superficie del terreno que colecta el agua lluvia y la conduce mediante una red de
drenaje hasta un punto de interés.
Estación Hidrométrica
Instalación hidráulica consistente en un conjunto de mecanismos y aparatos que registran y miden
las características de una corriente.
Estación Pluviométrica
Estación en la que sólo se realizan observaciones acerca de la precipitación.
88
Hidrometeorología
Es el estudio de la meteorología aplicada a los parámetros hídricos. La teoría hidrometeorológica
en general comprende la observación, procesamiento y análisis del comportamiento de los
elementos hídricos, fundamentalmente las descargas de los ríos y los volúmenes almacenados en
reservorios y lagunas; y de los elementos meteorológicos, fundamentalmente la precipitación
pluvial.
Inundación
Condición temporaria de ocupación parcial o completa de tierras generalmente secas por parte del
agua proveniente del desborde de un río o arroyo, y/o la acumulación inusual de agua desde
cualquier fuente.
Periodo de retorno
Es el intervalo medio expresado en años en el que un valor extremo alcanza o supera al valor "x",
al menos una sola vez.
Suelos Aluviales
Suelos de origen fluvial, poco evolucionados aunque profundos.
Suelos Latosoles
Fases de cenizas volcánicas profundos y ondulados a alomadas, con un potencil agrícola alto.
Suelos Litosoles
Fases de tobas consolidadas, onduladas a fuertemente alomadas, con un potencial agrícola
moderado.
Suelos Regasoles
Es un suelo no consolidados, desarrollado sobre las cenizas volcánicas, con estrato poco profundo
y de muy buena permeabilidad con un potencial agrícola alto.
89
BIBLIOGRAFÍA
§ Libros de texto
Aparicio Mijares, F. [2001] Fundamentos de Hidrología de Superficie. Editorial Limusa Noriega
Editores S.A. México D.F. 10ª Edición.
Chanson, Hubert [2002] Hidráulica del Flujo en Canales Abiertos. McGraw Hill, Bogotá, Colombia,
1 a traducción.
Chow, Ven Te [1994] Hidráulica de Canales Abiertos. Mc GrawHill, Bogotá, Colombia.
Franzini, Joseph B., E. John Finnemore [1999] Mecánica de Fluidos con Aplicaciones en
Ingeniería. McGraw Hill, Madrid, España. 9ª Edición.
Hernández Salguero, José [2002] Elementos de Probabilidad y Estadística. UCA Editores, San
Salvador, El Salvador, 1 a edición.
Martín Vide, Juan P. [2003] Ingeniería de Ríos. Alfaomega Grupo Editor, Barcelona, España.
§ Trabajos de graduación
Chacón, Egly, Carías, Boris y Martínez, Miguel [2004] Validación de Metodologías para el Cálculo
de Caudales Máximos en El Salvador. Trabajo de Graduación presentado para optar al grado de
ingeniero civil en la Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas”, San Salvador, El
Salvador.
Reyes Ortiz, Angel Natanael y Galdámez Martínez, Héctor Donato [2004] Modelo de Inundación
del Barrio Candelaria de San Salvador. Trabajo de Graduación presentado para optar al grado de
ingeniero civil en la Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas”, San Salvador, El
Salvador.
§ Otros documentos
Bertoni, Juan Carlos y Morelli Tucci, Carlos Eduardo [2005] Curso sobre Gestión de Inundaciones
en Áreas Urbanas, Material de Capacitación, San Salvador, El Salvador.
90
Erazo, Adriana María [2004] Regionalización de caudales máximos y medios en El Salvador.
Ministerio del Medio Ambiente y Recursos Naturales.
López Ramos, Ana Deysi. [1999] Metodología para la Delimitación de Áreas Vulnerables a Riesgo
de Inundación y su Estado de Desequilibrio. Caso de Estudio: Cuenca del Río Paz, Huracán Mitch.
Ministerio de Agricultura y Ganadería de la República de El Salvador, Universidad Degli Studi di
Padiva, Instirto Italo Latinoamericano, Padova, Italia
Mena, David. [2004] Estrategia Compartida Para el Desarrollo Nacional. Comisión Nacional de
Desarrollo de la República de El Salvador, Editorial Maya, San Salvador, El Salvador.
Plan Maestro de Desarrollo y Aprovechamiento de los Recursos Hídricos de El Salvador [1980]
Documento Básico No.1, Ministerio de Agricultura y Ganadería de la República de El Salvador, San
Salvador, El Salvador.
Plan Maestro de Desarrollo Agrícola Integrado de la Cuenca del Río Jiboa en la República de El
Salvador [1997], Ministerio de Agricultura y Ganadería de la República de El Salvador y Agencia
de Cooperación Internacional del Japón (JICA), San Salvador, El Salvador.
Servicio Nacional de Estudios Territoriales [2004]. Identificación de las Condiciones de
Desequilibrio de las Zonas Sujetas a Inundación, Parte Baja del Río Lempa, San Salvador, El
Salvador.
§ Páginas de Internet
El Diario de Hoy, El Salvador, http://www.elsalvador.com/noticias/2005/06/11/elpais/pais1.asp,
Junio 2005.
El Diario de Hoy, El Salvador, http://www.elsalvador.com/noticias/2005/07/24/nacional/nac2.asp,
Julio 2005.
Erlingsson Surveys. http://www.erlingsson.com/disasters/theoretical_considerations.html, Mayo
2005.
InfoJardín. http://www.infojardin.net/glosario/heterogamo/hidrologia.htm , Junio 2005.
Organización Panamericana de la Salud,
http://cidbimena.desastres.hn/ docum/ops/publicaciones/048/048.5.htm, Mayo 2005.
91
Protección Civil en Andalucía, Jose Antonio Aparicio Florido,
http://www.proteccioncivilandalucia.org/Emergencias/LluviasInundaciones.htm. Junio 2005.
Universidad de Alicante,
http://publicaciones.ua.es/?ExternalURL=http://publicaciones.ua.es/Deprox/8479087773.asp,
Junio 2005.
Comunidad Autónoma de la Región de Murcia, España.
http://www.carm.es/cma/dgmn/mnatural/medfisic/caraedaf/suealuv.htm, Agosto 2005.
ANEXO A –
NOTICIAS EN EL DIARIO DE HOY
Noticia que apareció el día 24 de julio del 2005
[http://www.elsalvador.com/noticias/2005/07/24/nacional/nac2.asp].
A1
Noticia que apareció el 11 de junio del 2005
[http://www.elsalvador.com/noticias/2005/06/11/elpais/pais1.asp]
Listo sistema de alerta en comunidades del río Jiboa
La Paz. El proyecto es ejecutado para prevenir riesgos a raíz de posibles inundaciones en la zona. La Unión Europea aporta 4O0 mil dólares.
Jesús Corvera
El Diario de Hoy
Información. Líderes comunales y vecinos asistieron ayer al acto de establecimiento del plan para evitar desastres. Foto: EDH/Jesús Corvera
A2
Prevenir a tiempo los posibles estragos a causa del desbordamiento del cauce.
Esa es la finalidad del Proyecto Sistema de Alerta Temprana en la Cuenca del
río Jiboa.
El plan se comenzó a implementar desde principios del presente año, pero fue
hecho oficial hasta ayer con la firma de un convenio entre representantes de
Care El Salvador y del Comité de Emergencia Nacional (Coen).
El acto se realizó en la Finca Buena Vista de San Antonio Masahuat, actividad
en la que estuvo el embajador de Francia, Francis Roudiere, autoridades
municipales, líderes comunales y alumnos de distintos centros escolares.
La ejecución estará a cargo de Care El Salvador, organismo que logró el
financiamiento por parte de la Unión Europea, a través de su sede en Francia.
El proyecto abarca áreas como el manejo de riesgos, evaluación de daños,
análisis de necesidades a raíz de los desastres y de información meteorológica.
Además del municipio antes mencionado también se benefician los pobladores
de El Rosario, San Emigdio, San Juan Tepezontes, San Luis Talpa, San Pedro
Masahuat y Guadalupe, este último en el departamento de San Vicente, por los
cuales atraviesa la ribera del Jiboa.
Otros componentes dentro del plan son la alerta temprana y la elaboración de
un mapa de riesgos de los sitios más vulnerables en caso de abundantes lluvias.
Abarca además la reactivación de los Comités de Emergencia locales, en los
cuales involucran a los habitantes, quiénes reciben capacitación sobre el tema.
“Se busca que la gente de las comunidades afectadas sepa cómo afrontar los
estragos antes, durante y después de un fenómeno natural”, explicó Ana Deisy
López, del Servicio Natural de Estudios Territoriales (Snet). Este ente
gubernamental y demás miembros del Coen darán el apoyo logístico necesario.
Ligia Alvarenga, directora de Care El Salvador, sostiene que que buscan
A3
fortalecer las capacidades de los habitantes. Igual opinión dio el diplomático
francés.
“Es un proyecto preventivo que para Europa tiene mucha importancia”, afirmó
Roudiere.
La inversión alcanza los 470 mil dólares; 400 mil los financia la Unión Europea,
el resto por Care, de Francia.
A4
ANEXO B
TABLAS ESTADÍSTICAS
Tabla B.1 Valores porcentiles de la distribución Chi Cuadrado [Aparicio Mijares, F., 2001]
B1
Tabla B.2 Probabilidad de ocurrencia[Aparicio Mijares, F., 2001]
B2
Tabla B.3 Valores críticos d para la prueba SmirnovKolmogorov[Aparicio Mijares, F., 2001]
B3
ANEXO C
ANÁLISIS ESTADÍSTICO
1. Resultados de Función de Distribución GUMBEL
Tabla C.1 Obtención de probabilidad, media y desviación estándar para caudales reales
ANUAL Q (ximedia) 2 F(x)
AÑO HIDROLOGICO
m³/s
Anual de mayor a menor
19611962 132.79 389.00 43974.7191 0.979225879 19621963 80.80 307.00 16307.6731 0.926917734 19631964 73.50 276.94 9533.862522 0.885539676 19641965 135.50 254.57 5665.798712 0.841474464 19651966 125.00 251.64 5233.292622 0.834677383 19661967 135.00 200.00 428.5521023 0.66635264 19671968 200.00 197.01 313.6972323 0.653501224 19681969 160.00 193.00 187.7311023 0.635715801 19691970 307.00 175.22 16.63416225 0.549595321 19701971 131.00 170.00 86.46210225 0.522254745 19711972 98.00 160.00 372.4321023 0.467752387 19721973 100.00 135.50 1918.308602 0.327757642 19741975 389.00 135.00 1962.357102 0.324894069 19751976 193.00 132.79 2163.040572 0.312273135 19781979 254.57 131.00 2332.745102 0.302102341 19791980 197.01 125.00 2948.327102 0.268472556 19801981 276.94 100.00 6288.252102 0.142881571 19811982 175.22 98.00 6609.446102 0.134298236 19831984 251.64 80.80 9701.954502 0.072161769 19951996 170.00 73.50 11193.3226 0.052471822
suma 3585.97 127238.6087 media 179.2985
desviación81.83378811
Tabla C.2 Resumen de parámetros de Distribución Gumbel
Parámetros GUMBEL alfa1 0.015672011 beta1 142.4732954
Para muestras grandes
alfa2 0.012987301 beta2 138.9821926
Para muestras relativamente pequeñas
C1
2. Resultados de Función de Distribución PEARSON III
Tabla C.3 Obtención de probabilidad, media y desviación estándar para caudales reales
ANUAL
Q AÑO
HIDROLOGICO
m³/s
Anual de mayor a menor
(ximedia)^2 Parámetro gamma y Chi^2 = 2y F(x)
19611962 132.79 389.00 43974.7191 0.841349911.5430058 23.0860117 0.981
19621963 80.80 307.00 16307.6731 0.190002819.18843127 18.3768625 0.922 19631964 73.50 276.94 9533.86252 0.084932798.32527869 16.6505574 0.873 19641965 135.50 254.57 5665.79871 0.038910237.68293926 15.3658785 0.819 19651966 125.00 251.64 5233.29262 0.034540977.59880629 15.1976126 0.812 19661967 135.00 200.00 428.552102 0.00080943 6.1159986 12.2319972 0.642 19671968 200.00 197.01 313.697232 0.000506926.03014277 12.0602855 0.629 19681969 160.00 193.00 187.731102 0.000234685.91499833 11.8299967 0.612
19691970 307.00 175.22 16.6341622 6.1898E065.40445765 10.8089153 0.537 19701971 131.00 170.00 86.4621022 7.3352E055.25456888 10.5091378 0.515 19711972 98.00 160.00 372.432102 0.000655764.96742564 9.93485128 0.466
19721973 100.00 135.50 1918.3086 0.00766566 4.2639247 8.5278494 0.337 19741975 389.00 135.00 1962.3571 0.00793124.24956754 8.49913507 0.334 19751976 193.00 132.79 2163.04057 0.009178444.18610888 8.37221776 0.323
19781979 254.57 131.00 2332.7451 0.010279524.13471024 8.26942048 0.313 19791980 197.01 125.00 2948.3271 0.01460614 3.9624243 7.92484859 0.282 19801981 276.94 100.00 6288.2521 0.045495343.24456619 6.48913239 0.168
19811982 175.22 98.00 6609.4461 0.049025233.18713755 6.37427509 0.160 19831984 251.64 80.80 9701.9545 0.087188842.69325117 5.38650234 0.090 19951996 170.00 73.50 11193.3226 0.108046472.48363661 4.96727321 0.070
suma 3585.97 127238.609 0.85113557 media 179.2985
desviaci ón 81.8337881
Tabla C.4 Resumen de parámetros de distribución Pearson III
Gamma 0.85113557
beta 1 5.52156902 alfa 1 34.8258241 delta 1 12.9946917 GL 11.043138 11 GL: grados de libertad
C2
3. Resultados de Función de Distribución LOGNORMAL
Tabla C.5 Obtención de probabilidad, media y desviación estándar para caudales reales
ANUAL
Q AÑO
HIDROLOGICO m³/s
Anual de mayor a menor
(ximedia)^2 Parámetro alfa Parámetro beta Z F(X) de tabla
19611962 132.79 389.00 43974.71910.29817897 0.0377692631 2.00 0.9772 19621963 80.80 307.00 16307.67310.28634239 0.0199963254 1.45 0.9265 19631964 73.50 276.94 9533.862520.28119004 0.0140106006 1.22 0.8888 19641965 135.50 254.57 5665.798710.27697879 0.0099068368 1.02 0.8461 19651966 125.00 251.64 5233.292620.27639997 0.0093982444 1.00 0.8413 19661967 135.00 200.00 428.5521020.26491587 0.0020780887 0.47 0.6808 19671968 200.00 197.01 313.6972320.26416272 0.0017823507 0.43 0.6664 19681969 160.00 193.00 187.7311020.26313451 0.0014152327 0.39 0.6517 19691970 307.00 175.22 16.63416220.25830212 0.0002562708 0.16 0.5636 19701971 131.00 170.00 86.46210220.25678992 0.0000854833 0.09 0.5359 19711972 98.00 160.00 372.4321020.25375869 0.0000185792 0.04 0.484 19721973 100.00 135.50 1918.30860.24544858 0.0017201170 0.43 0.3336 19741975 389.00 135.00 1962.35710.24526374 0.0017893693 0.43 0.3336 19751976 193.00 132.79 2163.040570.24443845 0.0021152416 0.47 0.3192 19781979 254.57 131.00 2332.74510.24375987 0.0024035938 0.50 0.3085 19791980 197.01 125.00 2948.32710.24141569 0.0035414340 0.61 0.2709 19801981 276.94 100.00 6288.25210.23025851 0.0119697524 1.12 0.1314 19811982 175.22 98.00 6609.44610.22924837 0.0129786382 1.17 0.121 19831984 251.64 80.80 9701.95450.21959885 0.0246734406 1.61 0.0537 19951996 170.00 73.50 11193.32260.21486427 0.0317735949 1.83 0.0336
suma 3585.97 127238.6095.09445032 0.189682458 media 179.2985
desviació n 81.8337881
Tabla C.6 Resumen de parámetros de distribución Lognormal
Alfa 5.094 Beta 0.436
C3
4.Resultados de Prueba de Bondad Chi Cuadrado
Para esta prueba de bondad se hizo una división de 8 grupos, ya que esta división produce una
buena distribución de valores en las diferentes clases.
Tabla C.7 Intervalo escogido para la clasificación de 8 grupos en chi cuadrado
Intervalo i
Límite inferior
Límite superior
Número observado(0i)
1 0 50 0 2 50 100 4 3 100 150 5 4 150 200 6 5 200 250 0 6 250 300 3 7 300 350 1 8 350 400 1
20
C4
Tabla C.8 Resumen de resultados para Xi cuadrado
Función de Distribución Intervalo i F(Si) F(Ii) Ei (0i Ei)^2 / Ei D
1 0.0418 0.0023 0.79 0.7892 2 0.1903 0.0418 2.97 0.3562 3 0.4203 0.1903 4.60 0.0347 4 0.6359 0.4203 4.31 0.6619 5 0.7894 0.6359 3.07 3.0700 6 0.8838 0.7894 1.89 0.6550 7 0.9375 0.8838 1.07 0.0051
Gumbel
8 0.9669 0.9375 0.59 0.2907 5.8629 1 0.0211 0.0014 0.39 0.3925 2 0.1682 0.0211 2.94 0.3800 3 0.4137 0.1682 4.91 0.0017 4 0.6421 0.4137 4.57 0.4489 5 0.8085 0.6421 3.33 3.3284
6 0.9141 0.8085 2.11 0.3737 7 0.9630 0.9141 0.98 0.0004
Pearson III
8 0.9847 0.9630 0.43 0.7371 5.6627 1 0.0034 0.0000 0.07 0.0680 2 0.1314 0.0034 2.56 0.8100 3 0.4246 0.1314 5.86 0.1273 4 0.6808 0.4246 5.12 0.1498 5 0.8365 0.6808 3.11 3.1140 6 0.9192 0.8365 1.65 1.0954 7 0.9599 0.9192 0.81 0.0425
Log Normal
8 0.9803 0.9599 0.41 0.8590 6.2659
Al ser una clasificación de 8 grupos y con un nivel de riesgo de 0.95, se obtiene que el valor
máximo permisible para el parámetro estadístico d para 3 parámetros es 9.49, mientras que para 2 parámetros es 11.1. De los resultados anteriores, se puede observar que todas
cumplían.
C5
5. Resultados de Prueba de Bondad SmirnovKolmogorov
Tabla C.9 Resumen de resultados para SmirnovKolmogorov
ANUAL Q
AÑO HIDRO LOGICO m³/s
m número de
orden
Anual de
mayor a menor
Fo (Qm)
F(Qm) Gumbel
[Fo(Qm) F(Qm)] Gumbel
F(Qm) Pearson
[Fo(Qm) F(Qm)] Pearson
F(Qm) Log
Normal
[Fo(Qm) F(Qm)] Log Normal
19611962 132.79 1.00 389.00 0.952 0.979 0.027 0.981 0.029 0.977 0.025 19621963 80.80 2.00 307.00 0.905 0.927 0.022 0.922 0.018 0.927 0.022 19631964 73.50 3.00 276.94 0.857 0.886 0.028 0.873 0.016 0.889 0.032 19641965 135.50 4.00 254.57 0.810 0.841 0.032 0.819 0.010 0.846 0.037 19651966 125.00 5.00 251.64 0.762 0.835 0.073 0.812 0.050 0.841 0.079 19661967 135.00 6.00 200.00 0.714 0.666 0.048 0.642 0.072 0.681 0.033 19671968 200.00 7.00 197.01 0.667 0.654 0.013 0.629 0.037 0.666 0.000 19681969 160.00 8.00 193.00 0.619 0.636 0.017 0.612 0.007 0.652 0.033 19691970 307.00 9.00 175.22 0.571 0.550 0.022 0.537 0.034 0.564 0.008 19701971 131.00 10.00 170.00 0.524 0.522 0.002 0.515 0.008 0.536 0.012 19711972 98.00 11.00 160.00 0.476 0.468 0.008 0.466 0.010 0.484 0.008 19721973 100.00 12.00 135.50 0.429 0.328 0.101 0.337 0.091 0.334 0.095 19741975 389.00 13.00 135.00 0.381 0.325 0.056 0.334 0.046 0.334 0.047 19751976 193.00 14.00 132.79 0.333 0.312 0.021 0.323 0.011 0.319 0.014 19781979 254.57 15.00 131.00 0.286 0.302 0.016 0.313 0.028 0.309 0.023 19791980 197.01 16.00 125.00 0.238 0.268 0.030 0.282 0.044 0.271 0.033 19801981 276.94 17.00 100.00 0.190 0.143 0.048 0.168 0.022 0.131 0.059 19811982 175.22 18.00 98.00 0.143 0.134 0.009 0.160 0.017 0.121 0.022 19831984 251.64 19.00 80.80 0.095 0.072 0.023 0.090 0.005 0.054 0.042 19951996 170.00 20.00 73.50 0.048 0.052 0.005 0.070 0.022 0.034 0.014
Mayor Parámetro D 0.101 0.091 0.095
Para esta prueba con 20 datos y un nivel de riesgo de 0.95, se tiene que el valor d debe de ser 0.29. Para cada función se obtiene el mayor valor de d, los cuales dan 0.101 para Gumbel, 0.091 para Pearson III y 0.095 para Lognormal. En conclusión, todos los valores obtenidos eran
menores que 0.29, por lo que todas las distribuciones cumplen con esta prueba. Luego, la
distribución que mejor se ajusta es la Pearson, por dar el menor valor de todas, o la más alejada a d.
6. Cálculo de Caudales generados por Río Tilapa y Sepaquiapa con el Método de
Regionalización
Ambas cuencas por estar en la región hidrológicamente homogénea número 2, ocuparán la misma
ecuación para estimar el caudal para un PR de 2.33 años
Q2.33 = 2.1408A 71.75 (Ec. C1)
C6
En la ecuación anterior, A representa el área de la cuenca para el río en interés, donde es importante hacer notar que el área debe introducirse en las unidades de kilómetros cuadrados
(km 2 ).
Tabla C10. Cálculo de caudales para un período de retorno de 2.33 años
Río Área cuenca (Km 2 ) Q2.33 (m 3 /s) Tilapa 43.16 20.65 Sepaquiapa 64.6 66.55
Tabla C11. Cálculo de caudales para Río Tilapa y Sepaquiapa
P.R. (años) Factor de ajuste Q máx estimado Tilapa (m3/s)
Q máx. estimado Sepaquiapa
5 1.5 30.97 99.82 10 1.96 40.47 130.43 15 2.24 46.25 149.06 20 2.45 50.58 163.04 25 2.61 53.89 173.68 50 3.14 64.83 208.95 100 3.71 76.60 246.88
C7
ANEXO D
DATOS DE ESTACIÓN TOTAL Y GPS
Tabla D1. Datos de Estación Total
ESTACIÓN X Y Z CODIGO E00 1014.54 1076.02 499.36PUENTE L310 1014.56 1075.98 499.35PUENTE E01 878.31 772.19 499.09VAD L311 878.33 772.17 499.10VAD L312 1002.61 989.57 501.41SXNT L313 1001.05 990.76 499.87SXNT L314 985.67 990.73 499.64SXNT L315 979.84 997.69 499.47SXNT L316 970.51 996.62 500.88SXNT L317 944.60 1025.06 501.04SXNT L318 1202.42 1131.17 500.54VAT E02 792.87 781.49 499.14VAD L319 944.80 986.89 501.20SXNT L320 956.06 984.93 499.77SXNT L321 960.58 980.69 499.22SXNT L322 966.18 972.73 499.27SXNT L323 970.40 967.97 499.34SXNT L324 975.49 964.91 499.69SXNT L325 962.85 941.90 501.05SXNT E01 1224.58 1145.23 500.17VAT E03 737.51 613.69 498.96VAD L326 737.49 613.66 498.96VAD L327 958.10 989.09 500.91SXNT L328 962.97 989.00 500.61SXNT L329 964.62 989.34 499.66SXNT L330 965.04 989.01 499.14SXNT L331 969.09 985.13 499.34SXNT L332 975.26 979.02 499.46SXNT L333 985.62 967.36 499.74SXNT L334 1003.60 945.46 500.46SXNT E02 679.79 658.75 500.28VAT L335 679.79 658.75 500.28VAT E04 1079.05 1182.92 499.05VAD L336 1079.05 1182.92 499.05VAD L337 1029.76 994.67 500.99SXNT L338 1028.62 995.55 499.09SXNT L339 1022.50 1000.70 498.97SXNT L340 1013.29 1010.66 499.10SXNT
L341 994.14 1023.56 500.04 SNT
E03 868.19 812.24 500.23VAT L342 868.19 812.24 500.23VAT E05 886.18 1128.37 499.42VAD L343 886.18 1128.37 499.42VAD L344 1010.16 991.70 501.15SXNT L345 1008.20 991.32 499.22SXNT
D1
ESTACIÓN X Y Z CODIGO L346 999.05 991.57 499.22SXNT L347 985.67 996.53 499.23SXNT L348 962.00 1005.07 500.54SXNT E04 1059.89 1143.49 499.87VAT L349 1059.88 1143.49 499.87VAT E06 1012.57 846.89 499.10VAD L350 1012.57 846.89 499.10VAD L351 977.16 986.23 499.91SXNT L352 982.99 983.35 499.06SXNT L353 990.82 976.79 499.04SXNT L354 1003.64 966.94 499.15SXNT L355 998.39 943.03 499.17SXNT L356 986.65 942.47 498.85SXNT L357 968.20 946.89 499.61SXNT L358 969.97 946.57 499.07SXNT E05 882.47 886.97 500.21VAT E07 1091.66 1140.59 501.12VAD L359 980.88 997.91 499.99SXNT L360 979.57 998.76 501.13SXNT L361 989.85 996.34 499.47SXNT L362 998.68 993.52 499.24SXNT L363 1001.51 986.59 499.49SXNT L364 1001.49 984.97 500.89SXNT E06 1019.41 810.31 498.31VAT E08 1128.53 956.69 498.85VAD L365 981.86 983.87 498.95SXNT L366 984.55 981.65 497.79SXNT L367 990.42 974.21 497.68SXNT L368 999.11 964.56 497.92SXNT L369 1014.67 944.59 499.74SXNT L370 1015.07 988.73 497.70SXNT L371 1041.09 997.06 497.59SXNT E07 1070.49 1110.63 500.46VAT E09 861.97 991.80 497.72VAD L372 983.72 1004.16 497.87PERFIL L373 921.97 995.94 497.64PERFIL E08 1106.00 962.06 501.17VAT E10 755.34 1031.56 500.03VAD L374 949.63 1004.08 501.03SXNT L375 954.45 1002.09 499.38SXNT L376 952.05 992.88 499.18SXNT L377 950.46 984.69 499.36SXNT L378 948.82 982.41 500.52SXNT L379 948.82 982.41 500.52SXNT E09 751.76 992.75 499.24VAT L380 751.76 992.76 499.24VAT UNION 978.98 950.85 501.53UNION L381 965.97 873.18 503.07VAT
D2
ESTACIÓN X Y Z CODIGO L382 965.97 873.18 503.07VAT L383 978.99 950.87 501.56VAT L384 1021.20 962.11 498.55VAD L385 1021.35 962.12 498.67VAD E10 940.63 998.71 500.65VAT E12 1146.15 1272.71 498.24VAD L386 1014.24 1006.71 502.17SXNT L387 1010.93 1011.07 498.89SXNT L388 1005.73 1017.78 498.72SXNT L389 996.06 1028.29 498.83SXNT L390 981.99 1017.72 499.75SXNT E11 985.73 1315.24 501.05VAT L391 886.08 817.45 499.99VAD E13 886.08 817.45 499.99VAD L392 972.00 1031.26 501.60SXNT L393 982.54 1022.52 499.47SXNT L394 989.54 1019.58 498.84SXNT L395 997.47 1016.98 499.36SXNT L396 1000.53 1016.53 501.81SXNT E12 1084.53 1164.44 499.32VAT E13 953.66 995.56 499.12VAD E13 953.67 995.56 500.17VAT E15 1171.50 1193.20 499.71VAD E14 713.96 1031.77 499.61VAT E16 1354.19 1172.25 498.70VAD E16 1354.18 1172.27 498.71VAD L397 953.16 1027.70 500.74SXNT L398 962.70 1013.13 499.15SXNT L399 961.68 1000.94 498.70SXNT L400 972.82 988.42 499.22SXNT L401 972.09 975.01 501.27SXNT E15 1263.44 1293.38 500.57VAT E17 812.05 542.14 500.35VAD L402 956.93 1002.25 500.40SXNT L403 967.28 994.40 499.48SXNT L404 972.25 991.18 499.27SXNT L405 976.62 979.56 498.99SXNT L406 979.33 955.15 499.98SXNT E16 1417.16 1203.29 498.94VAT E18 1065.00 794.13 497.88VAT E18 1065.00 794.13 497.89VAT L407 984.07 998.43 499.50SXNT L408 987.51 997.84 498.44SXNT L409 1001.12 990.73 497.17SXNT L410 1008.50 987.37 497.83SXNT L411 1064.90 971.72 498.87SXNT E17 909.15 793.01 501.40VAT E19 1220.02 993.01 500.74VAD
D3
L412 976.57 944.45 500.55SXNT L413 974.45 947.77 499.43SXNT L414 963.42 951.68 499.46SXNT L415 951.99 957.03 498.79SXNT L416 943.37 964.36 499.28SXNT L417 936.43 964.90 500.19SXNT L418 1026.43 980.74 500.62SXNT L419 1015.92 1014.90 499.01SXNT L420 1008.20 1021.99 498.66SXNT L421 998.19 1028.27 499.11SXNT L422 991.92 1028.22 500.63SXNT E18 1073.36 773.40 498.54VAT E20 1046.70 1011.90 498.56VAD E19 911.67 940.83 500.55VAT E20 1191.87 1172.20 498.94VAD L423 914.73 943.75 500.45SXNT L424 918.21 943.66 498.71SXNT L425 933.65 943.49 498.44SXNT L426 943.03 939.53 498.91SXNT L427 960.31 931.21 499.83SXNT EX 757.94 837.16 500.35VAT E21 968.02 1140.40 499.37VAD E21 968.05 1140.38 499.36VAD L428 1018.72 996.07 500.39SXNT L429 1017.17 998.38 498.96SXNT L430 1008.21 1004.86 498.55SXNT L431 994.19 1008.97 499.15SXNT L432 973.87 1019.42 500.17SXNT E20 1098.79 1090.28 499.92VAT E22 1019.24 875.85 499.79VAD L433 957.81 995.03 500.35SXNT L434 961.09 995.57 498.42SXNT L435 970.53 990.60 498.63SXNT L436 982.02 986.93 499.25SXNT L437 982.02 986.93 499.25SXNT L438 1007.23 973.67 500.12SXNT E21 971.73 1109.60 499.51VAT E23 1019.34 759.93 500.84VAD L439 1009.69 947.29 498.82SXNT L440 994.01 933.10 498.43SXNT L441 988.81 928.26 498.46SXNT L442 986.59 929.18 499.62SXNT E22 1051.10 766.83 498.42VAT E24 1237.01 1066.73 499.10VAD E24 1237.01 1066.74 499.11VAD L443 992.07 973.32 496.77SXNT L444 999.79 973.47 496.92SXNT L445 991.01 987.83 496.56SXNT L446 987.87 993.97 499.55SXNT
D4
E23 1023.59 730.90 500.17VAT L447 1304.79 1193.96 498.67VAD E24 1040.30 616.35 500.62VAT E26 989.44 1003.75 499.56VAD E24 987.62 977.33 499.67VAT E26 983.47 1280.09 498.62VAD E25 1027.37 704.38 500.68VAT E27 718.03 1005.15 500.27VAD L448 950.42 960.70 499.67SXNT L449 969.22 973.64 498.56SXNT L450 976.80 978.99 498.17SXNT L451 984.97 986.34 498.19SXNT L452 989.56 985.95 500.20SXNT E26 983.63 1258.74 499.02VAT E28 1319.94 872.16 498.34VAD L453 988.93 1059.74 498.25SXNT L454 979.26 1046.36 497.62SXNT L455 972.48 1037.28 497.31SXNT L456 963.54 1027.24 497.15SXNT L457 963.85 1022.30 499.39SXNT E27 631.50 1009.81 500.96VAT E29 1181.11 1388.70 501.07VAD L458 957.78 978.51 499.88SXNT L459 956.01 990.97 498.10SXNT L460 956.00 990.99 498.10SXNT L461 950.75 1005.45 498.12SXNT L462 945.31 1035.46 499.61SXNT E28 1403.49 842.51 498.26VAT E30 931.11 1081.55 500.14VAD E29 1032.37 1085.83 499.16VAT E31 336.99 1153.91 495.33VAD L463 953.87 958.58 498.04SXNT L464 948.40 957.93 495.10SXNT L465 941.92 967.01 494.91SXNT L466 931.53 981.03 495.23SXNT L467 891.77 1035.23 496.52SXNT L468 793.71 975.21 496.02PERFIL E30 641.25 1564.14 503.90VAT E30 641.23 1564.11 503.89VAT E32 978.62 577.66 501.09VAD E32 978.62 577.68 501.08VAD L469 1029.45 1008.90 501.15SXNT L470 1025.96 1006.73 499.32SXNT L471 994.45 974.51 498.60SXNT L472 981.48 963.47 498.50SXNT L473 963.00 945.73 499.65SXNT E31 671.25 853.67 500.03VAT E33 1439.98 918.64 497.57VAD E33 1439.98 918.67 497.57VAD
D5
E32 978.17 578.32 501.44VAT E34 1692.82 826.22 496.60VAT L474 1402.35 826.62 498.25SXNT L475 1402.08 830.83 496.75SXNT L476 1404.93 860.39 496.90SXNT L477 1407.90 869.53 496.72SXNT L478 1419.24 887.87 496.75SXNT L479 1420.08 890.70 497.56SXNT L480 1416.69 924.99 497.60SXNT L481 1439.99 918.68 497.53VAT E35 1869.15 646.13 496.49VAD E34 1692.82 826.21 496.61VAT E36 2070.18 915.67 496.39VAD E35 1869.17 646.12 496.49VAT E37 2507.03 873.39 495.29VAT E37 2507.04 873.38 495.29VAD L482 2073.57 917.75 495.86SXNT L483 2075.62 914.96 494.49SXNT L484 2080.66 905.11 494.31SXNT L485 2085.08 893.42 494.59SXNT L486 2085.12 893.38 494.56SXNT E36 2070.25 915.61 496.36VAT E38 2508.79 872.68 495.29VAD
Tabla D2. Datos tomados con GPS, desde Cantón Las Isletas hasta el mar
# POSICION ALTURA
1N13.70619 W89.21280 698 m 2N13.40268 W89.01162 2.77 m 3N13.35453 W89.03439 2.53 m 4N13.35310 W89.03160 4.93 m 5N13.37005 W89.03323 9.50 m 6N13.37018 W89.03077 9.98 m 7N13.37015 W89.03081 10.5 m 8N13.38673 W89.01852 12.1 m 9N13.39307 W89.01370 16.2 m 10N13.40161 W89.02791 13.3 m 11N13.40161 W89.02786 13.1 m 12N13.40401 W89.02695 16.5 m 13N13.40184 W89.01943 17.4 m 14N13.40304 W89.01882 17.4 m 15N13.40306 W89.01866 18.6 m 16N13.42459 W89.02486 22.0 m 17N13.42447 W89.02451 22.7 m 18N13.42446 W89.02164 23.4 m 19N13.43659 W89.02542 28.5 m
D6
# POSICION ALTURA 20N13.43773 W89.02549 27.8 m 21N13.43805 W89.02516 31.1 m 22N13.44424 W89.02894 23.4 m 23N13.44434 W89.02890 23.2 m 24N13.44440 W89.02901 22.7 m 25N13.44484 W89.02923 24.6 m 26N13.44416 W89.02828 26.8 m 27N13.45241 W89.02544 32.1 m 28N13.45131 W89.02574 31.6 m 29N13.45127 W89.02597 29.9 m 30N13.45836 W89.01777 44.6 m 31N13.46300 W89.02693 43.9 m 32N13.46301 W89.02740 43.6 m 33N13.40196 W89.02965 43.9 m 34N13.46538 W89.02587 68.9 m
DATOS TOMADOS PARA LA SECCIÓN TRANSVERSAL EN ESTACIÓN PLUVIOMÉTRICA DE
MONTECRISTO
Tabla D3. Datos tomados con GPS
# POSICION ALTURA 1N13.52576 W88.98545 98.2 m 2N13.52585 W88.98544 90.2 m 3N13.52577 W88.98543 85.2 m 4N13.52573 W88.98548 84.0 m 5N13.52570 W88.98575 81.6 m
Tabla D4. Datos tomados con cinta y estadal
# X Zmedido 1 0 3.1 2 3.6 0 3 9.2 0.6 4 15.6 0.5 5 20 0.2 6 26.9 0 7 33.5 0.2 8 38.6 1.75 9 48.6 3.95
Para poder amarrar estas dos series de datos se usó el dato #3 tomado con el GPS y el #2 tomado
con la cinta y el estadal.
D7
ANEXO E
RESULTADOS PROGRAMA HECRAS
Figura E1. Perfi l del Río Jiboa para períodos de retorno de 100 años
En la figura anterior, en el eje x se presenta la distancia en el canal principal, en metros y en el eje
y se dan los valores de la elevación, en metros.
E1
Figura E2. Perspectiva x,y,z del río, período de retorno de 100 años
E2
SECCIONES TRANSVERSALES DEL RÍO
En las figuras, el eje x da las coordenadas en x de la sección, mientras que el eje y da las
coordenadas de altura, ambas en metros.
Figura E3. Sección en Estación Montecristo
E3
Figura E4. Sección aguas abajo de Río Tilapa
Figura E5. Sección aguas abajo de Río Sepaquiapa
E4
Figura E6. Sección crít ica
E5
ANEXO F
BASE TEÓRICA DE HECRAS
Para poder utilizar apropiadamente un programa computacional, es importante conocer cómo éste
trabaja, bajo cuáles limitaciones y alcances. En este apartado se describirá la teoría con la cual el
programa HECRAS calcula sus resultados.
Los niveles de la superficie del agua son calculados al resolver la ecuación de energía de una
sección a otra por medio de un proceso iterativo. Además se toman en cuenta las perdidas de
energía que suceden entre secciones, resultado de la fricción, contracción o expansión del cause.
A continuación se presentan las ecuaciones utilizadas.
Ecuación de energía:
e h g V Z Y
g V Z Y + + + = + +
2 2
21 1
1 1
2 2 2
2 2 α α
(Ec. F1)
En donde:
Y1, Y2 : Altura del agua en la sección
Z1,Z2 :Altura del canal con respecto a un punto
α1, α2 :Coeficiente de velocidad
g :Aceleración de la gravedad
he :Pérdida de energía
Ecuación de pérdida de energía
g V
g V C LS h f e 2 2
21 1
2 2 2 α α
− + = (Ec. F2)
En donde:
L :Longitud ponderada de un tramo del cauce
Sf :Pendiente de fricción representativo entre dos secciones
C :Coeficiente de pérdida por contracción o expansión
rob ch lob
rob rob ch ch lob lob
Q Q Q Q L Q L Q L L
+ + + +
= (Ec. F3)
En donde:
Llob, Lch, Lrob : Longitud del cauce entre dos secciones, para el flujo del lado izquierdo, central y
derecho respectivamente
Qlob, Qch, Qrob : Flujo promedio entre secciones para el lado izquierdo, central y derecho
respectivamente F1
Para determinar el caudal y la velocidad promedio entre dos secciones es necesario subdividir el
flujo en unidades de tal manera que la velocidad sea distribuida uniformemente. El programa
subdivide las secciones donde encuentre valores de n de Manning que varíen en las áreas de
inundación, utilizando la ecuación de Manning siguiente en unidades inglesas. 2 / 1
f KS Q = (Ec. F4)
n AR K
3 / 2 486 . 1 = (Ec. F5)
En donde:
K : Valor de transporte por subdivisión
n : coeficiente de Manning para cada subdivisión
A : Área de flujo de cada subdivisión
R : Radio hidráulico para cada subdivisión
El programa entonces suma todos los valores de transporte de subdivisión (K) para el lado derecho
e izquierdo, ya que para la parte central solamente toma un valor. Para el valor total de la sección
transversal, suma los tres valores, el del ambos lados con el central.
Fig. F 1. Método de subdivisión usado por HECRAS
Como el programa de HECRAS hace análisis unidimensionales para los niveles de los perfiles,
solamente se obtiene un nivel de superficie de agua y por ende, un solo nivel de energía para cada
sección transversal. Para un nivel de agua determinado, el nivel de energía es obtenido
promediando la energía cinética de cada subdivisión de la sección analizada (lado derecho, central
e izquierdo). En la siguiente figura se demuestra cómo el programa obtendría este promedio si la
sección no tuviera un lado izquierdo. F2
Fig. F 2. Cálculo de la Energía Promedio
V1 = velocidad promedio para el área 1
V2 = velocidad promedio para el área 2
En el programa HECRAS las pérdidas totales de energía he se compone de dos partes, una
componente de fricción hf obtenida por medio de la ecuación de Manning, y una componente de
pérdidas locales ho que se relaciona con la expansión y contracción de las áreas. Para determinar
si un movimiento es de contracción o expansión, el programa resta el término cinético y verifica el
signo obtenido. Si el resultado es positivo, el movimiento es de expansión y si es negativo es de
contracción. A continuación se presentan las ecuaciones para ambas pérdidas.
he =hf + ho (Ec. F6)
hf = Sf L (Ec. F7) 2
= K Q S f (Ec. F8)
g V
g V C h o 2 2
21 1
2 2 2 α α
− = (Ec. F9)
En donde:
He :pérdidas totales
Hf :pérdidas por fricción
Ho :pérdidas locales
Sf :pendiente de fricción representativa entre dos secciones
L :Longitud ponderada de un tramo del cauce, definida anteriormente
C :coeficiente de expansión o contracción
F3
