thSTITUTO COLOMBIANO DE HIDROLOGIA METEOROLOGIA Y ADECUACION DE TIERRAS

HIMAT

SUBDIRECCION DE HIDROLOGIA Y METEOROLOGIA

DIVISION DE HIDROLOGI A

TRANSPORTE DE SEDIMENTOS

EN RIOS COLOMBIANOS

ELABORADO POR :

OCTAVIO SERRANO F.

Ingeniero Geógrafo Hidrólogo

Jefe División Hidrología HIMAT

BOGOTA , AGOSTO de 1985

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INDICE DE MATERIAS

Póg.

INTRODUCC ION . . . . 1

Red de Estaciones 2

Metodología de muestreo y obtención de la descarga 2

Longitud de series de transporte y concentración de sedimentos. 3

Producción de sedimentos ....... ............. 3

INDICE DE CUADROS

Cuadro No. 1. Características del Transporte de Sedimentos en los principales rfos colombianos.

Cuadro No. 2. Producción zonal de sedimentos.

Cuadro No. 3. Cargas de Sedimento en algunos grandes ríos del mundo.

INDICE DE FIGURAS

Fig. No. 1 Mapa de localización de estaciones Fig. N0. 2 Muestreo de Sedimento en Suspensión Fig. No. 3 Correlación Cs Vs Cmed Fig. No. 4 Correlación Q Vs Qs Fig. No. 5 Producción zona( de sedimentos Fi g . No. 6 Variación del transporte a lo largo del cauce: Rió Magdalena y Cauca

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INTRODUCCION

El transporte de sedimentos por las corrientes se efectúa en dos formas fundamentales: en suspensión y por arrastre sobre el fondo.

La reedición del transporte de sedimentos es una tarea de difícil realización ya sea porque

no se han desarrollado técnicos que permitan conocer con precisión dicho transporte pero

sobre todo porque se necesita gran cuidado en la ejecución de las mediciones y los costos de operación de una red de monitoreo es muy costosa.

En el HIMAT se operan 305 estaciones localizadas en las principales corrientes y en sitios

de interés particular donde se desarrollan proyectos hidroeléctricos o agrícolas. Sinembargo,

solo un 20% de estas estaciones poseen un record de información contínua.

El establecimiento de la red de estaciones de medición de sedimentos en forma sistemática

solo data de 1969. Año a año se ha venido incrementando a medida en que se extiende la red hidrológica y en la medida que los recursos financieros y técnicos lo han permitido.

Como contribución al III Congreso de Cuencas Hidrográficas, en este documento se ha que-rido presentar un avance de la información hasta ahora recolectada. Mas que presentar con-

clusiones o implicaciones del transporte de sedimento en las corrientes en diferentes proyec-

tos, se deja a consideración y a disposición de las entidades, estamentos gubernamentales y

particulares para que los datos sobre el fenómeno del transporte de sedimentos, resultado de

la creciente erosión de los suelos, sean utilizados en la planificación y operación de pro-yectos.

1

2

1. Red de estaciones y objetivo

El agua, además de elemento vital, es agente dinámico en la evolución de la tierra.

El desgaste de la corteza terrestre por efecto hídrico es mayor que el ocasionado por

otras causas. Estimaciones de la UNESCO (1) señalan que de 10.000 a 20.000 millo-

nes de toneladas de materias sólidas van anualmente de los continentes a los océanos.

Con el fin de tener conocimiento de la cantidad de sedimento que transportan las prin-

cipales corrientes se ha localizado una red de estaciones de muestreo que en la actuali-

dad alcanza un total de 305 estaciones. Ver mapa. (Figura No. 1. )

2. Metodología de muestreo y obtención de la descarga.

Los datos que se presentan en este documento son obtenidos siguiendo las técnicas desa-

rrolladas en los Estados Unidos por el Inter Agency Cornmittee on Water Resources. En

la actualidad se utilizan en el HIMAT muestreadores del tipo USP-61 (integrador pun-t ual), USD-49 (integrador en profundidad), USDH-59 y USDH-48 (integradores manua-

les). Con estos muestreadores se efectúan mediciones periódicas con las cuales se obtie-

ne tanto la descarga (toneladas/día) de sedimento en suspensión, como la concentración en kar/m 3 o mg/I. (Figura No. 2).

Por otra parte en la mayoría de las estaciones se hacen muestreos diarios superficiales. Si

se halla la correlación entre el muestreo hecho en toda la vertical con uno de los mues-

treadores menciOnados y los muestreos diarios superficiales, se puede calcular la descara()

(ton/día) de sedimento en suspensión con precisión bastante aceptable. (Fig. No.3). En

los sitios donde no es posible hacer muestreos diarios se hace una correlación entre el cau-

dal líquido instantáneo (aforo) y la descarga de sedimento (aforo sólido) obtenida en medi-

ción simultánea con la descarga líquida. (Ver Fig. No. 4). También de esta forma puede

aLienerse la descarga de sedimentos partiendo de la descargo líquida.

Relleno de datos faltantes. Aún empleando la metodología descrita la información que se

tiene no es completa en el tiempo. Especialmente es dificil tener información diaria com-

pleta. Sinembargo, se obtienen buenas correlaciones entre el caudal líquido promedio dia-

rio y el volumen diario de sedimento en suspensión. También se tienen buenas correlaciones

entre el caudal promedio mensual y el tonelaje mensual de transporte de sedimento. (Fi g .

No. 4). Utilizando las correlaciones señaladas se pueden rellenar los datos a nivel diario o mensual.

3

3. Longitud de las series de transporte y concentración de sedimentos

La medición sistemática y contínua de los sedimentos es una labor que solo se inició re-

cientemente en Colombia. Las series más largas solo alcanzan 14 años. En el presente

análisis se empleó la información de 52 estaciones. La longitud de las series aparecen

en el cuadro No. 1. Igualmente se presentan en este cuadro las principales caracterís-

ticas del transporte de sedimentos en las 52 estaciones empleadas.

4. Producción de Sedimentos

La producción de sedimento en suspensión se expresa en volumen o peso de sedimento

por unidad de área y por unidad de tiempo. En este documento utilizaremos la expresión

tor/km 2/año.

Para evaluar la producción de sedimento en suspensión se 'ha dividido el país en 13 gran-

des zonas tratando de buscar homogeneidad hidrológica y fisiográfica en cada una de ellas.

Además se tuvo en cuenta la información disponible.

En el caso de grandes cuencas hidrográficas se dividió en varias zonas; para evaluar la

producción en cada una de ellas se utilizo- el sistema de balance, es decir estableciendo

la diferencia entre la cantidad de sedimento que sale y la que entra. Por falta de sufi-

ciente información quedan sin evaluar algunas zonas. Ver cuadro No. 2. y Figura No.5.

La zona cenagosa del Bajo Magdalena y Bajo Cauca es una zona netamente de deposi-

ción y por lo tanto tiene un valor negativo en producción de sedimentos. igual fenóme-

no se observa en el medio Magdalena donde a pesar de la alta producción que se observe

en las cuencas de los ríos afluentes, en total el valor resulta negativo. Los resultados ob-

tenidos en cada una de las zonas son los que aparecen en el cuadro No, 2. y Figuro No.5.

A pesar de que esta evaluación global por grandes zonas tiene sus limitaciones, ya que la

producción de sedimentos es mejor analizarla en pequeñas cuencas, sinembargo, sorpren-

den los valores tan elevados de zonas como la alta Orinoquia o Piedernonte Llanero, alto

Magdalena y Alta Arnazonia, Nos indican estos datos que el problema de manejo de cuen-

cas debe considerarse prioritariamente en cualquier tipo de desarrollo, sea hidroeléctrico, vial o agrícola en estas zonas.

4

Necesariamente los datos del cuadro No. 2 deben analizarse y compararse con la infor-

mación más detallada del cuadro No. 1.

Puede también observarse que, no obstante existir una relación directa entre las altas

tasas de transporte de sedimento y la deforestación, existen numerosos factores que ace-

leran la erosión, como son las altas pendientes, las precipitaciones de gran intensidad,

las prácticas agrícolas, el tipo de suelo. Cuencas con alto grado de cubertura boscosa,

como el caso de la alta Amazonia u Orinoquia, presentan muy elevada tasa de transpor-

te de sedimentos.

5. Transporte de sedimentos en algunos ríos importantes del mundo

Resulta interesante comparar los datos que se han obtenido en Colombia con los de los

principales ríos del mundo. El cuadro No. 3 presenta las características de descarga lí-quida y de sólidos de 19 ríos situados en varios continentes.

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ESTACIONES DE MEDICION DE SEDIMENTOS

FIGURA No I

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MUESTREO DE SEDIMENTO EN SUSPENSION

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MUESTREO SUPERFICIAL

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CORRIENTE: PATIA

ESTACION: PTE. PUSMEO

CONCENTRACION MEDIA ( mg /1.)

CONCENTRACION MEDIA ( mg / I.)

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FIGURA No .4

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HIMAT

CORRIENTE: SALDAÑA ESTACION :PALMALARGA

CORRIENTE: MAGDALENA

ESTACION: PTE. SANTANDER

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CAUDAL MEDIO MENSUAL ( m 3/s)

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FIGURA No.4-A

FIGURA No. 5

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7 ALTO MAGDALENA 54 360 1354 25 1652 0.6 2095

YA GDALENA MEDIO 83 280 2768 33 ( — ) ( — ) 9 ALTO CAUCA 22.810 542 23 646 0.2 890

tO CAUCA MEDIO Y NECHI 36.200 1.792 50 465 0.18 295

11 BAJO MAGDALENA 65.430 531 8 ( — ) (— )

12 ORINOQUIA 347210 20 800 60 I, AM t, 7 0/411. 28I 560 16 500 63 -I 151 006 76

Eloborci . E Cobrara I Fecro: Jun / 8!

Revisó' C Serrano I H.W. S.

HIMAT DIVIS:ON DE H1DBOLOGIA

5r101 H DRY-061.1 APLICADA PRODUCCION ZONAL DE SEDIMENTOS

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RIO MAGDALENA

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Elaboró: E. Cabrero

Fecha: Junlo / 85

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Dibujó : H.W. S.

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Q s l MM

C

i i Pacífico 73040 6493 90 1514 0.6 533 Atrato y Sinó 80560 5900 74 1147 0.4 491 Caribe N E 25350 786 31 Catatumbo •22230 1178 53 598 0.2 358 Orinoguia (alta) 43400 2200 51 3900 1.5 2424 Amazonia (alta) 26160 2179 83 3715 1.4 1419 Alto Magdalena 54360 1354 25 1652 0.6 2095 Maodalena Medio 83280 2768 33 (--) (-) Bajo Magdalena 65430 531 8 (-) (-) Alto Cauca 22810 542 23 646 0.2 890 Cauca Medio y Nechí 36200 1792 50 465 0.18 295 Orinoguia (baja) 347210 20800 60 Amazonia (baja) 261560 16500. 63 151 0.05 76

(-) Valor negativo

6

CUADRO No. 3

ZONAS DE CAPTACION, CAUDALES DE AGUA Y CARGAS DE SEDI-MENTOS DE ALGUNOS GRANDES RIOS

Río País

Zona de captación (km 2 )

Caudal medio de agua (mVs)

Carga anual de sedimentos (106 ton/año)

Carga de sedimentos (t/km2/año)

Rin Parses Bajo; 160.000 2.200 2,8 17

Po Italia 54.300 1.550 15 280

V ístu I a Polonia 193.900 950 1,4 7

DanuSio Rumania 816.000 6.200 65 80

Don URSS 378.000 830 4,2 11

Ob URSS 2.430.000 12.200 15 6

Níger Nigeria 1.031.000 4.900 21 19

Congo Zaire 4.014.000 39.603 72 18

Misisipí Estados Unidos 3.269.030 24.000 300 91

Amazonas Brasil 6.103.000 172.000 850 139

Panana' Argentina 2.305.103 - 90 38

Indo Pakistán 969030 5.500 435 450 Gcnges India-Bangladesh 955.000 11.800 1.450 1.500 Brahmaputra Indic-Bangladesh 666.000 12.200 730 1.100 Irrawaddy Birmania 430.000 13.500 300 700 Río Rojo Viet Nam 120.003 3.900 130 1.100 Río Perla China 355.000 8.000 70 260 Yangtzé China 1.807.000 29.200 480 280 Amarillo China 752.000 1.370 1.640 2.480

Fuente: UNESCO. La Naturaleza y sus Recursos. Vol. 2. 1983

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