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Aproximación de la oferta hídrica futura de la cuenca del río Chuza bajo
escenarios de cambio climático, cuenca estratégica para el sistema de
abastecimiento de Bogotá en el PNN Chingaza
Jenny Julieth Rivera Cárdenas
Daniel David América Herrera
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C.
2018
Aproximación de la oferta hídrica futura de la cuenca del río Chuza bajo
escenarios de cambio climático, cuenca estratégica para el sistema de
abastecimiento de Bogotá en el PNN Chingaza
Jenny Julieth Rivera Cárdenas
20131180070
Daniel David América Herrera
20131180080
Proyecto de grado bajo la modalidad de investigación e innovación para por el título de:
INGENIERO(A) AMBIENTAL
Director:
Juan Carlos Alarcón Hincapié
Profesor Titular
Grupo de Investigación:
Semillero ATELOPUS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C.
2018
I
TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 7
2. PROBLEMÁTICA ........................................................................................................................... 8
3. ANTECEDENTES ........................................................................................................................... 9
3.1 Marco Normativo Legal ........................................................................................................... 11
4. JUSTIFICACIÓN........................................................................................................................... 13
5. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 14
5.1 General .................................................................................................................................... 14
5.2 Específicos ............................................................................................................................... 14
6. MARCO REFERENCIAL................................................................................................................ 15
6.1 Marco Teórico ................................................................................................................... 15
6.1.1 Clima, Cambio Climático y Calentamiento Global ..................................................... 15
6.1.2 Escenarios de Cambio Climático ............................................................................... 16
6.1.3 Desarrollo Sostenible y Recurso hídrico .................................................................... 18
6.2 Marco Conceptual ............................................................................................................. 19
6.2.1 El ciclo Hidrológico .................................................................................................... 19
6.2.2 Cuenca Hidrográfica .................................................................................................. 20
6.2.3 Ecosistema de Páramo .............................................................................................. 21
6.2.4 Evapotranspiración Potencial (ETP) .......................................................................... 21
6.2.5 Evapotranspiración Real (ETR) .................................................................................. 22
6.2.6 Índice de Aridez ......................................................................................................... 22
6.2.7 Sistema Hidrológico ................................................................................................... 22
6.2.8 Balance Hídrico y Oferta Hídrica ............................................................................... 23
6.2.9 Modelo Hidrológico ................................................................................................... 24
6.3 Métodos Utilizados ........................................................................................................... 24
6.3.1 Método Del U.S. SCS (Soil Conservation Service of USA) .......................................... 24
6.3.2 Hidrograma Sintético Triangular ............................................................................... 27
7. METODOLOGÍA .......................................................................................................................... 29
7.1 Caracterización Física de la Cuenca ................................................................................... 30
7.1.1 Características del relieve y morfométricas .............................................................. 30
7.1.2 Geología .................................................................................................................... 30
7.1.3 Texturas de Suelos y Coberturas ............................................................................... 30
II
7.2 Caracterización Climática .................................................................................................. 30
7.3 Indicadores Base Climática Actual y Bajo Escenarios de Cambio Climático ..................... 31
7.3.1 Evapotranspiración potencial (ETP) .......................................................................... 31
7.3.2 Evapotranspiración Real ............................................................................................ 32
7.3.3 Índice de Aridez (IA) .................................................................................................. 33
7.3.4 Clasificación de Lang ................................................................................................. 33
7.4 Análisis de la variación en el tiempo de los indicadores ................................................... 34
7.5 Oferta hídrica .................................................................................................................... 34
7.5.1 Aplicación del número de curva (CN) ........................................................................ 34
7.5.2 HEC-GeoHMS ............................................................................................................. 36
7.5.3 Condición Antecedente de Humedad ....................................................................... 37
7.5.4 Escorrentía Directa .................................................................................................... 38
7.5.5 Cálculo del Caudal Pico.............................................................................................. 38
7.5.6 Cálculo del Caudal Producido por Escorrentía .......................................................... 39
8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ........................................................................................................ 40
8.1 CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LA CUENCA ........................................................................ 40
8.1.1 Localización de la Cuenca .......................................................................................... 40
8.1.2 Características Físicas de la Cuenca .......................................................................... 41
8.2 CARACTERIZACIÓN CLIMÁTICA ......................................................................................... 49
8.2.1 Brillo Solar ................................................................................................................. 49
8.2.2 Humedad Relativa ..................................................................................................... 52
8.2.3 Temperatura .............................................................................................................. 54
8.2.4 Precipitación .............................................................................................................. 57
8.2.5 Evapotranspiración Potencial (ETP) – Actual ............................................................ 60
8.2.6 Evapotranspiración Real (ETR) – Actual .................................................................... 61
8.2.7 Índice De Aridez – Actual .......................................................................................... 62
8.2.8 Clasificación Climática según Factor Lang ................................................................. 63
8.3 INDICADORES CLIMÁTICOS BAJO ESCENARIOS DE CAMBIO CLIMÁTICO .......................... 65
8.3.1 Temperatura (Bajo Escenarios de Cambio Climático) ............................................... 65
8.3.2 Precipitación (Bajo Escenarios de Cambio Climático) ............................................... 66
8.3.3 Evapotranspiración Potencial (ETP) – Bajo Escenarios de Cambio Climático ........... 67
8.3.4 Evapotranspiración Real (ETR) – Bajo escenarios de cambio climático .................... 69
8.3.5 Índice de aridez – Bajo escenarios de cabio climático .............................................. 70
III
8.3.6 Clasificación Climática según Factor Lang ................................................................. 70
8.4 ANÁLSIS DE LA VARIACIÓN EN EL TIEMPO DE LOS INDICADORES .................................... 71
8.4.1 Temperatura .............................................................................................................. 72
8.4.2 Precipitación .............................................................................................................. 72
8.4.3 Evapotranspiración Potencial y Real ......................................................................... 74
8.4.4 Índice de aridez ......................................................................................................... 76
8.4.5 Clasificación Climática según Factor Lang ................................................................. 76
8.5 APROXIMACIÓN DE LA OFERTA HÍDRICA ACTUAL Y BAJO ESCENARIOS DE CAMBIO
CLIMÁTICO .................................................................................................................................... 77
8.5.1 Modelo Lluvia-Escorrentía ........................................................................................ 77
8.5.2 Estimación de Caudales ............................................................................................. 80
9. CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 84
10. RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 86
11. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 87
IV
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Cuatro Caminos de Forzamiento Radiativo seleccionados por el IPCC para evaluar el
comportamiento de la concentración de emisiones de gases de efecto invernadero en 2100. ...... 17
Tabla 2. Clasificación hidrológica de los suelos metodología SCS. .................................................... 27
Tabla 3. Estaciones climatológicas seleccionadas para el área de estudio. ...................................... 31
Tabla 4. Estaciones pluviométricas seleccionadas para el área de estudio. ..................................... 31
Tabla 5. Clasificación del Índice de aridez. ........................................................................................ 33
Tabla 6. Clasificación de Lang ............................................................................................................ 34
Tabla 7 Clasificación hidrológica de los suelos metodología SCS. ..................................................... 35
Tabla 8. Determinación del Número de Curva en Condición II de humedad y P0= 0,2 S. ................. 35
Tabla 9. Atributos resultantes de la combinación de las capas de suelos y coberturas. .................. 36
Tabla 10. Intervalos del índice de precipitación para definir la condición antecedente de humedad.
........................................................................................................................................................... 38
Tabla 11. Características morfométricas de la Cuenca del río Chuza. .............................................. 43
Tabla 12. Características de los suelos presentes en la cuenca. ....................................................... 46
Tabla 13. Cobertura vegetal del suelo según Core Land Cover......................................................... 49
Tabla 14. Brillo medio mensual multianual. ...................................................................................... 50
Tabla 15. Humedad relativa media mensual multianual. ................................................................. 52
Tabla 16. Temperatura media mensual multianual. ......................................................................... 55
Tabla 17. Precipitación media mensual multianual. ......................................................................... 58
Tabla 18. Clasificación Climática – Caldas. ........................................................................................ 64
Tabla 19. Cambios en las variables climáticas. .................................................................................. 71
Tabla 20. Índice de Aridez actual y bajo escenarios de cambio climático. ....................................... 76
Tabla 21. Clasificación climática- Factor –Lang Actual y bajo RCPs 4.5 y 6.0. ................................... 76
Tabla 22. Clasificación hidrológica de los suelos metodología SCS. .................................................. 77
Tabla 23. Escorrentía directa y caudales obtenidos en los escenarios propuestos. ......................... 81
V
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Ciclo Hidrológico ................................................................................................................. 20
Figura 2. La cuenca como sistema hidrológico. ................................................................................ 23
Figura 3. Solución de las ecuaciones de escorrentía del SCS. ........................................................... 26
Figura 4. Hidrograma sintético triangular. ........................................................................................ 28
Figura 5. Esquema metodológico. ..................................................................................................... 29
Figura 6. a) Vista de perfil de un sumidero antes y después de rellenar, b) Vista de perfil de un pico
antes y después de utilizar la herramienta. ...................................................................................... 37
Figura 7. Localización general y específica. ....................................................................................... 40
Figura 8. Modelo de elevación digital – Cuenca Río Chuza. .............................................................. 41
Figura 9. Perfil longitudinal del río Chuza. ........................................................................................ 42
Figura 10. Curva hipsométrica del río Chuza..................................................................................... 42
Figura 11. Mapa de geología - Cuenca Río Chuza. ............................................................................ 44
Figura 12. Mapa de suelos - Cuenca Río Chuza. ................................................................................ 47
Figura 13. Mapa de uso y cobertura vegetal del suelo – Cuenca río Chuza. .................................... 48
Figura 14. Distribución espacial del brillo solar................................................................................. 50
Figura 15. Distribución espacial de la humedad relativa. ................................................................. 53
Figura 16. Distribución espacial de la temperatura. ......................................................................... 55
Figura 17. Distribución espacial de la temperatura media mensual. ............................................... 57
Figura 18. Distribución espacial de la precipitación media mensual multianual. ............................. 59
Figura 19. Distribución espacial de la Evapotranspiración Potencial actual. .................................... 61
Figura 20. Distribución espacial de la ETR actual. ............................................................................. 62
Figura 21. Clasificación índice de aridez base climática actual. ........................................................ 63
Figura 22. Clasificación climática Lang, cuenca del río Chuza. .......................................................... 64
Figura 23. Distribución espacial de temperatura bajo los RCPs 4.5(izq) y 6.0 (der). ........................ 66
Figura 24. Distribución espacial de la precipitación bajo los RCPs 4.5 (izq) y 6.0 (der). ................... 67
Figura 25. Distribución espacial de la ETP bajo los RCPs 4.5 (izq) y 6.0 (der). .................................. 68
Figura 26. Distribución espacial de la ETR bajo los RCPs 4.5 (izq) y 6.0 (der). .................................. 69
Figura 27. Clasificación del índice aridez bajo RCPs 4.5 (izq) y 6.0 (der). .......................................... 70
Figura 28. Distribución espacial de la clasificación - Factor Lang bajo los RCPs 4.5 (izq) y 6.0 (der). 71
Figura 29. Mapa de valores de CN adimensionales. ......................................................................... 78
Figura 30. Superficie de la ecuación de escorrentía directa. ............................................................ 80
VI
LISTA DE GRÁFICAS
Gráfica 1. Brillo solar medio mensual total– Estaciones. .................................................................. 51
Gráfica 2. Distribución temporal del brillo solar medio mensual. .................................................... 51
Gráfica 3. Distribución temporal de la humedad relativa mensual multianual. ............................... 54
Gráfica 4. Humedad relativa media multianual – Estaciones. .......................................................... 54
Gráfica 5. distribución temporal – temperatura media mensual multianual. .................................. 56
Gráfica 6. Temperatura media multianual – Estaciones. .................................................................. 56
Gráfica 7. Distribución temporal de la precipitación media mensual multianual. ........................... 60
Gráfica 8. Precipitación media mensual multianual de las estaciones de la cuenca. ....................... 60
Gráfica 9. Variación de la ETP (actual y bajo RCPs) con respecto a la altitud. .................................. 68
Gráfica 10. Variación de la ETR (actual y bajo RCPs) con respecto a la altitud. ................................ 69
Gráfica 11. Variación de la temperatura actual y bajos RCPs. .......................................................... 72
Gráfica 12. Relación del porcentaje de área con los intervalos de precipitación RCP 4.5 (izq) y 6.0
(der). .................................................................................................................................................. 73
Gráfica 13. Variación de la precipitación actual y bajo RCPs. ........................................................... 74
Gráfica 14. Variación de la evapotranspiración potencial actual y bajo RCPs. ................................. 74
Gráfica 15. Variación de la evapotranspiración real actual y bajo RCPs. .......................................... 75
Gráfica 16. Valores de escorrentía directa multitemporal calculados con el método número de
curva. ................................................................................................................................................. 80
Gráfica 17. Distribución del caudal promedio en el año producto de la escorrentía directa. .......... 82
7
1. INTRODUCCIÓN
El parque Nacional Natural Chingaza se ubica en los departamentos de Cundinamarca y Meta. La serranía de Chingaza es una rama de la cordillera oriental se origina en el páramo de Guasca entre el Río Negro y el Río Guavio. La serranía se divide en la laguna Chingaza, creando Los Farallones de Gachalá y medina al Oriente y la cordillera del Baldío o Serranía de los al órganos sur, cuenta con un total de 76 600 ha declaradas (PNN, 2009)de las cuales aproximadamente el 40% se encuentra bajo jurisdicción de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá de Bogotá -EAAB-, que le brinda al distrito capital desde el sistema Chingaza el 80% del agua demandada por la ciudad más grande de Colombia, proveniente principalmente de la cuenca del Río Chuza.
El sistema Chingaza es el nombre característico de la infraestructura establecida por la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá en el páramo de Chingaza para realizar los procesos de captación, almacenamiento en el embalse de Chuza, y aducción a través de pozos y túneles, aprovecha el agua retenida por la vegetación la cual es almacenada y lentamente liberada e infiltrada a través del suelo hacia pequeñas conducciones, vallados, lagunas y quebradas y quebradas que conducen el agua hacia las diferentes estructuras de captación con las que cuenta el EAAB.
La empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá ha planteado desde inicios de los años noventa la ampliación del sistema Chingaza como estrategia para garantizar el suministro de agua potable a la población creciente de la ciudad de Bogotá, la ampliación del sistema hace parte del proyecto Chingaza II y la obra de mayor magnitud contemplada es la construcción del embalse La Playa, ubicado en la cuenca del Río Chingaza-La Playa en inmediaciones de la laguna de Chingaza, la cual traerá altos impactos negativos sobre el páramo Chingaza (GeoAndes, 2017).
De acuerdo con análisis realizados por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM, 2014) en los últimos años se están presentando varios impactos en los páramos, asociados al cambio climático, como son, fuertes incrementos de la temperatura, así como una tendencia a la disminución de la precipitación acumulada anual y de precipitaciones de alta intensidad (como los aguaceros), este tipo de cambios tan bruscos genera una afectación directa en la disponibilidad del recurso hídrico debido a la alteración del ciclo hidrológico en el ecosistema.
8
2. PROBLEMÁTICA
El Parque Nacional Natural Chingaza declarado en el año 1977 posee hoy 76 600 ha que se encuentran en jurisdicción del departamento de Cundinamarca y Meta, abarca sectores de diez municipios y comprende las cuencas de los Ríos Negro, Guatiquía y Guavio, de la Orinoquía y Siecha o Tominé de la hoya del Magdalena que proporciona agua a la república de Colombia, la ciudad de Villavicencio y las poblaciones de Cumaral y Restrepo.
Por ende, Chingaza es el principal abastecedor de agua de la ciudad de Bogotá más específicamente las cuencas de los Río Chuza en donde se encuentra el embalse que lleva el mismo nombre en donde se represa el agua para la capital, de ahí la necesidad de establecer la capacidad de la oferta hídrica a futuro de uno de los principales servicios ecosistémicos que brinda este importante ecosistema, teniendo las afectaciones del cambio climático que podrían en riesgo la oferta que demanda ciudades como Bogotá y algunos municipios del Meta y Cundinamarca.
De acuerdo con análisis realizados por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), en los últimos años se están presentando varios impactos en los páramos, asociados al cambio climático, como son, fuertes incrementos de la temperatura, así como una tendencia a la disminución de la precipitación acumulada anual y de precipitaciones de alta intensidad (como los aguaceros) (IDEAM, 2014). Los cambios tan altos en la temperatura en zonas de gran elevación, se están evidenciando con un fuerte retroceso de los glaciares en Colombia. Por otro lado, se está presentando un doble impacto en los páramos, una de las principales fuentes abastecedoras de agua en grandes ciudades como Bogotá: la disminución de la precipitación y una tendencia al aumento en la temperatura máxima (asociada al día). Esto último también puede estar contribuyendo a una mayor evaporación del agua en las zonas de páramo, donde nacen gran parte de los principales ríos del país y estos impactos pueden estar afectando algunos componentes bióticos sensibles a esos cambios relacionados directamente con la disponibilidad para la oferta en estas zonas estratégicas del país.
Además del aumento de la demanda de agua como consecuencia del crecimiento exponencial de la población en Latinoamérica y para el caso Colombia, requiere por consiguiente una mayor oferta del recurso por la cual la EAAB plantea la ampliación de sistema Chingaza, de ahí la necesidad de generar estrategias y mecanismos que permitan conocer las consecuencias concretas del cambio climático en la disponibilidad hídrica en las zonas más importantes para el abastecimiento de agua potable en el país y de esta manera generar herramientas para la toma de decisiones en el presente con incidencias en el futuro asegurando el preciado recurso a toda la población.
9
3. ANTECEDENTES
La Política Ambiental de Colombia establece, en materia de Áreas Naturales Protegidas, que éstas deben basar su misión en dos aspectos primordiales: la conservación del patrimonio natural y cultural y la racionalización del aprovechamiento de recursos naturales en el marco de un desarrollo humano sostenible. Partiendo de que la política que las Áreas Protegidas se constituyen en áreas fundamentales para el nacional por los bienes y servicios ambientales de gran importancia como lo son el agua.
La Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá desde inicio de la década de los noventas ha presentado la ampliación del Sistema Chingaza como una realidad inminente ante el crecimiento de la población de Bogotá, esta ampliación se ha visto envuelta en diferentes debates debido al impacto que ocasionaría un segundo transvase de cuencas en esta zona.
El periódico El Tiempo a finales del año 1997 publicó una noticia acerca de la inminente ampliación del Sistema Chingaza que comenzaría en el 98, “La segunda etapa del sistema Chingaza, que suministrará agua a los bogotanos a partir del 2005, empezará a construirse el año entrante” (Muñoz, 1997), en esta noticia se hablan de cuatro estrategias para ampliar el sistema, entre esas la construcción del embalse la Playa. Sin embargo, en junio de 2012 en este mismo periódico se publicó que debido a razones ambientales no se construiría la represa de Chingaza II, diciendo así que la EAAB no tramitaría la licencia ambiental para iniciar la construcción a pesar de haber realizado el Estudio de Impacto Ambiental Ampliación del Sistema Chingaza publicado en el año 2003 por la misma empresa, el gerente del Acueducto de Bogotá para el año 2012 Diego Bravo, anunció que no se tramitará la licencia ambiental para el proyecto Chingaza II, argumentando que las obras que comprenden el proyecto tienen un impacto ambiental negativo en el área del páramo de Chingaza (Gómez, 2012)
El grupo de Geografía y Montaña de la Universidad Nacional GeoAndes realizó una investigación acerca de los costos ambientales que implicaría el emplazamiento de un embalse en la cuenca del Río La Playa, para el cual la construcción de este proyecto generaría un alto impacto en la cobertura vegetal y por ende en la retención hídrica (GeoAndes, 2017), actualmente no hay noticias acerca de la ampliación del sistema, sin embargo sigue siendo muy controversial por la cantidad de impactos negativos socioambientales que produciría.
Dentro de los estudios enmarcados en el Parque Nacional Natural Chingaza, se encuentra una tesis de la Universidad Nacional de Colombia (Gutiérrez, 2016), en la que se analizan a
10
profundidad los conflictos socio ambientales derivados de la declaración del Parque como figura de protección en las zonas de producción campesina en donde se investigan los procesos históricos de ocupación del territorio formulando posteriormente ejes de análisis que describen y caracterizan los conflictos actuales en la zona por uso del suelo, entre estos conflictos se encuentra el agua como eje regulador del ecosistema de páramo.
En la Universidad de los Andes (Lombana, 2006) se realizó un estudio de modelación y generación de estrategias de intervención de cuencas paramunas, tomando como caso de estudio el Páramo de Chingaza debido a su importancia como abastecedor de agua potable para Bogotá, este estudio se realizó teniendo en cuenta variables antrópicas generadoras de un impacto ambiental, como crecimiento de la población, la ampliación de la frontera agrícola y pecuaria y los cambios en el uso del suelo, realizando inventarios de las actividades antrópicas que se realizan en el parque y una caracterización de los tipos de cobertura vegetal de esta manera a través de un modelo ya desarrollado, por el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, el modelo SWAT se tuvieron cuenta variables climáticas e hidrológicas además se utilizó la modelación bajo escenarios de cambio de coberturas concluyendo que la disponibilidad de agua no es considerablemente afectada por estos factores.
Dentro de la Universidad Distrital (Casallas, 2016) también se realizó un estudio que involucra el recurso hídrico de Chingaza, realizando una caracterización de usos del recurso hídrico en varios de los parques del Sistema de Parques Nacionales Naturales de Colombia 55 de los 59 declarados hasta la actualidad incluyendo el PNN Chingaza, para esto se realizó un diagnóstico ambiental del recurso teniendo en cuenta las actividades antrópicas que se realizan dentro de la delimitación de estos, debido a su importancia como el principal servicio ecosistémico prestado por estas zonas protegidas.
“Análisis de la vulnerabilidad de la Cuenca del Río Chinchiná para condiciones estacionarias y de cambio climático” Ocampo López, Olga. Programa Magíster en Ingeniería Química. Universidad Nacional de Colombia, (López, 2012). El desarrollo de esta investigación se enfoca en determinar la vulnerabilidad del río Chinchiná desde un enfoque de cuenca hidrográfica, donde se realiza su caracterización, balance hídrico y análisis de la vulnerabilidad, bajo condiciones estacionarias y de cambio climático. Dentro de las etapas del análisis de vulnerabilidad se toman en cuenta los escenarios de cambio climático y algunos indicadores hidrológicos, la investigación estima las alteraciones en las variables climatológicas, en el régimen hidrológico y en la oferta hídrica por variabilidad climática llegando a la conclusión bajo escenarios de cambio climático y modelos reducciones en la oferta hídrica incluso alcanzando la condición de escasez de agua.
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En la región desértica de Uribía en el departamento de la Guajira (Ospina, 2016) se realizó un estudio teniendo en cuenta los escenarios de cambio climático RCP 4.5 Y RCP 8.5, realizando un análisis del bajo parámetros hídricos y climáticos bajo escenarios regionales, de esta forma confirmaron como resultados la disminución de la precipitaciones (2.4 y 11%) y un incremento en la temperatura anual promedio alrededor de 1.7 °C con el modelo HadGEM2-ES para el periodo 2041-260 y de 3.7 °C con el Modelo GFDL-CM3 de cambio climático para el periodo 2061 -2080, finalmente se concluye que el déficit del recurso a futuro puede causar graves problemas socio ambientales y considerables consecuencias a la productividad agrícola e industrial de la región.
3.1 Marco Normativo Legal
En Colombia existen gran cantidad de normatividad acerca del manejo de los denominados recursos renovables como el agua y la designación de Parques Nacionales Naturales.
El primer antecedente importante en la legislación colombiana relacionada con la protección de áreas naturales se remonta al año de 1919 con la formulación de la ley 119, que se reglamenta mediante el Decreto 272 de 1920. Con el posicionamiento de un modelo económico en Colombia basado en los productos de exportación, en esta ley se consideran como bosques nacionales las plantaciones naturales de caucho, tagua, pita, henequén, quina, balata, jengibre, maderas preciosas y otros productos de exportación, al tiempo que se crea la comisión forestal, la cual tiene dentro de sus funciones establecidas la mensura y amojonamiento de estos bosques. (Villegas, 1977)
Durante el siglo XX, los primeros lineamientos explícitos de política en cuanto al manejo del recurso hídrico se dieron con el Decreto 1381 de 1940, expedido por el entonces Ministerio de Economía Nacional, que trataba sobre el aprovechamiento, conservación y distribución de aguas nacionales de uso público. Con la expedición del Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente (Decreto Ley 2811 de 1974), que se inicia el marco regulatorio moderno para el manejo de los recursos naturales renovables, la atmósfera y el espacio aéreo, las aguas en cualquiera de sus estados, la tierra, el suelo y el subsuelo, la flora y la fauna, entre otros.
La ley 99 del año 1993 por el cual se reordena el sector público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental SINA, creando así el Ministerio de Medio Ambiente.
La resolución 065 de 24 de junio de 1968 Por la cual se reserva y declara como Parques
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Nacionales Naturales los Páramos de Sumapaz y Chingaza ubicados en los Municipios de Bogotá D.C. y de Fómeque en el Departamento de Cundinamarca.
El acuerdo 01 del 24 de enero de 1978, por el cual se amplía el Parque Nacional Natural Chingaza
para incluir en él 374 hectáreas del predio “Páramo de Mangón Grande” ubicado en jurisdicción
del municipio de La Calera Departamento de Cundinamarca en 1998 el Consejo Nacional
Ambiental aprobó la estrategia para un Sistema Nacional de Áreas Protegidas (SINAP), cuyo
objetivo consiste en asegurar la conservación de la diversidad biológica y cultural y la producción
sostenible de bienes y servicios ambientales indispensables para el desarrollo económico, social y
ambiental de la nación (Ayala Apotes & Espinosa Marín , 2014).
En Cuanto a las políticas y convenios que ha realizado Colombia para la mitigación y toma de acciones en el marco del cambio climático se encuentra, la ley 164 de 1994, por el medio de la cual se aprueba la “Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, hecha en New York el 9 de mayo de 1992”, estableció compromisos para el Estado Colombiano, entre los que se encuentran: formular, aplicar, publicar y actualizar regularmente programas nacionales y, según proceda, regionales, que contengan medidas orientadas a mitigar el cambio climático, teniendo en cuenta, en la medida de lo posible las consideraciones relativas al cambio climático en sus políticas y medidas sociales, económicas y ambientales pertinentes y emplear medios apropiados entre otros.
El documento CONPES 3700 de 2011, en el cual el país adopta la “Estrategia institucional para la articulación de políticas y acciones de cambio climático”, donde se establece que la adaptación y mitigación al cambio climático requieren del desarrollo de estrategias de articulación tanto a nivel sectorial como en ámbitos nacional y territorial, con el fin de generar una gestión compartida y coordinada, que permita una adecuada toma de decisiones.
En 1998 el Consejo Nacional Ambiental aprobó la estrategia para un Sistema Nacional de Áreas Protegidas (SINAP), cuyo objetivo consiste en asegurar la conservación de la diversidad biológica y cultural y la producción sostenible de bienes y servicios ambientales indispensables para el desarrollo económico, social y ambiental de la nación (Ayala Apotes & Espinosa Marín , 2014).
El decreto 298 del 24 de febrero de 2016 del Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible, donde se establece el sistema nacional de cambio climático con el fin de gestionar la mitigación de gases de efecto invernadero y la adaptación de cambio climático en el país.
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4. JUSTIFICACIÓN
Colombia es uno de los países más ricos en recursos hídricos y a su vez el país con el mayor número de páramos 49% un ecosistema considerado como las fábrica de agua por ende, es de suma importancia estudios e investigaciones que generen herramientas para el manejo y la conservación de los mismos bajo escenarios de cambio climático, pues el cambio climático será uno de los principales actores influyentes en los cambios de regulación del recurso hídrico y la disponibilidad de agua en estos ecosistemas.
El PNN Chingaza creado mediante la resolución No. 154 de 1977 es, sin duda el área silvestre protegida más importante del departamento de Cundinamarca y uno de los parques Nacionales Naturales que mayores beneficios económicos produce (Andrade, 1989). El parque Nacional Natural en la actualidad posee una superficie de 76 600 ha, la importancia de este ecosistema para la vida de muchos habitantes de la región es casi incalculable, ya que suministra agua para Bogotá, Villavicencio y los pueblos de Cumaral y Restrepo, junto con numerosos acueductos regionales, municipales y veredales.
Además el conjunto de las cuencas hidrográficas del río Guatiquía y el río Blanco ubicadas en el Macizo de Chingaza constituyen la principal fuente de abastecimiento para Bogotá; el páramo, los bosques y por supuesto las cuencas que allí se ubican le confieren a este gran ecosistema la categoría de estratégico, la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá -EAAB- cuenta en Chingaza con recursos de agua que le brindan una capacidad de 14m3 por segundo abasteciendo de agua potable a cerca del 80% del Distrito Capital para aproximadamente 7’ 500 000 de habitantes una población que se encuentra en constante crecimiento.
Para Colombia y en general el mundo entero uno de los principales retos de la humanidad en la actualidad, es enfrentar las consecuencias de los cambios acelerados del clima, los cuales tienen impacto en el ambiente entendido como lo biofísico, lo político, lo socioeconómico y cultural, aumentando así el riesgo de pérdida de ecosistemas de suma importancia para la vida humana, por consiguiente es necesario entender según los escenarios de cambio climático 4.5 Y 6.0 para Colombia presentados por el IDEAM las consecuencias que estos cambios podrían traer sobre los ecosistemas de páramo.
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5. OBJETIVOS
5.1 General
Evaluar los posibles cambios en la oferta hídrica utilizando un modelo lluvia – escorrentía y la variación del régimen hidrológico en la cuenca del Rio Chuza ubicada en el Parque Nacional Natural Chingaza bajo escenarios de cambio climático para el periodo 2011-2040.
5.2 Específicos
Caracterizar física y climatológicamente la cuenca de estudio, como insumo fundamental para el desarrollo del modelo e índices propuestos.
Evaluar las condiciones climáticas e hidrológicas de la cuenca a partir de los RCPs de precipitación y temperatura 4.5 y 6.0.
Analizar a través del cálculo de indicadores como el factor Lang e índice de aridez actual y futuro las posibles variaciones del régimen climatológico en la cuenca del río Chuza.
Comparar los resultados actuales con los obtenidos bajo escenarios de cambio climático, con el fin de identificar posibles impactos en el ecosistema estratégico para la ciudad de Bogotá.
Aproximar la oferta hídrica de la cuenca a través del modelo lluvia-escorrentía, utilizando los escenarios propuestos y analizando su posible variación en el tiempo.
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6. MARCO REFERENCIAL
6.1 Marco Teórico
6.1.1 Clima, Cambio Climático y Calentamiento Global
El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), define el clima como una descripción estadística del tiempo en términos de valores medios y de variabilidad de las cantidades de interés durante periodos de varios decenios (normalmente, tres decenios, según la definición de la OMM). Dichas cantidades son casi siempre variables de superficie (por ejemplo, temperatura, precipitación o viento), aunque en un sentido más amplio el "clima" es una descripción del estado del sistema climático. (IDEAM, 2010)
El Cambio Climático Según la Convención Marco de las Naciones (Naciones Unidas, 1992) Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), se entiende como un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante periodos de tiempo comparables. El progresivo incremento de la temperatura media global impulsado principalmente, según estudios realizados y de acuerdo a los registros, por el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero se constituye como uno de los desafíos que debe enfrentar la humanidad en el presente siglo dada la tendencia hacia un posible cambio climático.
El calentamiento global es la teoría que predice el crecimiento futuro de las temperaturas del planeta durante las próximas décadas, a partir del incremento en el valor medio de la temperatura observado en la atmósfera terrestre y en los océanos.
La medición rutinaria de la temperatura atmosférica en estaciones meteorológicas ha permitido el monitoreo de esta variable en diversas regiones del planeta desde finales del siglo XIX. Gracias a estos datos, es muy claro que la temperatura media del planeta ha experimentado un incremento significativo de casi 0.5°C, si tomamos como nivel base la temperatura media registrada entre los años 1961 a 1990 y de casi 1°C si la comparamos con la segunda mitad del siglo XIX (1850-1900). (Caballero, Lozano, & Ortega, 2007)
Si bien el calentamiento global se considera un proceso natural consecuencia del cambio climático, el cual a lo largo de la vida del planeta se ha dado como resultado de procesos acumulativos generando periodos de tiempo de calentamiento o enfriamiento, estos procesos se han visto claramente alterados por las actividades humanas especialmente después de la industrialización. El IPCC está hoy seguro con un 95% de certeza de que la actividad humana es actualmente la causa principal del calentamiento global. Además, el Informe de síntesis concluye que cuanto mayor sea la perturbación de la actividad humana sobre el clima, mayores serán los riesgos de impactos graves, generalizados e irreversibles en las personas y los ecosistemas, y más duraderos serán los cambios en todos los componentes del sistema climático. (IPCC, 2014)
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6.1.2 Escenarios de Cambio Climático
La temperatura y la precipitación son dos variables que marcan las tendencias de cambio climático, en Colombia se viene haciendo un seguimiento riguroso de tales variables, de esta manera se consolido una red hidrometereológica compuesta por diferentes tipos de estaciones que miden diferentes variables. Gracias la medición constante de dichas variables es posible generar escenarios de temperatura y precipitación para el país siguiendo los lineamientos propuestos por el IPCC.
El IPCC es el organismo internacional líder para la evaluación del cambio climático. Su función consiste en analizar, de forma exhaustiva, objetiva, abierta y transparente, la información científica, técnica y socioeconómica relevante para entender los elementos científicos del riesgo que supone el cambio climático provocado por las actividades humanas, sus posibles repercusiones y las posibilidades de adaptación y atenuación del mismo. El IPCC elabora Informes de evaluación los cuales constan de varios volúmenes, y proporcionan todo tipo de información científica, técnica y socioeconómica sobre el cambio climático, sus causas, sus posibles efectos, y las medidas de respuesta correspondientes, actualmente se trabaja el quinto informe de evaluación (AR5). (Roa, 2012)
Colombia remite informes periódicos a la CMNUCC llamadas Comunicaciones Nacionales de Cambio Climático. Estos informes, cuya elaboración es liderada por el IDEAM, sintetizan los avances del país en materia de análisis de vulnerabilidad, medidas de mitigación y adaptación, emisiones de gases de efecto invernadero y acciones de educación, formación y sensibilización frente al cambio climático. En este sentido el IDEAM genera la Tercera Comunicación Nacional de Cambio Climático, en donde se presentan los escenarios de cambio climático 2011-2100, para las variables de precipitación y temperatura media en Colombia, siguiendo las metodologías propuestas por el IPCC. (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA, 2015)
Un escenario es una descripción estimable sobre cómo puede desarrollarse el futuro. Dicha descripción está basada en un conjunto de variables y supuestos sobre fuerzas y relaciones de cambio claves, que pueden originar un conveniente posible estado futuro sobre algo. Bajo este contexto un escenario de cambio climático es una visión o representación futura del clima que se observaría bajo una concentración estimada de gases de efecto invernadero. No obstante, el verdadero objeto de realizar escenarios es evaluar un amplio espectro de posibilidades acerca del comportamiento del clima. (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA, 2015)
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Como se ha mencionado anteriormente, los escenarios de cambio climático para Colombia siguen las rutas metodológicas del IPCC, en su quinto informe de evaluación AR5, para su desarrollo el IDEAM tomó 16 modelos globales que mejor representan el clima de referencia de Colombia (1976-2005) y que modelan la temperatura y precipitación hasta el año 2100. Estas metodologías se basan en la descripción de los caminos representativos de emisiones o RCP, así como también el ensamble multimodelo y multiescenario que permite promediar las respuestas de los diferentes RCP. Estos se caracterizan por su Forzamiento Radiactivo (FR= W/m2) (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA, 2015).
Esto quiere decir que cada RCP representa solo uno de los muchos escenarios que pueden conducir a las características de un determinado forzamiento radiativo, en ese sentido el nuevo proceso en paralelo comienza con la selección de cuatro RCPs (2.6, 4.5, 6.0 y 8.5), cada uno corresponde a un camino de Forzamiento Radiativo específico.
Tabla 1. Cuatro Caminos de Forzamiento Radiativo seleccionados por el IPCC para evaluar el comportamiento de la concentración de emisiones de gases de efecto invernadero en 2100.
Fuente: (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA, 2015)
El Forzamiento Radiativo (FR) es un proceso que altera el equilibrio de energía del sistema Tierra–atmósfera, a raíz de un cambio en la concentración de dióxido de carbono o en la energía emitida por el Sol. Si el FR es positivo tiende a calentar el sistema (más energía recibida que emitida), mientras que un FR negativo lo enfría (más energía perdida que recibida). El FR se expresa en unidades de medida de vatios por metro cuadrado (W/m2). Así, al hablar de escenarios RCP 2.6, 4.5, 6.0 u 8.5, se indica la cantidad de energía que retiene el planeta, producto del FR: 2.6, 4.5, 6.0 u 8.5 W/m2. (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA, 2015)
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6.1.3 Desarrollo Sostenible y Recurso hídrico
El desarrollo sostenible se popularizó de manera explícita y contextualizada por la Comisión Brundtland en el documento “Nuestro Futuro Común” donde se define como "el desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para atender sus propias necesidades" (ONU, 1987). Este concepto se implementó como apoyo a las medidas para impulsar un desarrollo compatible con el medio ambiente garantizando su integridad.
La visión del desarrollo sostenible según (Díaz Pulido, y otros, 2009) no solo busca incrementar los grados de bienestar de las sociedades actuales, sino proteger el patrimonio de las generaciones futuras. Así mismo, se pretende reducir las presiones ambientales del crecimiento económico sobre los recursos naturales, en especial sobre el agua, recurso fundamental para el desarrollo de la vida humana y de la biodiversidad.
El recurso hídrico es un bien limitado, cuya cantidad en el planeta es constante y su disponibilidad depende no solo de nuestra ubicación geográfica también de nuestra capacidad tecnológica. La gestión inteligente del agua es un prerrequisito del desarrollo sostenible, si se gestiona de un modo eficiente, el agua juega un papel esencial para reforzar la resiliencia de los sistemas económicos, sociales y ambientales, mitigando el impacto ante cambios impredecibles. (Naciones Unidas, 2015)
El agua es un recurso estratégico para los asentamientos humanos y todos los demás seres vivos, por lo tanto, se considera fundamental para el desarrollo humano, su importancia socio-económica radica en los servicios ambientales que presta, ya que garantiza el acceso al agua como derecho fundamental, satisfaciendo las necesidades humanas básicas y las actividades productivas como la agricultura y la industria.
Colombia es uno de los países más ricos en recurso hídrico del planeta. Su clima presenta comportamientos variados, lo que hace posible una gran diversidad de ecosistemas capaces de albergar una gran cantidad de formas de vida vegetal y animal. La precipitación está regida por la zona de confluencia intertropical, los vientos alisios y los eventos de variabilidad climática como El Niño-La Niña, ondas intraestacionales, entre otros. Además de los factores físico-geográficos regionales como la orografía. (Arango, 2012)
Garantizar la disponibilidad del agua y su gestión sostenible es el objetivo número seis de los objetivos de desarrollo sostenible de las Naciones Unidas, cuyas metas principales son garantizar la cobertura y saneamiento básico a la mayor parte de la población para el año 2030 incluyendo una gestión eficiente del recurso. De los países latinoamericanos Colombia
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se encuentra en estado “Naranja” para el año 2017, lo que significa su poco avance en el alcance de las metas propuestas para este objetivo, mientras que cumple con el objetivo trece, cuyas metas se pueden resumir en incorporar y fortalecer las medidas de mitigación ante el cambio climático, también se comprometió a reducir las emisiones de Gases de Efecto Invernadero en un 20% y 30% con respecto a las emisiones proyectadas para el año 2030.
El país ya ha adelantado acciones de mitigación ante el cambio climático, no obstante, las dinámicas socioeconómicas del país son altamente vulnerables al Cambio Climático. Consciente de esto Colombia se adhirió y ratificó la CMNUCC (Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático), que busca entender los diversos factores que aceleran el cambio del clima y de esta forma llegar a consensos sobre acciones que aborden causas y consecuencias. (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA, 2015)
Los páramos en Colombia se consideran ecosistemas estratégicos de alta montaña, debido al papel crucial que desempañan en la regulación del agua y la oferta de varios servicios ambientales, los impactos asociados al cambio climático en los páramos del país se evidencian en los incrementos de temperatura y en la tendencia a la disminución de la precipitación, favoreciendo la evaporación del agua en estas zonas de alta montaña.
6.2 Marco Conceptual
6.2.1 El ciclo Hidrológico
El ciclo hidrológico es el foco central de la hidrología, el ciclo no tiene principio ni fin y sus diversos procesos ocurren en forma continua. En la figura 1 se puede observar el ciclo del agua a través de la hidrosfera. Al respecto, (Chow, Maidment , & Mays, 1994) define el ciclo hidrológico como:
“El ciclo no tiene principio ni fin y sus procesos ocurren en forma continua, el agua se evapora desde los océanos y desde la superficie terrestre para volverse parte de la atmósfera, el vapor de agua se transporta y se eleva en la atmósfera hasta que se condensa y se precipita sobre la superficie terrestre o sobre los océanos, el agua precipitada puede ser interceptada por la vegetación, convertirse en flujo superficial sobre el suelo, infiltrarse en el suelo, correr a través del suelo como flujo subsuperficial y descargar en los ríos como escorrentía superficial. La mayor parte del agua interceptada y de escorrentía superficial regresa a la atmósfera mediante la evaporación, el agua infiltrada puede percollar profundamente para recargar el agua subterránea de donde emerge en manantiales o se desliza hacia los ríos para formar escorrentía superficial y finalmente fluye hacia el mar o se evapora en la atmósfera a medida que el ciclo hidrológico continúa.”
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Figura 1. Ciclo Hidrológico Fuente: (Civilgeeks, 2011)
6.2.2 Cuenca Hidrográfica
Físicamente según (Faustino & Jimenéz, 2000), es el espacio de terreno limitado por las partes más altas de las montañas, laderas y colinas, en el que se desarrolla un sistema de drenaje superficial que concentra sus aguas en un río principal el cual se integra, al mar, lago u otro rio más grande, este espacio se puede delimitar utilizando una carta altimétrica u topográfica siguiendo la divisoria de las aguas. Dentro de la cuenca hidrográfica se encuentran los recursos naturales, suelo, agua, vegetación, fauna, flora entre otros, en ella vive el hombre y desarrolla todas sus actividades socioeconómicas que le permiten alcanzar un desarrollo y nivel de vida óptimos.
La Gestión Integral del Recurso Hídrico define la cuenca hidrográfica como la unidad fundamental de análisis para el desarrollo de los procesos de planificación y administración. Definido mediante el Decreto 1076 de 2015, titulo 3, sección 5, coherente con la Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico (Ministerio de Ambiente, 2010).
La importancia de la hidrología en el manejo de la cuencas es obvia, el concepto mismo de cuenca hidrográfica se define apoyado en la hidrología y el régimen hidrológico en una cuenca (caudales máximos, caudales mínimos, fluctuaciones características de hidrógrafa), la calidad del agua y el transporte de sedimentos por el agua, se consideran como
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verdaderos indicadores del buen manejo o deterioro de una cuenca. (Faustino & Jimenéz, 2000)
6.2.3 Ecosistema de Páramo
Los páramos son ecosistemas de alta montaña, considerados lugares sagrados para muchos de nuestros antepasados, son santuarios muy importantes debido a su gran poder de captación y regulación de agua. En ellos se genera y nace gran parte de las fuentes de agua que comprenden la compleja red hidrológica nacional.
El ecosistema de páramo es uno de los ecosistemas más importantes en Colombia y parte de Sudamérica debido a los invaluables servicios ecosistémicos que presta, como tal el ecosistema de páramo puede estar definido por sus características geográficas, geológicas, climáticas y de flora y fauna específicas. Los páramos son los biomas propios de las montañas neo tropicales que se localizan entre el límite superior de la vegetación boscosa (3200-3800 m.s.n.m) y el límite inferior de las nieves perpetuas (4400-4700 m.s.n.m). (Ambiente, 2002)
(Cuatrecasas , 1958) divide el cinturón paramuno en subpáramo o páramo bajo con vegetación arbustiva en la que predominan elementos florísticos de la familia Compositae: sus límites altitudinales varían de 3.000 a 3.500 metros; el páramo propiamente dicho con pastizales y frailejones: se extiende entre los 3.500 y los 4.500 metros; y el superpáramo ubicado a alturas mayores a los 4.500 metros se caracteriza por la discontinuidad de la vegetación.
Las características ecológicas principales de los páramos según (Vargas, 2004) son:
Presencia de un régimen isotérmico anual y alternancia térmica diaria por debajo de cero grados.
Suelos humíferos con gran capacidad de almacenamiento de agua y pH ácidos, que genera sequedad en las plantas.
La vegetación presenta baja biomasa, crecimiento lento, productividad primario baja y acumulación de necromasa en pie y en suelo.
6.2.4 Evapotranspiración Potencial (ETP)
En la actualidad existen varias definiciones acerca de la ETP y el cálculo de la misma, se considera generalmente como la máxima evapotranspiración posible bajo las condiciones existentes, cuando el suelo está abundantemente provisto de agua (colmada su capacidad
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de campo) y cubierto con una cobertura vegetal. (Díaz & Alarcon, 2018)
Thornwaite definió está como la cantidad de agua transferida a la atmosfera, que sería posible bajo condiciones ideales de humedad de suelo y de vegetación. Van Wijk y De Vries la definieron como la cantidad de agua evaporada bajo condiciones óptimas en cuanto a la humedad del suelo y la vegetación. Pennman, quien prefirió acortar el término a transpiración potencial, la definió como la cantidad de agua transpirada en la unidad de tiempo, por un cultivo anual verde, de altura uniforme y su padecer por falta de agua que cubra completamente el suelo. (Holdridge, 2000)
6.2.5 Evapotranspiración Real (ETR)
Es la evapotranspiración que realmente se produce bajo las condiciones meteorológicas, de humedad de suelo y de vegetación, corresponde a la evapotranspiración que ocurre en condiciones reales, del suelo siempre y cuando existan reservas de agua, es importante mencionar que ETR ≤ ETP, siendo iguales en temporadas climáticas lluviosas en donde la precipitación abastece la demanda potencial de agua, en estas condiciones la humedad del suelo y de la cobertura vegetal son óptimas para permitir la transferencia de agua a la atmósfera (Díaz & Alarcon, 2018)
6.2.6 Índice de Aridez
Se considera como un indicador del régimen natural y ha sido definido como una característica del clima, representa la dinámica superficial del suelo y de manera cualitativa evidencia los lugares con déficit o excedentes de agua relacionando las variables climáticas; es determinado a partir de la evapotranspiración potencial y real (IDEAM, 2010).
6.2.7 Sistema Hidrológico
Un sistema es un conjunto de partes conectadas entre sí, que forman un todo. En este sentido el ciclo hidrológico puede comprenderse como un sistema conformado por subsistemas relacionándose entre sí. El sistema hidrológico según (Chow, Maidment , & Mays, 1994) puede definirse como una estructura o volumen en el espacio, rodeada por una frontera, que acepta agua y otras entradas, opera en ellas internamente y las produce como salidas.
La estructura es la totalidad de los caminos de flujo a través de los cuales el agua puede pasar como materia prima desde el punto que entra al sistema hasta el punto en que lo abandona, mientras que la frontera hace referencia a una superficie tridimensional en donde se encuentra la estructura. El agua, aire y calor operan como medio de trabajo, los cuales penetran el sistema e interactúan con la estructura produciendo una salida. En la
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figura 2 se puede observar la esquematización de la cuenca hidrográfica como sistema hidrológico en donde la frontera del sistema está representada por la divisoria de aguas y cuyas entradas y salidas están representadas por la precipitación y el caudal respectivamente. En el contexto de esta investigación, la cuenca hidrográfica del río Chuza es el sistema hidrológico el cual se desea analizar.
Figura 2. La cuenca como sistema hidrológico.
Fuente: (Chow, Maidment , & Mays, 1994)
La precipitación como parámetro de entrada en el sistema hidrológico, confiere al mismo una aleatoriedad característica ya que la precipitación es impredecible con exactitud y variable en el tiempo y en el espacio. La estructura se convierte en el sistema de drenaje de la cuenca hidrográfica caracterizada por su litología y las características principales de sus suelos como lo son la textura y la pendiente. Teniendo en cuenta lo anterior es necesario plantear un modelo de partida o ecuación fundamental que represente el almacenamiento del agua en el sistema, en donde la cantidad de agua almacenada “S” en un tiempo determinado “t”, está dada por la relación flujo de entrada “I” y el flujo de salida “Q”.
6.2.8 Balance Hídrico y Oferta Hídrica
Teniendo en cuenta la definición de sistema hídrico contemplada anteriormente, surge el balance hídrico como la contabilidad que se podría establecer entre las entradas y salidas de una cuenca hidrográfica, considerando la precipitación como entrada y fuente primaria del agua en la superficie terrestre. (Chow, Maidment , & Mays, 1994)
El escurrimiento producido por la precipitación en la cuenca hidrográfica se clasifica en tres tipos, el superficial conformado por el escurrimiento en corrientes y el flujo que se produce en el terreno, la parte de la precipitación que se infiltra y escurre cerca de la superficie se denomina escurrimiento subsuperficial, finalmente la parte que se infiltra hasta niveles inferiores al freático se denomina escurrimiento subterráneo. El escurrimiento superficial es el que llega más rápido hasta la salida de la cuenca y es el que proviene de la precipitación
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efectiva, el escurrimiento subterráneo no siempre está asociado a la precipitación y es el que se demora más en llegar a la salida de la cuenca, mientras que el escurrimiento subsuperficial puede ser tan rápido como el superficial y lento como el subterráneo, dependiendo de la permeabilidad del suelo. (Aparicio Mijares F. , 1992)
La oferta Hídrica se considera como la precipitación que ya ha satisfecho las cuotas de evapotranspiración e infiltración del sistema suelo – cobertura vegetal, escurre por el suelo y llega a la salida de la cuenca, también conocida como profundidad de exceso de precipitación o precipitación efectiva.
6.2.9 Modelo Hidrológico
Un modelo hidrológico intenta estudiar las operaciones de un sistema hidrológico para predecir su salida, (Chow, Maidment , & Mays, 1994) definen sistema hidrológico como una aproximación al sistema real; sus entradas y salidas son variables hidrológicas mensurables y su estructura es un conjunto de ecuaciones que conectan las entradas y salidas.
Estos modelos se han clasificado teniendo en cuenta algunos criterios como la forma, la aleatoriedad, variabilidad espacial, variabilidad temporal y disponibilidad de los datos de entrada. Un modelo determinístico no considera aleatoriedad, mientras que un modelo estocástico tiene salidas que son parcialmente aleatorias. (Chow, Maidment , & Mays, 1994)
En cuanto a la variabilidad espacial, los fenómenos hidrológicos cambian en las tres dimensiones espaciales. En un modelo determinístico agregado el sistema es promediado y las tres dimensiones se representan en un punto único sin dimensiones mientras que en un sistema determinístico distribuido considera que los procesos hidrológicos ocurren en varios puntos del espacio. Los modelos estocásticos se clasifican en independientes del espacio y correlacionados con él, dependiendo la influencia que las variables aleatorias tengan entre ellas en diferentes puntos del espacio. (Chow, Maidment , & Mays, 1994)
Por último, se tiene en cuenta la variabilidad temporal en donde los modelos determinísticos se clasifican en modelos de flujo permanente y de flujo no permanente. Los modelos estocásticos siempre tienen salidas que son variables en el tiempo y se clasifican como independientes del tiempo y correlacionados con él. (Chow, Maidment , & Mays, 1994)
6.3 Métodos Utilizados
6.3.1 Método Del U.S. SCS (Soil Conservation Service of USA)
Fue desarrollado por el Soil Conservation Service (SCS) –desde 1994 National Resources
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Conservation Service (NRCS)- del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), cuyo objetivo principal es calcular la precipitación neta o escorrentía directa generada por una tormenta. (Alonso, 2001) También se conoce como el método del CN o número de curva, este método utiliza como unidad fundamental la cuenca y sus principales características como lo son la topografía, tipo de suelo, coberturas vegetales, usos y tratamientos.
La profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa “Pe” es siempre menor o igual a la profundidad de precipitación “P”. La escorrentía comienza cuando se satisface un umbral de pérdidas iniciales, consistiendo éstas principalmente en interceptación, infiltración previa a la escorrentía y almacenamiento en las depresiones del terreno. Una vez superado el umbral de escorrentía la relación entre la retención efectiva de la precipitación y la retención potencial, es igual a la relación entre la escorrentía efectiva y la escorrentía potencial (Alonso, 2001). La hipótesis del método SCS consiste en que las relaciones de las dos cantidades reales y las dos cantidades potenciales con iguales, es decir:
𝐹𝑎
𝑆=
𝑃𝑒
𝑃 − 𝐼𝑎 [𝐼]
Donde:
Fa: Profundidad adicional del agua retenida en la cuenca después de que la escorrentía
inicia.
S: Retención potencial máxima
Pe: Profundidad de exceso de precipitación.
P: Precipitación
Ia: Abstracción inicial antes del encharcamiento.
Dado que la ecuación [I] tiene parámetros, S e Ia, con el fin de eliminar la necesidad de una estimación independiente de las pérdidas iniciales, se sugirió una relación lineal entre Ia y S dada por un parámetro (α). Dicha relación (Ia=α*S) se justificó sobre la base de mediciones en cuencas experimentales, adoptando un valor de (Ia= 0,2*S). (Alonso, 2001) Con base en esto se tiene que la ecuación para encontrar la profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa es:
𝑃𝑒 = (𝑃 − 0,2𝑆)2
𝑃 + 0,8𝑆 [𝐼𝐼]
Representando en gráficas la información de P y Pe para muchas cuencas experimentales, se encontraron curvas las cuales, fueron estandarizadas definiendo un número de curva adimensional (CN), tal que 0 ≤ CN ≤ 100. Para superficies impermeables y superficies de agua CN=100, para superficies naturales CN < 100. (Chow, Maidment , & Mays, 1994).
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Figura 3. Solución de las ecuaciones de escorrentía del SCS.
Fuente: (Chow, Maidment , & Mays, 1994)
El número de curva (CN) y S se relacionan de acuerdo a la ecuación [II], un número de curva de valor 100 representa una condición nula de retención potencial (S=0), este valor representaría una cuenca totalmente impermeable. Por el contrario, un número de curva de valor 0 corresponde a una retención potencial ilimitada, es decir una cuenca capaz de retener toda la precipitación. (Alonso, 2001)
𝑆 =25400
𝐶𝑁− 254 [𝐼𝐼𝐼]
Donde:
S: Retención potencial en mm
CN: número de curva
Los números de curva que se muestran en la Figura 3, aplican para condiciones antecedentes de humedad normales (AMC II). La condición antecedente de humedad se determina a partir de la precipitación acumulada de los 5 días previos al evento en consideración como lo muestra la Tabla 2. Para encontrar el valor de CN ajustado a condiciones secas (AMC I) o condiciones húmedas (AMC III), deben ser ajustados mediante las siguientes ecuaciones. (Chow, Maidment , & Mays, 1994)
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𝐶𝑁 (𝐼) = 4,2 𝐶𝑁(𝐼𝐼)
10 − 0,058𝐶𝑁(𝐼𝐼) [𝐼𝑉]
𝐶𝑁 (𝐼) = 4,2 𝐶𝑁(𝐼𝐼)
10 − 0,058𝐶𝑁(𝐼𝐼) [𝑉]
Condición antecedente de Humedad (AMC)
Precipitación antecedente total de 5 días (mm)
Periodo Húmedo Periodo Seco
I < 12,5 < 35,5
II 12,5-28,0 35,5-53,0
III >28,0 >53,0
Tabla 2. Clasificación hidrológica de los suelos metodología SCS. Fuente: (Alonso, 2001)
6.3.2 Hidrograma Sintético Triangular
Un Hidrograma unitario de una cuenca hidrográfica es el hidrograma de escorrentía superficial total resultante de un volumen unitario de lluvia neta o precipitación efectiva, uniformemente distribuido en espacio y tiempo. (Sáenz, 1999) Existen dos suposiciones básicas en la teoría del hidrograma unitario:
Las variaciones estacionales en las características superficiales de la cuenca no se tienen en cuenta.
Para calcular la escorrentía superficial producida por una lluvia neta (diferente de una lluvia neta unitaria) se supone que el sistema es sistema es linear e invariante en el tiempo.
Bajo estos supuestos, Sherman (1932) desarrolló el método del hidrograma unitario, el cual necesariamente requiere contar con registros hidrométricos y pluviográficos de la cuenca hidrográfica. Sin embargo, es conveniente contar con aquellos métodos capaces de obtener hidrogramas unitarios usando únicamente datos de características generales de la cuenca, los hidrogramas unitarios obtenidos con estos métodos de denominan sintéticos. (Aparicio Mijares F. J., 1992)
Mockus (1957) desarrolló el hidrograma sintético triangular, el cual se basa en el principio que, si el volumen del hidrograma de escorrentía superficial es conocido, el caudal pico puede ser calculado teniendo en cuenta la geometría del hidrograma unitario. (Aguilar & Páez, 2015)
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Figura 4. Hidrograma sintético triangular.
Fuente: (Aparicio Mijares F. J., 1992)
De acuerdo a la geometría del hidrograma unitario y para un milímetro de precipitación efectiva “Pe” el caudal pico “qp” puede calcularse mediante la ecuación [VI] (Aguilar & Páez, 2015)
𝑞𝑝 =0,208 ∙ 𝑃𝑒 ∙ 𝐴
𝑡𝑝 [𝑉𝐼]
Donde:
qp: Caudal pico (m3/s)
Pe: Precipitación efectiva (mm)
A: Área (Km2)
tp: Tiempo al pico (h)
El tiempo al pico “tp” es calculado mediante la ecuación [VII], y se define como el tiempo que transcurre desde que inicia el escurrimiento directo hasta presentarse el caudal pico. (Aguilar & Páez, 2015)
𝑇𝑝 = 𝐷𝑒
2+ 0,6 ∙ 𝑇𝑐 [𝑉𝐼𝐼]
Donde:
De: Duración en exceso (h)
Tc: Tiempo de concentración de la hoya hidrográfica.
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7. METODOLOGÍA
El trabajo se desarrolló en torno a las variables de precipitación y temperatura ya sean actuales o las establecidas en la tercera comunicación de cambio climático del IDEAM (RCPs 4.5 y 6.0), tanto para el cálculo de los indicadores del régimen hidrológico como para el modelo lluvia – escorrentía.
Figura 5. Esquema metodológico. Fuente: Elaboración propia
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7.1 Caracterización Física de la Cuenca
La caracterización física de la cuenca se realizó utilizando información de diferentes fuentes como el IGAC, el Estudio de suelos de Cundinamarca y el POMCA del Río Guatiquía entre otros.
7.1.1 Características del relieve y morfométricas
Se realizó a partir de las curvas de nivel cada 50 metros contenidas en las planchas oficiales del IGAC 228IIID, 228IVC, 247IB, 247IIA, 247IIB, 247IIC, 247IID, y la información contenida en el Plan de Manejo y Ordenación de la cuenca del río Guatiquía en el subcapítulo para la cuenca del río Chuza (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
7.1.2 Geología
La caracterización geológica de la cuenca fue obtenida a partir de las planchas geológicas escala 1:100.000 del Instituto Colombiano de Geología y Minería (INGEOMINAS), las cuales mediante un tratamiento digital en el software ArcGis son unificadas y digitalizadas, delimitando las unidades geológicas presentes en la cuenca. Las propiedades y características de las unidades identificadas se referencian de las fichas técnicas de cada plancha.
7.1.3 Texturas de Suelos y Coberturas
Los tipos de suelos se determinaron a partir de la cartografía temática del “Estudio general de suelos y zonificación de tierras de Cundinamarca” (IGAC, 2000). Se digitalizaron los polígonos de las planchas una vez georreferenciadas empleando el software ArcGis. Posteriormente se realiza el mapa de coberturas vegetales tomando como referencia el mapa de uso y cobertura de suelo a escala 1:50000 del Plan de Ordenación y Manejo de la Cuenca del río Guatiquía (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009), realizado mediante la interpretación visual de unidades en ortofotos organizadas en mosaico, clasificadas según la leyenda nacional de coberturas de la tierra: metodología CORINE LAND COVER adaptada para Colombia.
7.2 Caracterización Climática
Para realizar el análisis de las variables climatológicas: brillo solar, humedad relativa, temperatura y precipitación, se utilizaron los registros medios mensuales multianuales obtenidos hasta el año 2009, encontrados en el Plan de Ordenación y Manejo de la Cuenca del Río Guatiquía (Ver tabla 3 y 4), en el cual se encuentran las estaciones administradas
31
por el IDEAM y la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá.
Localizando las estaciones climatológicas y pluviométricas de interés para la cuenca del río Chuza se seleccionaron las estaciones que estuvieran dentro o muy cercana a la misma, además que tuvieran información disponible para su posterior análisis en el software Arcgis.
Tabla 3. Estaciones climatológicas seleccionadas para el área de estudio.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
Tabla 4. Estaciones pluviométricas seleccionadas para el área de estudio.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
7.3 Indicadores Base Climática Actual y Bajo Escenarios de Cambio Climático
Para el cálculo de los indicadores de la base climática actual se utilizan los datos de obtenidos de la caracterización climática, mientras que para evaluar los indicadores futuros se utilizaron los escenarios de precipitación y temperatura 4.5 y 6.0 consignados en la Tercera Comunicación Nacional de Cambio Climático.
7.3.1 Evapotranspiración potencial (ETP)
Para el desarrollo de este trabajo el cálculo de la evapotranspiración se realiza por el método directo de Thornthwaite (1948), quien propuso una ecuación para el cálculo de la evapotranspiración potencial con base en observaciones lisimétricas y pérdida de agua, en la cual se tienen en cuenta únicamente los valores medios de temperatura y la corrección dependiendo la latitud. Se calcula de la siguiente manera:
ALTURA
msnm Longitud Latitud
La bolsa 3195 1009016 996392 Cundinamarca Choachí 1987 2009
Chingaza 2999 1020159 987106 Cundinamarca Fómeque 1978 1995
San juanito 1795 1046159 983392 Cundinamarca San Juanito 1993 2007
COORDENADAS
ESTACIÓN DEPARTAMENTO MUNICIPIO INICIO FIN
ALTURA
msnm Longitud Latitud
El diamante 3350 1036874 1003820 Cundinamarca Junín 1987 2009
Laguna Seca 3620 1035016 1007535 Cundinamarca Fómeque 1987 2009
La cascada 2220 1033159 1009392 Cundinamarca Junín 1974 2009
La playa 3100 1035016 994535 Cundinamarca Fómeque 1966 2009
Cuchilla de Chuza 3300 1038731 996392 Cundinamarca Fómeque 1987 2000
Cuchila Golillas 3350 1038731 996392 Cundinamarca Fómeque 1969 2009
Monterredondo 1300 1012731 968535 Cundinamarca Quetame 1951 2009
San Jose 3200 1038731 992678 Cundinamarca Fómeque 1987 2009
Claraval 2100 1048383,42 1005994,32 Cundinamarca Junín 1972 2009
Alto del gorro 3750 1038731 987106 Cundinamarca Fómeque 1969 2009
ESTACIÓN
COORDENADAS
DEPARTAMENTO MUNICIPIO INICIO FIN
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Índice de temperatura mensual:
𝑖 = (𝑡
5)
1,514
[𝑉𝐼𝐼𝐼]
Evapotranspiration potencial sin corregir:
𝐸𝑇𝑃sin 𝑐𝑜𝑟𝑟 = 16 (10. 𝑡
𝐼)
𝑎
[𝐼𝑋]
𝑎 = 675 ∗ 10−9 ∙ 𝐼3 − 771 ∗ 10−7 ∙ 𝐼2 + 1792 ∗ 10−5 ∙ 𝐼 + 0,49239 [𝑋]
Donde:
𝐼 = la sumatoria de los indices de calor
Para realizar el cálculo de la ETP corregida se realiza la corrección por latitud, la cual según la latitud norte existen unas horas determinadas de luz al mes.
𝐸𝑇𝑃 = 𝐸𝑇𝑃sin 𝑐𝑜𝑟𝑟
𝑁
12×
𝑑
30 [𝑋𝐼]
Donde: ETP: Evapotranspiración potencial corregida N: número de horas sol d: número de días al mes
7.3.2 Evapotranspiración Real
La evapotranspiración real se obtuvo mediante la aplicación de las ecuaciones de Turc (1955) y Budyko modificada por efectos de disponibilidad de información .La ecuación de Turc permite el cálculo de la ETR a partir de la siguiente expresión (IDEAM, 2010):
𝐸𝑇𝑅 =𝑃
(0,9 +𝑃2
𝐿2 )0,5 [𝑋𝐼𝐼]
𝐿 = 300 + 25(𝑇) + 0,005(𝑇)3 [𝑋𝐼𝐼𝐼] Donde: ETR: Evapotranspiración Real (mm) ETP: Evapotranspiración Potencial (mm) P: Precipitación (mm) L: Factor heliotérmico T: Temperatura (°C)
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7.3.3 Índice de Aridez (IA)
Este índice se calcula según el Estudio Nacional del Agua elaborado en el año 2010 por el IDEAM, donde se muestra la siguiente expresión:
𝐼𝑎 =𝐸𝑇𝑃 − 𝐸𝑇𝑅
𝐸𝑇𝑃 [𝑋𝐼𝑉]
Donde:
ETP: Evapotranspiración Potencial (mm)
ETR: Evapotranspiración Real (mm)
Tabla 5. Clasificación del Índice de aridez.
Fuente: (IDEAM, 2010)
7.3.4 Clasificación de Lang
La clasificación de Lang utiliza como variables de entrada la precipitación media anual, expresada en milímetros, y la temperatura media anual en °C. Estos parámetros se relacionan mediante el cociente entre la precipitación y la temperatura, llamado Factor de Lang, el cual describe las condiciones de humedad de una zona específica. (IDEAM, 2005).
El factor Lang, realiza una clasificación climática en seis rangos como se muestra en la Tabla 6. El cálculo se realiza mediante la ecuación [XV].
𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝐿𝑎𝑛𝑔 =𝑃
𝑇 [𝑋𝑉]
Donde:
P: Precipitación T: Temperatura
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Tipo de Clima Símbolo Factor de Lang, P/T
Desértico D 0 – 20
Árido A 20,1 – 40
Semiárido Sa 40,1 – 60
Semihúmedo Sh 60,1 – 100
Húmedo H 100,1 – 160
Superhúmedo SH >160 Tabla 6. Clasificación de Lang
Fuente: (IDEAM, 2005)
7.4 Análisis de la variación en el tiempo de los indicadores
Teniendo en cuenta el cálculo de los diferentes indicadores, ETP, ETR, índice de aridez y finalmente la clasificación climática realizada a través del factor – Lang, se realizó la comparación y análisis correspondiente entre la base climática actual y los valores encontrados bajo los nuevos escenarios de cambio climático presentados en la tercera comunicación Nacional.
7.5 Oferta hídrica
7.5.1 Aplicación del número de curva (CN)
La asignación del número de curva se realizó de acuerdo a la metodología SCS “Soil Conservation Service”. En primer lugar, se determinó la clasificación hidrológica de las unidades de suelos presentes en la Cuenca (Ver tabla 7) según la clasificación textural, permeabilidad, profundidad efectiva, pendiente y material parental de cada unidad de suelo tomando como referencia el “Estudio general de suelos y zonificación de tierras de Cundinamarca” (IGAC, 2000). Esta clasificación se agregó como un atributo a los polígonos digitalizados.
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GRUPO CLASIFICACIÓN HIDROLÓGICA
A Arena Profunda, suelos profundos depositados por el viento, limos agregados.
B Suelos poco profundos depositados por el viento, marga arenosa.
C Margas arcillosas, margas arenosas poco profundas, suelos con bajo contenido orgánico y suelos con alto contenido de arcilla.
D Suelos que se expanden significativamente cuando se mojan, arcillas altamente plásticas y ciertos suelos salinos.
Tabla 7 Clasificación hidrológica de los suelos metodología SCS. Fuente: (Chow, Maidment , & Mays, 1994)
Para cada uno de los polígonos obtenidos en el mapa de coberturas se establece el código de uso de suelo correspondiente según la metodología SCS, estos códigos representan una clase de uso de acuerdo con el “Land Cover Institute” del USGS y su sistema de clasificación NLCD 92. (USGS, 2016) La asignación de los códigos se puede apreciar en la primera columna de la Tabla 8, el cual se agrega como un atributo a los polígonos digitalizados.
Código Uso Suelo
(SCS) Cobertura
Tipo de Suelo
A B C D
1 Cuerpos de agua 100 100 100 100
3 Bosque 36 60 70 76
4 Pastos naturales y sabanas 49 69 79 84
5 Arbustos y rastrojos 35 56 70 77
Tabla 8. Determinación del Número de Curva en Condición II de humedad y P0= 0,2 S. Fuente: (Martinez, Mongil, & del Rio, 2003)
Se realiza la intersección de las capas de suelos y coberturas en ArcGis, la capa resultante contiene los polígonos combinados con el grupo hidrológico de suelo y el código de uso de suelo. En esta tabla de atributos se agregan las columnas PctA, PctB, PctC, PctD que corresponden al porcentaje de completitud en cada uno de los grupos hidrológicos de suelo al cual pertenecen las coberturas. Además, se determina la equivalencia entre las coberturas CORINE LAND COVER y las coberturas del SCS asignando el código de uso del suelo, como se muestra en la Tabla 8. Este procedimiento es necesario para su aplicación en el software HEC-GeoHMS.
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Cobertura (Mapa de Coberturas CORINE LAND
COVER)
Cobertura (SCS) Código uso del Suelo
Grupo Hidrológico
Suelo PctA PctB PctC PctD
Cuerpos de agua artificiales
Cuerpos de Agua 1 B 0 100 0 0 Lagunas y Lagos
naturales
Bosque Denso
Bosque 3
B 0 100 0 0
C 0 0 100 0
Bosque Fragmentado
B 0 100 0 0
C 0 0 100 0
Pastos Naturales y Sabanas
Pastos Naturales y Sabanas
4 B 0 100 0 0
C 0 0 100 0
Arbustos y Rastrojos
Arbustos y Rastrojos
5
B 0 100 0 0
C 0 0 100 0
Vegetación de Páramo y
Subpáramo
B 0 100 0 0
C 0 0 100 0
Tabla 9. Atributos resultantes de la combinación de las capas de suelos y coberturas. Fuente: Elaboración propia
7.5.2 HEC-GeoHMS
El valor adimensional de Número de curva (CN) se calcula mediante la extensión de ArcGis “HEC-GeoHMS” la cual realiza un modelado hidrológico geoespacial utilizando la metodología SCS, descrita anteriormente, para hallar un CN compuesto y generalizado para el área de la cuenca. Esta extensión se ha desarrollado como un conjunto de herramientas de hidrología geoespacial, la preparación de los datos de entrada del modelo se puede resumir en unos cuantos pasos:
A partir de las curvas de nivel cada 50 metros se construye una red irregular de triángulos (TIN) que posteriormente se utilizará para la construcción del modelo digital de elevación (DEM) de la cuenca. Posteriormente, se utiliza la herramienta “Rellenar” de ArcGis para corregir los picos y sumideros según las tendencias de las superficies circundantes a través del área de drenaje de la cuenca como se muestra en la Figura 6, de esta manera se disminuye el margen de error al representar la superficie de la cuenca como patrón de drenaje de la escorrentía directa.
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a) b)
Figura 6. a) Vista de perfil de un sumidero antes y después de rellenar, b) Vista de perfil de un pico
antes y después de utilizar la herramienta. Fuente: (ESRI, 2018)
Como resultado de la herramienta “Rellenar” se obtiene el modelo digital de elevación corregido, el cual conformará uno de los tres insumos necesarios para la generación del número de curva. La Tabla 8 y la capa resultante del cruce de suelos y coberturas con los atributos agregados que se muestran en la Tabla 9, conformarán los dos insumos faltantes para ejecutar el modelo.
La respuesta del software es una nueva capa raster (conformada por pixeles) del tamaño del área de la cuenca, que contiene un número adimensional de CN por pixel. Posteriormente se calcula el área correspondiente a cada CN obtenido, teniendo en cuenta que el área de cada pixel es de 4 m2. Finalmente se calcula el CN compuesto y generalizado para la cuenca aplicando la ecuación [XVI].
𝐶𝑁 =∑ 𝐶𝑁𝑖 ∙ 𝐴𝑖
∑ 𝐴𝑖 [𝑋𝑉𝐼]
7.5.3 Condición Antecedente de Humedad
Según los análisis de la precipitación observada en al área de la cuenca y teniendo en cuenta que la unidad de tiempo fundamental es de un mes, se define la mejor relación para representar la condición de humedad antecedente, en este caso se adopta el índice de precipitación [XVII] el cual tiene en cuenta la relación existente entre la precipitación media total mensual y el valor medio de la precipitación mensual del año.
𝐼𝑃 =∑ 𝐼𝑃𝑚𝑖
12𝑖=1
12 [𝑋𝑉𝐼𝐼]
Donde:
IP: índice de precipitación
IPm: índice de precipitación por mes.
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𝐼𝑃𝑚 =
∑ �̅�𝑀𝑖𝑛𝑖=1
𝑛𝑃𝐴
[𝑋𝑉𝐼𝐼𝐼]
Donde:
PM: Precipitación media mensual multianual
n: número de estaciones
PA: Valor medio de la precipitación media mensual multianual del año
𝑃𝐴 =
∑ �̅�𝑀𝑒𝑛𝑒𝑟𝑜𝑖𝑛𝑖=1
𝑛 + ⋯ +∑ �̅�𝑀𝑑𝑖𝑐𝑖𝑒𝑚𝑏𝑟𝑒𝑖
𝑛𝑖=1
𝑛12
[𝑋𝐼𝑋]
Donde:
PM: Precipitación media mensual multianual
Según lo anterior, no se tiene en cuenta la condición de humedad antecedente expuesta por la metodología SCS (Ver tabla 2), se define siguiendo los intervalos del índice de precipitación establecidos en la Tabla 10 y que guardan relación con las tres condiciones de humedad antecedentes expuestas en la metodología SCS.
ÍNDICE DE PRECIPITACIÓN
CONDICIÓN ANTECEDENTE DE HUMEDAD
<0,6 I
0,6-1,2 II
>1,2 III
Tabla 10. Intervalos del índice de precipitación para definir la condición antecedente de humedad.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
7.5.4 Escorrentía Directa
Una vez obtenida la condición antecedente de humedad, se aplican las ecuaciones [IV] y [V] para transformar el valor de CN, dicho valor se sustituye en la ecuación [III] para obtener la retención potencial del suelo “S”. Sustituyendo la retención potencial (S) en la ecuación [II] y el valor de la precipitación “P” en el área que comprende la cuenca, se obtiene la escorrentía directa “Pe” a escala mensual para el área de estudio.
7.5.5 Cálculo del Caudal Pico
Teniendo en cuenta que la duración en exceso “De” se toma como 24 horas, y que el tiempo de concentración para la cuenca es de 2,64 h (Ver tabla 11), se utiliza la ecuación [VII] para calcular el tiempo al pico. Lo anterior se reemplaza en la ecuación [VI] del hidrograma sintético triangular además del área de la cuenca y la precipitación efectiva “Pe” para calcular el caudal pico.
39
7.5.6 Cálculo del Caudal Producido por Escorrentía
A partir de la escorrentía directa “Pe” se calcula el caudal que genera dicha precipitación, este cálculo se realiza bajo el supuesto de funcionalidad de las estaciones pluviométricas, este dicta que por 1 mm de precipitación se tiene 1 Litro de lluvia en 1 m2. Teniendo en cuenta la relación de proporcionalidad entre el supuesto, el área de la cuenca y el tiempo de la duración de la precipitación en segundos se llega a la ecuación [XX].
𝑄 = 𝑃𝑒 ∙ 𝐴
1000 ∙ 𝑇 [𝑋𝑋]
Donde:
Q: Caudal en m3/s
Pe: Profundidad de exceso de precipitación en mm/año
A: Área de la cuenca en m2
T: Segundos en un año
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8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
8.1 CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LA CUENCA
8.1.1 Localización de la Cuenca
La cuenca del Río Chuza pertenece al sistema de la cordillera oriental de los Andes, en jurisdicción del municipio de Fómeque en el departamento de Cundinamarca ubicado al noroccidente del Parque Nacional Natural Chingaza, hace parte de la cuenca alta del Río Guatiquía en su nacimiento junto con la unión de la cuenca del Rio La Playa y el Río Frio cerca de la laguna Chingaza, está situada entre las coordenadas geográficas 73° 38' 55” y los 73° 47' 28” Longitud Oeste 4° 30' 59” y 4° 41' 19” Latitud Norte y el sistemas de coordenadas Magna Colombia- Bogotá, 1031399,821400 m y 1049108,680900 m longitud, 1010250,843400 m y 991182,299600 m latitud.
La cuenca de este río forma parte de las zonas protegidas de Parques Nacionales Naturales de Colombia, en la cual se encuentra el Embalse de Chuza cuyas aguas son contenidas por la presa de Golillas, las cuales se utilizan para abastecer de agua potable a casi el 80% de la población de la ciudad de Bogotá. (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
Figura 7. Localización general y específica.
Fuente: (IGAC, 2009)
41
8.1.2 Características Físicas de la Cuenca
8.1.2.1 Características del relieve
Para analizar el relieve se utilizó un modelo de elevación digital DEM como representación de las características topográficas de la cuenca (Ver Figura 8), la altura de la cuenca oscila entre 3850 y los 2125 m.s.n.m. Seguidamente, a partir del DEM se analizaron las pendientes a lo largo de la cuenca del río Chuza. La pendiente controla la velocidad de la escorrentía superficial y afecta el tiempo que tarda la lluvia para concentrarse en los lechos fluviales, que constituyen la red de drenaje de la cuenca. La velocidad de escurrimiento de las corrientes de agua depende de la pendiente y es directamente proporcional (Sáenz, 1999).
Las pendientes más altas se encuentran en la parte baja de la cuenca cerca de su cota más
baja.
Figura 8. Modelo de elevación digital – Cuenca Río Chuza.
Obtenido a partir del tratamiento digital de las curvas de nivel obtenidas en la cartografía base,
utilizando el software ArcGis
Fuente: (IGAC, 2014)
42
Figura 9. Perfil longitudinal del río Chuza.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
Figura 10. Curva hipsométrica del río Chuza.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
8.1.2.2 Características morfométricas
La cuenca de este río forma parte de las zonas protegidas de Parques Nacionales Naturales de Colombia, en la cual se encuentra el Embalse de Chingaza cuyas aguas son contenidas por la presa de Golillas, las cuales se utilizan para abastecer de agua potable a la ciudad de Bogotá.
En la Tabla 11 se indican sus características morfológicas más relevantes, su pendiente es
43
fuerte y aunque el embalse contribuye con la amortiguación de crecientes también tiene una predisposición a la ocurrencia de crecientes de caudales altos y corta duración.
Su cuenca se encuentra dominantemente en la cuenca alta del río Guatiquía paralelo al cauce del río La Laja como se conoce al río Guatiquía en este mismo sector. (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009).
No. VARIABLE SIMBOLO UNIDAD VALOR
1 Cota nacimiento
msnm 3572.00
2 cota desembocadura
msnm 2178.00
3 Caída
m 1394.00
4 Área A km2 128.68
5 Perímetro P km 66.80
6 Longitud máxima Lc km 31.90
7 Longitud del cauce principal
L km 26.90
8 Ancho An km 7.20
9 Factor de Forma R
0.13
10 Coeficiente de compacidad Kc
1.66
11 Índice de alargamiento Ia
4.41
12 Pendiente media del cauce So m/km 51.82
13 Pendiente de la cuenca Sm % 17.14
14 Tiempo de concentración Tc horas 2.64 Tabla 11. Características morfométricas de la Cuenca del río Chuza.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
8.1.2.3 Geología
La zona cuenta con las siguientes formaciones geológicas: Formación Chipaque, cuya morfología es suave ondulada con colinas poco pronunciadas, resaltadas en ocasiones por algunas estructuras como sinclinales y anticlinales, su litología se presenta como una secuencia monótona en la que predominan las arcillolitas y las lodolitas en capas gruesas y muy gruesas, intercaladas con limolitas y arenitas de grano muy fino y fino en capas medias y delgadas.
La formación Une se compone por Cuarzoarenitas grises de textura muy fina y fina, intercaladas con arcillolitas laminadas de color gris o negro, presenta algunas capas de carbón. En Las formaciones de Fómeque y las Juntas predominan las arcillolitas, en la primera estas son oscuras con intercalaciones frecuentes de biomicritas y algunas arenitas y bioesparitas, en la segunda además se presentan niveles arenosos separados por un nivel arcilloso.
44
La formación Lutitas de Macanal se compone por secuencias espesas de lodotitas grises a shales negros con nódulos ferruginosos intercalados con areniscas cuarzosas a líticas de grano fino a medio y la formación Capas de la Laguna de Chingaza se compone se areniscas de grano fino de color gris oscuro a gris verdoso intercaladas con capas delgadas a gruesas de lodotitas oscuras carbonosas con pirita. En la parte norte sobre la ribera del río Chuza se encuentran depósitos Coluviales compuestos por bloques envueltos por una matriz limo-arenosa. (Instituto Colombiano de Geología y Minería, 2008)
Figura 11. Mapa de geología - Cuenca Río Chuza.
Fuente: (Instituto Colombiano de Geología y Minería, 2008)
8.1.2.4 Texturas de Suelos
Se identificaron en la Cuenca del Río Chuza nueve unidades de suelos como se muestra en la Tabla 12, de las cuales solo 4 de ellas representan más del 90% del área de la cuenca, como paisaje predomina el montañoso en toda la cuenca, mientras que el relieve predominante es el de Filas-Vigas con cerca del 42% del área, seguido por artesas, espinazos, crestas y escarpes mayores.
45
Símbolo Porcentaje
Área Relieve
Material Parental
Características
MLIg 10.83 % Filas-Vigas
Rocas dinamotermales de bajo grado, clásticas arenosas y mantos de ceniza volcánica.
Pendientes entre 25 y 50 %, afectado por erosión hídrica laminar ligera, suelos bien drenados, de texturas moderadamente finas a moderadamente gruesas, reacción muy fuerte a medianamente ácida, saturación de aluminio media a alta y fertilidad baja.
MKCf 0,08 % Crestones
Rocas clásticas limoarcillosas y arenosas con depósitos de ceniza volcánica.
Pendientes de 12-25 y 25-75 %, afectado en sectores por erosión hídrica laminar ligera, bien drenados de texturas finas a moderadamente gruesas, reacción fuerte a medianamente ácida, mediana saturación de aluminio y fertilidad baja a moderada.
MKCe 0,10 % Crestones
Rocas clásticas limoarcillosas y arenosas con depósitos de ceniza volcánica.
Pendientes de 12-25 y 25-75 %, afectado en sectores por erosión hídrica laminar ligera, bien drenados de texturas finas a moderadamente gruesas, reacción fuerte a medianamente ácida, mediana saturación de aluminio y fertilidad baja a moderada.
MGTd 4,65 % Glacís de
acumulación y lomas
Depósitos de ceniza volcánica sobre rocas clásticas arenosas, limoarcillosas. En sectores materiales orgánicos.
Pendientes 7-12 y 12-25% algunos sectores afectados por erosión hídrica en grado ligero, suelos profundos a superficiales, bien drenados con texturas moderadamente finas a gruesas, reacción muy fuerte a fuertemente ácida, alta y moderada saturación de aluminio y fertilidad baja a moderada.
MGIf 30,52 % Filas-Vigas
Rocas dinamotermales de bajo grado, clásticas arenosas y mantos de ceniza volcánica.
Pendientes 25-75%, afectado en sectores por erosión hídrica laminar ligera, bien drenados con texturas finas a moderadamente gruesas, reacción muy fuerte ácida y ligeramente alcalina, saturación de aluminio alta y baja fertilidad
MGFf 0,004 % Crestones
Rocas clásticas limoarcillosas y arenosas.
Pendiente 70%, afectado por erosión hídrica laminar ligera, bien a excesivamente drenados, texturas finas a moderadamente gruesas, reacción extremada a muy
46
fuertemente ácida, mediana saturación de aluminio y fertilidad moderada a baja.
MEFg 29,51 %
Espinazos, crestas y escarpes mayores.
Rocas clásticas arenosas y limo arcillosas
Pendientes superiores a 25%, bien drenados, texturas moderadamente finas a gruesas, reacción extremadamente ácida, alta saturación de aluminio y fertilidad baja.
MEFe 3,54 %
Espinazos, crestas y escarpes mayores.
Rocas clásticas arenosas y limo arcillosas
Pendientes superiores a 25%, bien drenados, texturas moderadamente finas a gruesas, reacción extremadamente ácida, alta saturación de aluminio y fertilidad baja.
MEAd 20,77 % Artesas
Depósitos clásticos glaciogénicos, con intercalaciones de limoarcillas y depósitos orgánicos localizados.
Pendiente dominante 7-12% y 12-25%, bien y pobremente drenados, con texturas finas a gruesas, reacción extrema a fuertemente ácida, saturación de aluminio media a alta y fertilidad baja a moderada.
Tabla 12. Características de los suelos presentes en la cuenca. Fuente: (IGAC, 2000)
De las 9 unidades de suelos se identificaron más de 16 perfiles de suelos, de los cuales más del 50% de la Cuenca pertenece solo a 3 perfiles, el primero de ellos “Typic Dystrocryepts” ocupa aproximadamente el 27% del área total de la cuenca, es un suelo profundo y sus texturas varían entre franco arenosa y arenosa franca, por lo tanto, se favorece el drenaje interno del suelo como la infiltración y la percolación, haciendo que la retención potencial de agua en el suelo aumente y la escorrentía se retrase.
Por otro lado, los perfiles Typic Hapludands y Humic Lithic Dystrudepts ocupan aproximadamente el 23% del área total de la cuenca, sus texturas son arcillo limosa y franco arcillo limosa respectivamente, al contrario del primer perfil su contenido de arcilla es muy alto lo cual favorece la escorrentía superficial, disminuyendo la retención potencial y ocasionando un encharcamiento prematuro lo que hace que la escorrentía inicie aún más rápido. Los suelos restantes se distribuyen en 12 perfiles de suelos, en los cuales 6 predominan texturas franco arenosas que favorecen la infiltración, mientras que en los otros perfiles predominan los perfiles franco arcillosos y franco arcillo arenosos, favoreciendo la escorrentía superficial.
47
Por último, se considera que en la cuenca predomina el potencial de infiltración de acuerdo a las características de los suelos y de la cobertura vegetal predominante, no obstante, algunos de los suelos presentan características muy favorables a la escorrentía superficial, incluso las pendientes y los relieves más característicos de la cuenca también favorecen la escorrentía.
Figura 12. Mapa de suelos - Cuenca Río Chuza.
Fuente: (IGAC, 2000)
8.1.2.5 Uso y Cobertura Vegetal del Suelo
Teniendo en cuenta la clasificación de la cobertura vegetal hecha para la cuenca del Río Guatiquía y la metodología de Corine Land Cover adaptada por el IDEAM para Colombia, en la cuenca se tienen varios tipos de cobertura vegetal natural (Figura 13), esto debido a que es una zona protegida por Parques Naciones Naturales y la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, la cobertura general predominante es de Bosques y áreas Seminaturales junto con superficies de agua.
La cobertura más importante es la vegetación de páramo y subpáramo la cual abarca una extensión de 9098 ha lo que significa el 70,7 % de la cuenca, siendo esta zona parte del
48
nacimiento del Río Guatiquía se pude observar que se encuentra en alto grado de conservación en el que se encuentra la cuenca del Río Chuza, en menor proporción se encuentran fragmentos de Bosque denso en las partes más altas y escarpadas de la cuenca 2480 ha 19,3 %, además de cuerpos de agua artificiales como lo es el embalse de Chuza y lagos y lagunas naturales como Laguna seca y Laguna Colorada entre otras, estas superficies de agua abarcan una superficie de 418,7 ha dentro de la cuenca como se muestra en la Tabla 13.
Figura 13. Mapa de uso y cobertura vegetal del suelo – Cuenca río Chuza.
Fuente: Mapa de coberturas para la cuenca del río Guatiquía (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
49
Tabla 13. Cobertura vegetal del suelo según Core Land Cover.
Fuente: Elaboración propia
8.2 CARACTERIZACIÓN CLIMÁTICA
8.2.1 Brillo Solar
La radiación solar es la principal fuente de energía transmitida a la tierra. Su estudio supone un cierto número de medidas y, principalmente, la medición de la duración de la insolación, es decir, el número de horas al día de brillo o de radiación solar directa.
La cantidad de horas sol es más intensa durante el período de estiaje y disminuye en los periodos de mayor pluviosidad, con una variación en su valor medio a nivel regional que oscila entre 46,1 horas/mes y 136,5 horas/mes con un valor medio anual de 960,5 horas/año.
Cabe resaltar que la mayor parte de la insolación se recibe durante las horas de la mañana, es durante ese tiempo que se lleva a cabo el calentamiento de la superficie que da comienzo al proceso de evaporación de la humedad superficial. En las horas de la tarde, cuando la temperatura empieza a disminuir se produce la condensación de la humedad que satura el aire, dando origen a la formación de la niela que se posesiona del área hasta las horas de la madrugada. (Carreño & Ramirez, 1979)
En la Tabla 14, se muestran los registros en las estaciones climatológicas cercanas a las cuencas del Río chuza para el análisis de la distribución del brillo solar mensual en horas/mes.
Simbolo Area (ha) Area %
Bosque fragmentado 519,9036 4,04
Bosque denso 2480,553 19,28
Pastos naturales y sabanas 265,3655 2,06
Arbustos y rastrojos 86,01879 0,67
Vegetación de parámo y
subpáramo 9097,998 70,70
Lagunas, lagos naturales 11,88738 0,09
Cuerpos de agua artificiales 406,8241 3,16
12868,55 100,00
Coberturas
Total
Bosques y áreas
seminaturales
Superficies de
agua
Bosque
Áreas con vegetación
herbacea y/o arbustiva
Aguas continentales
50
Tabla 14. Brillo medio mensual multianual.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
Figura 14. Distribución espacial del brillo solar.
Fuente: Datos obtenidos de (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
ESTACIÓN ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Total INICIO FIN
La bolsa 133,5 106,9 93,5 51,2 57,2 51,9 46,1 62,3 69,5 83,4 80,1 114,5 950,1 1987 2009
Chingaza 114,4 111,2 76,4 54,5 61,6 52,7 65,0 70,2 67,8 65,8 84,9 83,6 908,1 1969 1997
Sanjuanito 136,5 109,4 87,4 62,7 55,1 49,0 57,8 65,8 83,0 95,1 98,3 123,5 1023,4 1993 2009
Promedio 128,1 109,2 85,8 56,1 58,0 51,2 56,3 66,1 73,4 81,4 87,8 107,2 960,5
51
Gráfica 1. Brillo solar medio mensual total– Estaciones.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
En general, las partes altas de las montañas se presenta una gran nubosidad como resultado del ascenso de grandes masas de aire que se han calentad en las partes bajas. Esta nubosidad tiene una fuerte influencia sobre la luminosidad y la cantidad de energía radiante que llega la tierra especialmente en meses lluviosos, por ende en Chingaza los meses más radiantes se presentan de noviembre a febrero y los más nublados de mayo a julio (PNN, 2009), dentro de la distribución media mensual anual de acuerdo a las estaciones climatológicas seleccionadas se encuentra un pico entre los meses de diciembre y febrero en donde enero es el mes con la mayor cantidad de horas con 128 horas/mes.
Gráfica 2. Distribución temporal del brillo solar medio mensual.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
850,0
900,0
950,0
1000,0
1050,0
La bolsa Chingaza Sanjuanito
BR
ILLO
SO
LAR
-h
ora
s
ESTACIÓN
0
20
40
60
80
100
120
140
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
BR
ILLO
SO
LAR
-h
ora
s
TIEMPO - meses
52
8.2.2 Humedad Relativa
La humedad atmosférica se define como el contenido de vapor de agua en la atmósfera (Silva, 1998); puede expresarse de diferentes formas: Presión de saturación, déficit de saturación, humedad absoluta, humedad específica y humedad relativa. (Lenacre, 1992)
La humedad relativa es una medida que permite saber qué tan húmedo o seco se encuentra el aire. Se expresa en unidades enteras correspondiendo el 0 (cero) a la sequedad absoluta y el 100% a la saturación, en El PNN Chingaza las cifras se mantienen entre el 85 y el 90% de humedad relativa (Carreño & Ramirez, 1979) y para la cuenca de río Chuza varía entre 86 y 88% como se observa en la Figura 15.
En la Tabla 15. se observan los valores medios mensuales de humedad relativa % en las estaciones disponibles cercanas al área de estudio.
Tabla 15. Humedad relativa media mensual multianual.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
ESTACIÓN ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Promedio INICIO FIN
La bolsa 92 94 95 96 96 95 92 93 95 94 94 93 94 1987 2009
Chingaza 76 79 80 85 85 86 85 85 84 85 83 81 83 1978 1989
San juanito 81 81 86 89 91 92 92 89 86 87 88 85 87 1993 2007
Promedio 83,0 84,7 87,0 90,0 90,7 91,0 89,7 89,0 88,3 88,7 88,3 86,3 88
53
Figura 15. Distribución espacial de la humedad relativa.
Fuente: Datos obtenidos de (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
La distribución media mensual de la humedad relativa Gráfica 3, coincide con los meses de alta precipitación, mayo a agosto, sin embargo, teniendo en cuenta que las estaciones pluviométricas y climatológicas no coinciden entre sí, se puede hacer una aproximación de la relación entre estos factores.
54
Gráfica 3. Distribución temporal de la humedad relativa mensual multianual.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
Gráfica 4. Humedad relativa media multianual – Estaciones.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
8.2.3 Temperatura
La temperatura es proporcional a la fluctuación de la radiación total incidente; sin embargo, existe un desfase según las condiciones atmosféricas del día; la temperatura máxima se registra después del mediodía y la mínima un poco antes de la salida del sol (Jaramillo, 2005).
La tasa de variación de la temperatura con la altitud, es el gradiente vertical de la atmósfera, el cual es función del contenido de vapor de agua (Monsalve, 2008). En la troposfera el decrecimiento de temperatura es de 6,5°C por cada km; en Colombia, la variación es 5,53°C/km, en promedio; sin embargo, no es homogénea en el territorio; en la región Andina es 6,13°C/km (IDEAM, 2010).
Para el análisis de la temperatura se utilizaron datos medios mensuales multianuales registrados en las estaciones climatológicas seleccionadas para el estudio Tabla 16. estos,
78,0
80,0
82,0
84,0
86,0
88,0
90,0
92,0
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
HU
MED
AD
REL
ATI
VA
-%
TIEMPO - meses
75
80
85
90
95
La bolsa Chingaza Sanjuanito
HU
MED
AD
REL
ATI
VA
-%
ESTACIÓN
55
datos fueron obtenidos a partir POMCA de la cuenca del río Guatiquía, la temperatura media mensual en la cuenca varía entre 10 y 15 °C.
Tabla 16. Temperatura media mensual multianual.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
La temperatura en general se caracteriza por ser baja con regimenes criticos de temperatura del suelo asociados a fenómenos pleglaciares (superpáramo) y regimenes isomésicos asociados a modelados heredados en altirudes inferiores a los 3800 metros de altirud (Páramo). (Carreño & Ramirez, 1979)
Figura 16. Distribución espacial de la temperatura.
Fuente: Datos obtenidos de (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
Las temperaturas medias anuales presentan diferente grado de disminución con la altura. Entre los 3800 y 2800 m de elevación. Rango en que se encuentra el cuerpo principal del Parque y la cuenca del río Chuza, el gradiente terminco es, en promedio de 0,31 °C por cada
ESTACIÓN ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Promedio T máx T min INICIO FIN
La bolsa 8,7 8,5 8,4 8,4 8,4 8,3 7,9 8 8,3 8,5 8,5 8,7 8,4 17,6 -4 1987 2009
Chingaza 8,8 9,5 10 10,6 10,5 10,1 9,6 9,3 9,5 10 9,8 3,9 9,7 24,5 -13,5 1978 1995
San juanito 16 16,4 16,4 16,3 16 15,4 14,9 15,2 15,7 16,2 16,4 16,1 15,9 30,9 6,6 1993 2007
Promedio 11,2 11,5 11,6 11,8 11,6 11,3 10,8 10,8 11,2 11,6 11,6 9,6 11,3
56
100 m de altura y para el rango de 2800 – 1800 m de elevación, el gradiente promedio es de 0,6 °C. (PNN, 2009)
Gráfica 5. distribución temporal – temperatura media mensual multianual.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
Gráfica 6. Temperatura media multianual – Estaciones.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
Sin embargo, teniendo en cuenta que las estaciones con información climatológica disponible se encuentran muy lejanas del área de estudió, se procedió a utilizar información de temperatura suministrada por el director de la tesis de grado (Alarcón, 2017) y de esta manera tener información más confiable y con mayor certeza para realizar el posterior procesamiento de los datos y cálculo de los diferentes indicadores.
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
TEM
PER
ATU
RA
-°C
TIEMPO - meses
0
5
10
15
20
La bolsa Chingaza San juanito
TíEM
PER
ATU
RA
-°C
ESTACIÓN
57
Figura 17. Distribución espacial de la temperatura media mensual.
Fuente: Datos obtenidos de (Alarcón, 2017)
Según la información de la temperatura tipo raster (Alarcón, 2017) (Ver figura 17), La temperatura promedio registrada para la cuenca del Río Chuza tiene un registro mensual multianual de 9,3 °C que oscila entre los 6°C y 15 °C, presentando las menores temperaturas en la parte alta de la cuenca, donde se encuentra la vegetación de páramo y las temperaturas mayores en la zona baja de la cuenca.
8.2.4 Precipitación
La cantidad de precipitación se expresa por la altura de la lámina de agua que, previa la licuación de las precipitaciones solidas en caso de haberlas, cubre el suelo perfectamente horizontalmente, si no se infiltra o evapora, esta altura se mide en milímetros y décimas de milímetro que equivalen a 1L/m2. La precipitación es el volumen de agua que cae por acción de la gravedad sobre la superficie terrestre en forma de lluvia, llovizna, nieve o granizo procedentes de la condensación del vapor de agua (IDEAM, 2010)
58
El estudio de la cantidad de precipitación, incluyendo su distribución en el espacio y en el tiempo y su variabilidad, conjuntamente con el examen de frecuencias de intensidades y formas de precipitación, nos permite conocer el “régimen de precipitaciones” también llamado “régimen pluviométrico” de una determinada área o cuenca geográfica (Tullot, 2000). Localmente, la cantidad de precipitación está determinada por los sistemas de nubosidad, condicionados por la altitud, la orientación de las montañas y la actividad convectiva del lugar (Jaramillo, 2005).
En el análisis de la precipitación se tuvo en cuenta las estaciones pluviométricas que se encuentran dentro y muy cerca de la cuenca, en total se seleccionaron 9 estaciones como se muestra en la Tabla 17.
Tabla 17. Precipitación media mensual multianual.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
ESTACIÓN ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DICI TOTAL INICIO FIN
Chuza Monterredondo 59,7 83,4 137,4 233,6 287,7 339,9 302,0 223,4 168,4 169,6 134,1 76,2 2215,8 1967 2009
El diamante 46,3 72,6 134,2 207,1 263,8 319,5 212,1 162,2 162,1 147,9 144,2 84,6 2064,9 1987 2009
Laguna Seca 48,0 59,4 124,2 163,9 228,5 245,4 283,6 198,0 129,0 153,1 107,2 72,3 1812,6 1987 2009
La cascada 51,0 65,2 120,7 175,3 237,1 270,2 265,4 204,8 150,3 151,4 119,8 78,0 1889,3 1974 2009
Cuchilla de Chuza 62,8 145,2 154,6 301,8 241,4 278,7 275,8 261,9 238,0 163,2 191,3 150,6 2465,4 1987 2000
Cuchilla Golillas 60,9 69,2 126,6 238,7 283,5 340,9 346,1 261,6 209,4 183,7 147,2 85,7 2353,5 1969 2009
Monterredondo 39,9 51,7 107,8 205,5 397,4 348,9 366,3 301,4 217,7 158,9 113,2 64,3 2282 1951 2009
San Jose 58,7 62,1 157,5 269,2 337,5 362,9 385,3 327,3 255,3 188,4 205 134,6 2743,7 1987 2009
Claraval 44,8 78,8 142,7 231 299,1 321,7 285,3 236,9 190,6 179 122,4 66,9 2199,1 1972 2009
Alto del gorro 74,8 77,2 125,8 234,5 296,1 377 349,7 320 249,7 236,3 180,9 119,6 2641,6 1969 2009
Promedio 54,7 76,5 133,2 226,1 287,2 320,5 307,2 249,8 197,1 173,2 146,5 93,3 2266,8
59
Figura 18. Distribución espacial de la precipitación media mensual multianual.
Fuente: Datos obtenidos de (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
En la cuenca del río Chuza la distribución de la precipitación es unimodal estacional, con un periodo marcado de lluvias entre mayo y agosto, mientras las precipitaciones más bajas se presentan entre los meses de diciembre y febrero. La lluvia dentro de la cuenca es alta y varía entre 1800 y 2600 mm/año. Las áreas menos lluviosas se encuentran en el extremo norte, en la cuenca alta, el promedio de precipitación en la cuenca es aproximadamente de 2200 mm/año por lo que se puede decir que presenta una distribución uniforme.
La distribución de las precipitaciones medias anuales de las estaciones seleccionadas (Figura 18) muestra solo un pico de lluvias intensas hacia los meses de mayo a agosto, durante los cuales se presenta un poco más del 50% de las lluvias totales del año alcanzando los mayores valores medios en el mes de junio con 320,5 mm.
60
Gráfica 7. Distribución temporal de la precipitación media mensual multianual.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
Gráfica 8. Precipitación media mensual multianual de las estaciones de la cuenca.
Fuente: (CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA, 2009)
8.2.5 Evapotranspiración Potencial (ETP) – Actual
La evapotranspiración ponderada al año en la cuenca del río Chuza es de 591,58mmm, esta nos muestra la cantidad máxima de agua que llega a la atmosfera por evaporación y transpiración en condiciones óptimas, por lo que puede ser utilizado como un indicador de humedad o aridez, los valores medios anuales son mayores en ambientes secos que en húmedos y dentro de la distribución espacial de ETP (Figura 19) se observan valores medios anuales que varían entre 540 y 700 mm, siendo consecuente con la alta humedad y baja radiación solar que se presenta en la cuenca durante la mayor parte del año.
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
PR
ECIP
ITA
CIÓ
N -
mm
TIEMPO - meses
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
PR
ECIP
ITA
CIÓ
N -
mm
ESTACIÓN
LluviaanualAltitudmsnm
61
Figura 19. Distribución espacial de la Evapotranspiración Potencial actual.
Fuente: Elaboración propia
8.2.6 Evapotranspiración Real (ETR) – Actual
La evapotranspiración que realmente se produce bajo las condiciones meteorológicas, de humedad del suelo y vegetación en la cuenca del río Chuza, se distribuye entre 440 mm a 660mm, esto teniendo en cuenta los datos procesados de precipitación y temperatura por pixel para toda la cuenca durante el año. En promedio la ETR a lo largo de la cuenca se encuentra en 524,17 mm al año, lo que indica por su cercanía al valor promedio de la ETP una alta conservación del ecosistema de páramo.
Como se observa en la Figura 20, los valores más altos se localizan en la cuenca baja, mientas los valores más bajos en la cuenca alta de la misma forma que ocurre con la ETP.
62
Figura 20. Distribución espacial de la ETR actual. Fuente: Elaboración propia
8.2.7 Índice De Aridez – Actual
El índice de aridez fue calculado para el periodo comprendido hasta el año 2009, teniendo en cuenta la disponibilidad de los datos para cada estación climatológica y pluviométrica, los valores medios se determinaron a partir de la evapotranspiración potencial y real disponiendo de los softwares Excel y Arcgis para el cálculo de cada variable a lo largo de la cuenca.
El índice de aridez varia de 0,05 a 0,11 y el comportamiento es uniforme debido a que toda la cuenca presenta altos excedentes de agua, lo que indica el alto grado de conservación del páramo de Chingaza. En la Figura 21, se muestra la variación del índice de aridez, en la cuenca alta se encuentran los mayores excedentes de agua debido a que esta es la zona que se encuentra por encima de los 3000 msnm.
63
Figura 21. Clasificación índice de aridez base climática actual. Fuente: Elaboración propia
8.2.8 Clasificación Climática según Factor Lang
El clima del Parque Nacional Natural Chingaza está determinado por la influencia de los vientos alisios del suroriente y varía según su elevación con temperaturas anuales alrededor de 4.5 °C, donde las alturas se encuentran sometidas a heladas. (PNN, 2009)
Debido a la ubicación del parque Chingaza, los vientos cargados de vapor que provienen de la Orinoquía y la Amazonia precipitan casi todo su contenido sobre la vertiente oriental, que es la primera que se encuentra a su paso, por ende el páramo de Chingaza es uno de los más húmedos ubicados en la región Andina y sus precipitaciones describen un comportamiento monomodal – biestacional como consecuencia de las descargas orogénicas (Vargas & Pedraza, 2003).
De acuerdo con la clasificación Holdridge, el área del parque estaría en los límites entre los pisos altitudinales Montano y Subalpino.
64
Piso Térmico Símbolo Rango Altura, msnm
Temperatura °C
Cálido C 0 - 1000 ≥ 24
Templado T 1001 – 2000 24 > T ≥ 17,5
Frio F 2001 - 3000 17,5 > T ≥ 12
Páramo bajo Pb 3001 – 3700 12 > T ≥ 7
Páramo alto Pa 3701 - 4200 < 7 Tabla 18. Clasificación Climática – Caldas.
Fuente: (IDEAM, 2005)
Según la clasificación climática de Caldas, la cuenca del río Chuza pertenece a los pisos térmicos, Frío, Páramo bajo y Páramo alto teniendo en cuenta el modelo digital de elevación (Ver figura 8). Donde se muestra las alturas de la cuenca que varían entre los 2125 y los 3850 msnm.
El tipo de clima existente a lo lardo de la cuenca del río Chuza según el factor de Lang, es superhúmedo (SH), este varía entre 163,147 y 305,045 mm/°C, su clasificación y distribución espacial se muestra en la Figura 22.
Figura 22. Clasificación climática Lang, cuenca del río Chuza. Fuente: Elaboración propia
65
8.3 INDICADORES CLIMÁTICOS BAJO ESCENARIOS DE CAMBIO CLIMÁTICO
Dentro de la Tercera Comunicación Nacional de Cambio Climático y los nuevos escenarios desarrollados según las metodologías propuestas por el panel intergubernamental de Cambio Climático (IPCC), se tomaron en cuenta los RCPs 4.5 y 6.0 de temperatura y precipitación para el desarrollo de varios indicadores que den indicios acerca de la afectación a la disponibilidad u oferta hídrica en el periodo 2011 -2040 en esta importante cuenca considerada la principal abastecedora de agua para la ciudad de Bogotá.
En cuanto al análisis de los indicadores según la información actual, se tuvo en cuenta la caracterización climática realizada en el capítulo anterior y el procesamiento de los mapas SIG obtenidos en la misma.
La temperatura y la precipitación son dos variables que marcan las tendencias de cambio climático inducidas tanto por factores naturales como por los cambios que han generado las actividades humanas en el planeta, por esta razón fueron el insumo principal para el desarrollo de cada uno de los indicadores propuestos en este proyecto.
8.3.1 Temperatura (Bajo Escenarios de Cambio Climático)
La ciencia prevé que el mundo puede llegar a tener dos grados más de temperatura para 2100; siendo este un escenario conservador (IDEAM, 2017), uno de los ecosistemas más vulnerables a este cambio son los páramos, los principales productores de agua del planeta.
Dentro de los RCPs analizados en este proyecto 4.5 y 6.0, la temperatura media para la cuenca del río Chuza tendría una posible variación entre 7,26 ˚C a 17,52 ˚C y 7,42 ˚C a 17,84 ˚C respectivamente para cada escenario, la distribución espacial de la temperatura se muestra en las figuras, donde se observa de la misma manera la distribución espacial y el cambio de un escenario a otro siendo el 6.0 el menos conservador.
La temperatura ponderada de toda la cuenca para cada uno de los escenarios es de 10,61 ˚C para el escenario 4.5 y 10,81 ˚C para el camino de forzamiento radiactivo 6.0, donde se evidencia la diferencia entre cada uno de los escenarios y las posibilidades según factores como la concentración de gases efecto invernadero.
66
Figura 23. Distribución espacial de temperatura bajo los RCPs 4.5(izq) y 6.0 (der). Fuente: (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA, 2015)
8.3.2 Precipitación (Bajo Escenarios de Cambio Climático)
A partir de una descripción estimable de como puede ser el futuro en cuanto a la distribución de la precipitación en la cuenca, se observa una disminusión de la precipitación anual a lo largo de la cuenca entre un escenario y otro, la precipitación oscila entre los 1107,3 mm a 2929,19 mm para el RCP 4.5 y 1110,66 mm a 2914,1 mm para el escenario 6.0 como se observa en la Figura 24.
Las precipitaciones media anuales se concentrarían en la zona cercana al embalse de Chuza, donde se represan las aguas que posteriormente llegan a la ciudad de Bogotá.
67
Figura 24. Distribución espacial de la precipitación bajo los RCPs 4.5 (izq) y 6.0 (der). Fuente: (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA, 2015)
El promedio ponderado de la precipitación para cada escenario también varía de manera decreciente siendo 1845,52 mm/año para el escenario 4.5 y 1834,03 mm/año para el
forzamiento radiactivo más alto analizado 6.0.
8.3.3 Evapotranspiración Potencial (ETP) – Bajo Escenarios de Cambio Climático
La ETP varía dependiendo la altitud. Como se muestra en la Gráfica 9 a medida que se llega a las zonas más bajas de la cuenca como lo es la cota de desembocadura en la parte baja de la misma los valores van en aumento por lo que se observa los valores más altos en esta zona, de la misma manera sucede tanto para los valores calculados bajo los escenarios de cabio cambio climático como para la base climática actual.
68
Gráfica 9. Variación de la ETP (actual y bajo RCPs) con respecto a la altitud. Fuente: Elaboración propia
La evapotranspiración potencial promedio oscilaría para cada RCP 4.5 Y 6.O entre 557,05 a 792,30 mm y 559,22 a 798,38 y un valor promedio ponderado para toda la cuenca de 614,79 y 617,88 mm respectivamente para cada escenario mostrando un aumento del indicador entre un escenario y otro, en la Figura 25 se muestra la distribución espacial de la ETP según los escenarios.
Figura 25. Distribución espacial de la ETP bajo los RCPs 4.5 (izq) y 6.0 (der). Fuente: Elaboración propia
450,00
500,00
550,00
600,00
650,00
700,00
750,00
800,00
2500 3050 3600
ETP
(m
m)
Altura (msnm)
Actual 4.5 6.0
69
8.3.4 Evapotranspiración Real (ETR) – Bajo escenarios de cambio climático
La ETR al tener una relación importante con la ETP, presenta un comportamiento similar variando según la altitud de manera inversa como se muestra en la Gráfica 10 realizada tomando tres puntos estratégicos con una altura conocida en la parte alta, media y baja de la cuenca.
Gráfica 10. Variación de la ETR (actual y bajo RCPs) con respecto a la altitud.
Fuente: Elaboración propia
Los valores proyectados bajo los escenarios oscilan entre 463,96 a 674,88 mm y 467,05 a 677,94 mm para RCPs 4.5 y 6.0 respectivamente y promedio ponderado en cada escenario de 546,56 y 550,38 mm año.
Figura 26. Distribución espacial de la ETR bajo los RCPs 4.5 (izq) y 6.0 (der).
Fuente: Elaboración propia
450,00
500,00
550,00
600,00
650,00
700,00
2500 3050 3600
ETR
(m
m)
Altura (msnm)Actual 4.5 6.0
70
8.3.5 Índice de aridez – Bajo escenarios de cabio climático
Teniendo en cuenta la ETP y la ETR calculada para cada escenario, se evaluó el posible índice de aridez futuro bajo los dos RCPs considerandos, generándose en ambos casos un mayor porcentaje de área para altos excedentes y una pequeña área especialmente en las zonas más altas de la cuenca, un valor por encima de 0,15 el cual indica excedentes de agua.
Sin embargo, entre un escenario y otro se observa cómo se van desplazando de altos excedentes de agua a excedentes del líquido mostrando una reducción en cuando a la disponibilidad de agua en estas zonas.
Figura 27. Clasificación del índice aridez bajo RCPs 4.5 (izq) y 6.0 (der). Fuente: Elaboración propia
En la Figura 27, se muestra la distribución espacial del índice de aridez y los cambios
asociados a los excedentes de agua posibles bajos escenarios de cambio climático.
8.3.6 Clasificación Climática según Factor Lang
La clasificación climática proyectada para el periodo 2011 -2040 según los RCPs de temperatura y precipitación seleccionados, distinguen tres tipos de climas, superhúmedo (>160), húmedo (100,1 – 160) y semihúmedo (60,1 – 100), para los cuales se observa una distribución espacial diferente para cada RCP (Ver Figura 28).
71
Figura 28. Distribución espacial de la clasificación - Factor Lang bajo los RCPs 4.5 (izq) y 6.0 (der). Fuente: Elaboración propia
8.4 ANÁLSIS DE LA VARIACIÓN EN EL TIEMPO DE LOS INDICADORES
Para estudiar el cambio con cada una de las variables propuestas e indicadores evaluados, se realizó una comparación de acuerdo a los datos actuales y los proyectados bajo escenarios de cambio climático, los datos se encuentran en la Tabla 19. en donde se encuentran las variables de tipo climático.
Variable Actual RCPs
4,5 6,0
precipitación (mm)
2127,93 1845,52 1834,030
Temperatura (°C)
12,55 10,61 10,81
ETP (mm) 658,23 614,79 617,87
ETR (mm) 601,12 546,56 550,38 Tabla 19. Cambios en las variables climáticas.
Fuente: Elaboración propia
72
8.4.1 Temperatura
Se analizaron los valores de temperatura más altos y más bajos encontrados dentro de la cuenca, en la Gráfica 11, se observa un aumento en ambos escenarios y para el promedio general de la cuenca existe un poco más de 1 °C de diferencia entre los RCPs y el promedio actual.
Mientras para la temperatura promedio hay un incremento del 13% a lo largo de toda la cuenca, para el valor más bajo y más alto el porcentaje es de un 10 y 21% respectivamente, lo que nos indica que las zonas de la cuenca donde la temperatura media es más alta serán según lo proyectado por los RCPs las más afectadas.
Para el planeta, y por supuesto para Colombia, cada grado más de temperatura importa. Cuando hay un incremento de temperatura la Tierra sufre un desajuste en el equilibrio de sus sistemas naturales, fundamentales en el desarrollo de las actividades productivas humanas (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA, 2015).
Gráfica 11. Variación de la temperatura actual y bajos RCPs. Fuente: Elaboración propia
8.4.2 Precipitación
En cuanto a la variación de la precipitación, se encontró para los valores más bajos una disminución del 38% de la lámina de agua por m2 , mientras para los valores más altos promedios se observó un aumento del 15%, sin embargo, hay que tener en cuenta que los
Low Promedio High
Actual 6,59 9,34 14,47
4.5 7,26 10,61 17,52
6.0 7,42 10,81 17,68
6
8
10
12
14
16
18
Tem
per
atu
ra °
C
Actual 4.5 6.0
73
valores más altos de precipitación según los RCPs se concentran únicamente en la zona donde se encuentra el embalse de Chuza por lo que realizando un análisis porcentual del área que abarcan dichas precipitaciones encontradas en el intervalo 2900 – 3000 (Figura 24) este no abarca sino apenas el 0,29% (Gráfica 12) del área total de la cuenca por lo que se puede considerar no relevante al momento de analizar la precipitación general de la cuenca, además los tres intervalos anteriores este 2200 -2400, 2400 -2600 y 2600 -2800 también se encuentran únicamente concentrados en el área del embalse y en total abarcan 1, 32% de la cuenca.
Gráfica 12. Relación del porcentaje de área con los intervalos de precipitación RCP 4.5 (izq) y 6.0 (der).
Fuente: Elaboración propia
Teniendo en cuenta la relación de los intervalos y su representatividad en el área se obtuvo un promedio de 2127 mm actual, 1845 y 1834 mm para los RCPs 4.5 y 6.0 respectivamente, presentándose una disminución del 13% en la precipitación medio de la cuenca para el periodo 2011 – 2040.
Según la tercera comunicación nacional de Colombia (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CAN, 2017) entre el 2011 y el 2040 se esperaría que la precipitación disminuya del 10 a 40% en cerca del 32% del país, generando así, perdidas de fuentes y cursos de agua por efecto de esta disminución.
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
% Á
rea
Intervalos de precipitación (mm)
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
% Á
ea
Intervalos precipitación (mm)
74
Gráfica 13. Variación de la precipitación actual y bajo RCPs.
Fuente: Elaboración propia
8.4.3 Evapotranspiración Potencial y Real
La tendencia general para ambas variables tanto la ETP como la ETR es a aumentar, especialmente los valores extremos o para el caso los valores medios más altos encontrados en la cuenca, como se observa en la Gráfica 14.
Gráfica 14. Variación de la evapotranspiración potencial actual y bajo RCPs. Fuente: Elaboración propia
Low Promedio High
Actual 1812,61 2127,93 2532,34
4.5 1107,30 1845,52 2929,19
6.0 1110,66 1834,03 2914,10
1000,00
1200,00
1400,00
1600,00
1800,00
2000,00
2200,00
2400,00
2600,00
2800,00
3000,00
Pre
cip
itac
ión
mm
Actual 4.5 6.0
Low Promedio High
Actual 548,20 591,58 696,35
4.5 557,05 614,79 792,30
6.0 559,22 617,87 798,38
500,00
550,00
600,00
650,00
700,00
750,00
800,00
ETP
mm
Actual 4.5 6.0
75
La variación porcentual de la evapotranspiración potencial para los datos más altos y más bajos encontrados muestra un promedio de cambio entre el 1 y 2%, además, el valor máximo de ETP base o actual anual es de 696,35 mm, mientras el máximo para el peor escenario de cambio climático evaluado 6.0 el de 798,38 mm, es decir una diferencia 102, 02 mm de ETP, mientras para el valor promedio de la ETP de la cuenca se observa un aumento del 4% y una diferencia de 23,20 y 26, 29 mm comparando el valor actual con los dos escenarios utilizados para el análisis.
Es importante destacar que los valores más altos encontrados para la ETR se encuentran ubicados en la zona donde está presente el embalse y en la parte baja de la cuenca, esto debido a los datos de precipitación analizados anteriormente utilizados para el cálculo de esta variable a través de la fórmula de Turc. Por otra parte, según la teoría las zonas donde mayor evaporación se produce están ubicadas en los cuerpos de agua ya sean naturales o artificiales como son los embalses y teniendo en cuenta que la ETR al igual que la ETP varían de manera inversa a la altitud son consecuentes los valores altos en las zonas más bajas de la cuenca.
Gráfica 15. Variación de la evapotranspiración real actual y bajo RCPs. Fuente: Elaboración propia
El valor máximo de ETR base o actual anual es de 652,70 mm y el máximo para el escenario menos conservador RCP 4.5 es de 677,94 mm, es decir una diferencia de 25, 24 mm lo que refiere un aumento del 3,86%, en cambio, para los valores promedio de la cuenca la variación es de casi el 5% para el escenario más alto, y del 4% para el escenario más conservador (Gráfica 15).
Low Promedio High
Actual 455,59 524,17 652,70
4.5 463,96 546,56 674,88
6.0 467,05 550,38 677,94
400,00
450,00
500,00
550,00
600,00
650,00
700,00
ETR
mm
Actual 4.5 6.0
76
8.4.4 Índice de aridez
El principal indicador evaluado durante el proyecto y que nos muestra el cambio de la cantidad de agua disponible a lo largo de la cuenca es el índice de aridez, el cuál a partir de la modelación de los escenarios de precipitación y temperatura se evidenciaron los posibles cambios especialmente en las zonas más altas de la cuenca por encima de los 3600 msnm.
Índice de Aridez
Actual
Intervalo %Área clasificación
< 0,15 100 Altos excedentes
RCP 4.5
< 0,15 97 Altos excedentes
0,15 - 0,19 3 Excedentes
RCP 6.0
< 0,15 95,41 Altos excedentes
0,15 - 0,19 4,59 Excedentes
Tabla 20. Índice de Aridez actual y bajo escenarios de cambio climático. Fuente: Elaboración propia
8.4.5 Clasificación Climática según Factor Lang
Para Finalizar el análisis climatológico e hidrológico se evaluó el cambio en la clasificación por el Factor-Lang y su distribución espacial en la cuenca como se muestra en la Figura 28 teniendo en cuenta los escenarios de precipitación y temperatura proyectados pajo los escenarios 4.5 y 6.0, en el cual se observa un cambio destacado en el tipo de clima, teniendo para los datos actuales toda la cuenca clasificada en Superhúmedo a para el periodo 2011 -2040 dos rangos más, Húmedo y Semihúmedo (Tabla 21).
clasificación climática - Factor Lang
Actual
Rango % Área Tipo de Clima Símbolo
>160 100 Superhúmedo SH
RCP 4.5
60,1 – 100 6,76 Semihúmedo Sh
100,1 – 160 12,63 Húmedo H
>160 80,61 Superhúmedo SH
RCP 6.0
60,1 - 100 7,02 Semihúmedo Sh
100,1 - 160 17,40 Húmedo H
>160 75,57 Superhúmedo SH Tabla 21. Clasificación climática- Factor –Lang Actual y bajo RCPs 4.5 y 6.0.
Fuente: Elaboración propia
77
Del 100% de la cuenca que tenía una clasificación climática según el factor de Lang de superhúmedo pasa según la proyección de los escenarios RCPs 4.5 y 6.0 de un 80 y 75% respectivamente del área que abarca este tipo de clima, es decir habría una disminución sustancial encontrándose para el periodo 2011 – 2040 otras clasificaciones como son húmedo y semihúmedo.
Para el tipo de clima Húmedo la diferencia entre el escenario mayor y menor es de casi un 5% siendo mayor para el RCP 6.0 entretanto, el tipo de clima semihúmedo tiene 6,8% para el RCP 4.5 mientras para el RCP 6.0 el porcentaje aumenta a un 7%, es decir un 0,2% de diferencia entre cada uno.
8.5 APROXIMACIÓN DE LA OFERTA HÍDRICA ACTUAL Y BAJO ESCENARIOS DE
CAMBIO CLIMÁTICO
8.5.1 Modelo Lluvia-Escorrentía
8.5.1.1 Aplicación del Método Número de Curva (CN)
De acuerdo a la clasificación textural establecida para cada uno de los perfiles de suelos de la cuenca, se determina la clasificación hidrológica para las 9 unidades de suelo de acuerdo a la clasificación propuesta por el SCS como se muestra en la Tabla 22.
SUELO CLASIFICACIÓN HIDROLÓGICA
(SCS)
MLIg B
MKCf C
MKCe C
MGTd B
MGIf C
MGFf C
MEFg B
MEFe B
MEAd C Tabla 22. Clasificación hidrológica de los suelos metodología SCS.
Fuente: Elaboración propia
Una vez intersectados los polígonos de unidades de suelos y coberturas vegetales y adecuada la tabla de atributos se obtiene el número de curva (CN) compuesto mediante el software HEC-GeoHMS, arrojando un valor adimensional de 65. Si tomamos en cuenta la
78
escala de valores del CN (0-100) el valor obtenido corresponde a un valor intermedio que favorece la escorrentía superficial y la retención potencial máxima.
Figura 29. Mapa de valores de CN adimensionales.
Fuente: Elaboración propia
8.5.1.2 Condición Antecedente de Humedad
Siguiendo la metodología propuesta, a causa de la información disponible de precipitación, se opta por definir la condición antecedente de humedad mediante el índice de precipitación, teniendo en cuenta que la escala temporal de dichos valores precipitación corresponden a la media mensual multianual de cada una de las estaciones y años contemplados en esta investigación, obteniendo un valor de 0,99 para todo el año el cual corresponde a la condición de humedad II en el periodo de investigación, según la Tabla 10.
En este sentido se hace innecesario ajustar el valor de CN mediante las ecuaciones [IV] y [V] obtenido anteriormente. Ya que el valor del índice de precipitación es el promedio anual de los índices de precipitación mensual, no refleja completamente los periodos de estiaje y de lluvia durante el año en el área de la cuenca. Según los dados fuente, los periodos de lluvia se intensifican desde el mes de mayo hasta agosto con valores superiores a 1,2 de índice de precipitación, mientras que en los meses de enero, febrero y diciembre las lluvias se asemejan a los periodos de estiaje con valores inferiores a 0,6, los meses restantes se encuentran en valores medios del índice de precipitación.
79
8.5.1.3 Escorrentía Directa
A partir del CN se obtiene la retención potencial máxima “S” generalizada de los suelos de la cuenca en mm, arrojando un valor de 135, 43 mm. Este valor es característico de los suelos de la cuenca, por lo que se mantiene en el cálculo de la escorrentía directa de los dos escenarios futuros propuestos en la metodología.
Utilizando el valor de la retención potencial de los suelos “S” y las precipitaciones medias de la cuenca “P” (mm/año) para la base climática actual y los dos RCP propuestos, se obtiene la escorrentía directa “Pe” utilizando la ecuación [II]. La escorrentía superficial comprende el exceso de precipitación que ocurre después de la lluvia y se mueve libremente por la superficie del terreno, en la cuenca del Río Chuza los suelos favorecen la escorrentía superficial como se presentó en el cálculo del valor adimensional del número de curva, teniendo en cuenta estos factores tridimensionales la escorrentía se concentra a la salida de la cuenca.
Según (IDEAM, 2010) el régimen hidrológico del país se caracteriza por tener una escorrentía promedio de 1988 mm/año, sin embargo, los rangos de la misma varían entre 100 mm/año y 6000 mm/año, para la zona del páramo de Chingaza y sus zonas aledañas en condiciones de año medio los valores varían entre 1500 mm/año y 2000 mm/año. El cálculo de la escorrentía directa en el presente estudio no dista y se encuentra 0,24% por debajo del promedio del país y 3,79% por encima del valor promedio en la región.
Como lo muestra la Gráfica 16 la escorrentía directa calculada a partir de los escenarios RCP 4,5 y 6,0, se encuentra por debajo del promedio del país en 5,01% y 5,2% respectivamente, finalmente con respecto al valor regional se encuentran por debajo 0,97% y 1,17%. El porcentaje de cambio encontrado es contrario al esperado por la tercera comunicación de cambio climático del IDEAM, puesto que para el periodo 2011-2040 en el departamento de Cundinamarca se espera un exceso de precipitación del 7,99%, lo que equivale a un aumento en la escorrentía directa en un 0,7% para la cuenca del Río Chuza.
Para el escenario 4,5 se obtuvo una reducción del 14,25% y para el 6,0 una reducción del 14,83%, ambos escenarios con más de 14 puntos porcentuales de reducción de la escorrentía. Al tratarse de una cuenca paramuna y dentro del área del PNN Chingaza, se parte bajo el supuesto de no cambio del uso del suelo en el área de la cuenca durante el periodo de estudio, en este sentido los valores calculados de escorrentía directa ya no serían sensibles a la retención potencial máxima luego de convertirse en constante. Como lo muestra la Figura 30 la precipitación es el otro parámetro sensible en la ecuación de escorrentía, por lo que se podría atribuirle la reducción en la escorrentía ya que el valor promedio de la precipitación en el área de la cuenca disminuye en ambos escenarios como se explicó anteriormente.
80
Gráfica 16. Valores de escorrentía directa multitemporal calculados con el método número de curva.
Fuente: Elaboración propia
Así mismo, es importante considerar el comportamiento del método según los parámetros de entrada, que para este caso serían precipitación media “P” y retención potencial máxima “S”, según (Aguilar & Páez, 2015) los mayores valores esperados para “Pe” se encuentran cuando la infiltración es cero, esta relación se puede observar en la Figura 30.
Figura 30. Superficie de la ecuación de escorrentía directa.
Fuente: (Aguilar & Páez, 2015)
8.5.2 Estimación de Caudales
Los caudales obtenidos bajo los dos supuestos presentados en la metodología, se presentan en la Tabla 23, con sus respectivos cálculos para los escenarios propuestos.
1600
1650
1700
1750
1800
1850
1900
1950
2000
Actual RCP 4,5 RCP 6,0
mm
81
Oferta Hídrica
Cálculo del Caudal Pico
Escenario Actual RCP 4,5 RCP 6,0
Escorrentía Directa (mm/año) 1973,61 1692,38 1680,95
Caudal Pico (m3/s) 12,06 10,34 10,27
Q-Reducción Caudal Ambiental (m3/s) 9,04 7,75 7,70
Cálculo del Caudal Producido por Escorrentía Directa
Escenario Actual RCP 4,5 RCP 6,0
Escorrentía Directa (mm/año) 1973,61 1692,38 1680,95
Caudal (m3/s) 8,05 6,91 6,86
Q-Reducción Caudal Ambiental (m3/s) 6,04 5,18 5,14
Tabla 23. Escorrentía directa y caudales obtenidos en los escenarios propuestos. Fuente: Elaboración propia
Como resultado de la estimación de los caudales pico o máximos calculados a partir del hidrograma sintético triangular, el cual involucra las características morfológicas de la cuenca, se tiene en cuenta que el tiempo al pico está determinado por la intensidad de la precipitación que se utilizó como parámetro de entrada al modelo, en este caso la precipitación que se utilizó es el promedio anual en mm/año.
El caudal máximo registrado que produce la escorrentía directa en el escenario actual es de 12,06 m3/s, para el escenario RCP 4,5 se presenta una reducción del 14,26% no muy distante a la reducción de la escorrentía explicada anteriormente, para el escenario RCP 6.0 se tiene una reducción del 14,84% en el caudal máximo promedio anual. En la presente investigación no se tiene en cuenta el caudal base, por lo que el cálculo del caudal medio para el periodo de estudio no es calculado, se tiene en cuenta los cambios producidos en la escorrentía directa en el análisis de escenarios de cambio climático.
El caudal promedio anual producido por la escorrentía es de 8,05 m3/s, mientras que la distribución anual promedio se presenta en la Gráfica 17, con valores que van desde los 0,6 m3/s en el mes de enero y 13,322 m3/s en el mes de junio, este último superior en un 10,5 % al caudal pico calculado anteriormente debido a que el cálculo es sensible al área de la cuenca y no al tiempo de concentración como si lo es el caudal pico. Se observa que la distribución de caudales sigue el patrón de los periodos estiaje.
82
Gráfica 17. Distribución del caudal promedio en el año producto de la escorrentía directa.
Fuente: Elaboración propia
Según (IDEAM, 2014) en el orden nacional se estima un rendimiento hídrico de 56 l/s-Km2, este rendimiento hídrico está por encima del promedio mundial 10 l/s-Km2, y del rendimiento latinoamericano 21 l/s-Km2, para la cuenca de río chuza, basados en los caudales promedios observados, el rendimiento hídrico es consistente con los reportados por el IDEAM, se encuentra por encima del promedio nacional ya que es de 62,5 l/s-Km2.
En cuanto a la reducción calculada bajos los escenarios de cambio climático en los caudales se obtienen reducciones de 14,16% y 14,78% con respecto al valor inicial, lo que supone que para el periodo de los escenarios 2011-2040, el rendimiento hídrico de la cuenca del Río Chuza estará por debajo del promedio de orden nacional con rendimientos hídricos de 53,7 l/s-Km2 y 53,3 l/s-Km2, no obstante, la tercera comunicación indica que se esperaría que la precipitación disminuya de 10% a 40% en cerca del 32% del país, esta reducción no se esperaría en el departamento de Cundinamarca, en donde se espera que se tenga un exceso cerca del 8% de la precipitación. (IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CAN, 2017)
Finalmente se tiene en cuenta la reducción por caudal ecológico o requerido para el sostenimiento del ecosistema, conforme lo establecido en la resolución vigente 865 de 2004 del Ministerio de Ambiente, vivienda y desarrollo territorial, hoy Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, el cual indica que el porcentaje de descuento que adopta el IDEAM es del 25% del caudal medio mensual multianual más bajo de la corriente de estudio. En la presente investigación se adopta este porcentaje de reducción debido a que los caudales calculados no provienen de estaciones hidrométricas, provienen de modelos lluvia-
0
2
4
6
8
10
12
14
m3
/s
83
escorrentía en donde el caudal base no se tiene en cuenta. En la Tabla 23 se puede observar los valores obtenidos con la reducción.
84
9. CONCLUSIONES
Dentro de la caracterización física de la cuenca del río Chuza se evidenció un relieve montañoso con altas y medias pendientes que favorecen la escorrentía superficial, sin embargo, la mayor parte de sus suelos de características arenosas favorecen la infiltración. La cobertura predominante es la vegetación de páramo y subpáramo con el 70% del área de la cuenca seguida por el bosque denso con casi el 20%. El comportamiento de la precipitación es unimodal con picos entre los meses de mayo a agosto y una media mensual de 2128 mm/año, mientras que los picos de temperatura se presentan entre los meses de diciembre a febrero variando entre los 6 °C y los 14 °C siendo su media mensual multianual de 9 °C. El brillo solar incidente varía entre 950 horas/año y 1020 horas/año con valores máximos en las épocas de estiaje. Los valores de humedad relativa se encuentran entre el 86% y 88%.
De acuerdo a los escenarios de cambio climático RCP 4.5 y 6.0 para la cuenca del río Chuza, la precipitación media varía entre 1000 y 3000 mm/año con un promedio de 1845 mm/año para el primer escenario y 1834 mm/ año para el segundo, con respecto a la temperatura, se encuentra que varía entre 6 y 18°C con promedios de 10,64° C para el primer escenario y 10,81°C para el segundo.
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en el cálculo del Factor Lang la clasificación climática actual solo genera un tipo de clima, el cual se encuentra por encima del rango (>160) que equivale a clima superhúmedo para toda la cuenca. Con respecto al índice de aridez y su clasificación climática actual toda la cuenca se encuentra por debajo del rango (0,15) lo que se describe como altos excedentes de agua.
Los efectos de los nuevos escenarios de cambio climático causados sobre el funcionamiento hidrológico de la cuenca del río Chuza en el Parque Nacional Natural Chingaza para el periodo 2011-2040 podrían llegar a ser muy significativos debido a los cambios reales en las princípiales variables climáticas como la precipitación y la temperatura, generando alteraciones importantes en los indicadores del régimen hidrológico como lo son la evapotranspiración potencial y real, para las que se espera un aumento general en toda la cuenca entre el 3% y 4% para cada RCP por lo que se prevé, puede existir una aceleración e intensificación de procesos de desertificación, esto también evaluado dentro del índice de aridez, donde se identificó que desde las zonas más altas de la cuenca hay una variación pasando de altos excedentes de agua a excedentes moderados del preciado recurso, por otra parte el Factor-Lang calculado para realizar una clasificación climática según las condiciones climáticas tuvo un cambio considerable pasando de estar clasificada toda la cenca en un solo tipo de clima, Superhúmedo a tener una disminución del 20 al 25% generando otros dos tipos de climas como Húmedo y Semihúmedo.
85
Otras de las consecuencias visibles, siendo la cuenca del Río Chuza en su mayoría zona de páramo es decir más del 80% de la cuenca se encuentra por encima de los 3000 msnm, es el retroceso del ecosistema de páramo uno de los ecosistemas considerados más vulnerables a los impactos del cambio climático según el IPCC, además una posible pérdida de los sistemas lóticos y lénticos.
La aplicación del método de número de curva, caudal pico y caudal producido por la escorrentía, bajo las condiciones hidrológicas de la cuenca del Río Chuza actual y bajo los RCPs 4,5 y 6,0, permiten obtener los valores medios anuales de dichos caudales. La escorrentía directa media anual de la cuenca se encuentra por debajo 0,24% del promedio del país y 3,79% por encima del promedio de la región, la reducción de la escorrentía evaluada desde el punto de vista de los escenarios es de aproximadamente 5% por debajo del promedio nacional y aproximadamente 1% para el promedio regional. No obstante, la tercera comunicación de cambio climático realizada por el IDEAM, considera un exceso en la precipitación aproximadamente del 8% para el departamento de Cundinamarca, lo que equivaldría a un aumento aproximado de 1% en la escorrentía, finalmente se evidencia que en área que comprende la cuenca sucede lo contrario.
El rendimiento hídrico de la cuenca es de 62,5 l/s-Km2 el cual es superior al promedio nacional, las reducciones obtenidas en el análisis de los escenarios arrojan que la se encontrarán en el orden de 14,2% para el RCP 4.5 y 14,8% para el RCP 6.0. Reducciones considerables si se tiene en cuenta lo esperado por la tercera comunicación de cambio climático, es importante resaltar que a pesar de tener en cuenta las características morfológicas de la cuenca y el área de estudio para el que fue desarrollado, el método de número de curva tiende a sobreestimar los valores de la escorrentía directa, influyendo así en las reducciones de la escorrentía generada.
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10. RECOMENDACIONES
Para una mejor comprensión y para mayor precisión del comportamiento de caudales se debe utilizar información de estaciones hidrometeorológicas con un histórico de datos de más de 30 años y la posterior elaboración de una curva de duración de caudales, además de tener en cuenta otro tipo de factores climatológicos como la lluvia horizontal entre otros. En consecuencia, por falta de disponibilidad en la información climática e hidrologica, se hace necesaria la evaluación mediante el método del número de curva, encontrando un caudal producido por la escorrentía o escorrentía directa. La oferta hídrica de la cuenca se toma con respecto a dicho caudal y no al caudal medio que es la relación entre el caudal base y el caudal producido por la escorrentía.
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11. BIBLIOGRAFÍA
Aguilar, D. A., & Páez, L. N. (Octubre de 2015). EVALUACIÓN TEMPORAL DEL MÉTODO NÚMERO DE
CURVA DE ESCORRENTÍA EN UNA HOYA HIDROGRÁFICA SUB-URBANA A TRAVÉS DE
MODELOS ARIMA: ESTUDIO DE CASO QUEBRADA LA VIEJA. Tesis , Universidad Distrital
Francisco José de Caldas, Ingeniería Ambiental, Bogotá D.C. Recuperado el Agosto de 2018
Alarcón, J. C. (2017). El cambio climático como factor transformador del territorio. Bogotá D.C:
Universidad Nacional De Colombia.
Alonso, R. L. (2001). Consideraciones acerca de los límites de aplicación del método del número de
curva del Soil Conseervation Service. MONTES CIENCIA Y TÉCNICA, 92-97. Recuperado el
2018
Ambiente, M. d. (2002). Programa para el Manejo Sostenible y Restauración de Ecosistemas de la
Alta Montaña colombiana. Bogotá: Ministerio de Ambiente .
Andrade, G. (1989). Consideraciones sobre el Estado Actual y Las Oportunidades de Conservación
del Parque Nacional Chingaza. Bogotá D,C: Fundación Natura.
Aparicio Mijares, F. (1992). En Fundamentos de Hidrología de Superficie. México: Limusa.
Aparicio Mijares, F. J. (1992). En Fundamentos de Hidrología de Superficie. México D.F.: Limusa S.A.
Arango. (2012). Cambio Climático más Probable para Colombia a lo Largo del Siglo XXI Respecto al
Clima Presente. Bogotá D.C.: IDEAM.
Ayala Apotes, D., & Espinosa Marín , J. (2014). Análisis del Proceso de Homologación y
Recategorización de las Áreas que no están Vinculadas al SINAP en la Ciudad de Cali y Zona
de Influencia de acuerdo a lo Establecido en el Decreto 2372 del 2010. Pontificia
Universidad Javeriana, Santiago de Cali. Recuperado el 2018
Caballero, M., Lozano, S., & Ortega, B. (2007). Efecto invernadero, calentamiento global y cambio
climático: una perspectiva desde las ciencias de la tierra. Revista Digital Universitaria, 11.
Carreño, S., & Ramirez, M. (1979). Estudio Hidroclimático del Parque Nacional Natural Chingaza.
Universidad Jorge Tadeo Lozano. Bogotá D.C: Facultad Ingeniería Geográfica.
Casallas, E. N. (2016). Caracterización del Recurso Hídrico en el Sistema de Parques Nacionales
Naturales de Colombia . Bogotá: Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
Chow, V., Maidment , D., & Mays, L. (1994). Hodrología Aplicada. (J. Saldarriaga, & G. Santos G.,
Trads.) Bogotá D.C., Colombia: McGraw-HILL INTERAMERICANA, S.A.
Civilgeeks. (2011). Guía de Estudio sobre Ciclo Hidrológico. Recuperado el Octubre de 2018, de
https://civilgeeks.com/wp-content/uploads/2011/06/Gu%C3%ADa-de-estudio-sobre-
ciclo-Hidrol%C3%B3gico.jpg
CORMACARENA; UAESPNN; CAEMA. (2009). Formulación Del Plan De Ordenación y Manejo de la
Cuenca Del Rio Guatiquía (Vol. 4). Bogotá, Colombía: CORMACARENA.
88
Cuatrecasas , J. (1958). Aspectos de la Vegetación Natural de Colombia. Revista de la Academia
Colombiana de Ciencias Exactas Físicas y Naturales, 221-268. Recuperado el 2018
Díaz Pulido, A., Chingaté Hernández , N., Muñoz Moreno, D., Olaya González, W., Perilla Castro, C.,
Sanchez Ojeda, F., & Sanchez González , K. (2009). Desarrollo Sostenble y el Agua como
Derecho en Colombia. Universidad Javeriana, Bogotá.
Díaz, L. L., & Alarcon, J. G. (2018). ESTUDIO HIDROLÓGICO Y BALANCE HÍDRICO PARA DETERMINAR
LA OFERTA Y LA DEMANDA DE AGUA DE LA CUENCA DE LA QUEBRADA NISCOTA PARA UN
ACUEDUCTO INTERVEREDAL EN NUNCHÍA, CASANARE. Bogotá: Universidad Católica de
Colombia.
ESRI. (2018). ArcGIS Desktop. Recuperado el Septiembre de 2018, de
https://pro.arcgis.com/es/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/how-fill-works.htm
Faustino, J., & Jimenéz, F. (2000). Manejo de Cuencas Hidrograficas. Turrialba: Bib. Orton IICA /
CATIE.
GeoAndes. (4 de Octubre de 2017). ANÁLISIS GEOESPACIAL DE LA AMPLIACIÓN DEL SISTEMA
CHINGAZA EN LA CUENCA ALTA DEL RÍO LA PLAYA, PARQUE NACIONAL NATURAL
CHINGAZA. Obtenido de Universidad Nacional de Colombia :
http://www.humanas.unal.edu.co/geoandes/proyectos/analisis-espacial-de-la-
ampliacion-del-sistema-chingaza/
Gómez, N. C. (2 de Junio de 2012). Por razones ambientales, no se construirá la represa Chingaza
II. EL TIEMPO, pág. 1.
Gutiérrez, C. (2016). Conflictos sociambientales derivados de la declaraación del Parque Nacional
Natural Chingaza en Zonas de Producción Campesina. Bogotá: Universidad Nacional de
Colombia.
Holdridge, L. R. (2000). Ecología basada en zonas de vida. San José: Instituto Interamericano de
cooperación para la Agricultura .
IDEAM. (2005). Atlas Climatológico de Colombia. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial. Bogotá D.C: Instituto de Hidrología, Meteorología y de Estudios Ambientales-
IDEAM.
IDEAM. (2010). En Estudio Nacional del Agua. Bogotá D.C., Colombia: Ministerio de Medio
Ambiente y Desarrollo Sostenible.
IDEAM. (2010). Guía de Procedimiento para la Generación de Escenarios de Cambio Climático
Regional y Local a partir de los Modelos Globales. IDEAM, Bogotá D.C. Recuperado el 2018,
de
http://www.ideam.gov.co/documents/21021/21138/Gu%C3%ADa+Escenarios+Cambio+Cl
imatico.pdf/72eae24f-04ea-4ce2-9a4b-e551559c48fc
IDEAM. (2014). Estudio Nacional del Agua. En Estudio Nacional del Agua. Bogotá D.C., Colombia:
Minambiente.
89
IDEAM. (2017). Resumen Ejecutivo Tercera Comunicación Nacional de Colombia a la convención
Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (CMNUCC). Bogotá D.C.:
Puntoaparte. Recuperado el 2018, de
http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/023732/RESUMEN_EJECUTIVO_T
CNCC_COLOMBIA.pdf
IDEAM, i. (2014). Fuertes Impactos del cambio climático en los páramos de Colombia. Bogotá:
IDEAM.
IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CAN. (2017). Resumen ejecutivo Terrcera Comunicación Nacional De
Colombia a la Convención Marco De Las Naciones Unidas Sobre Cambio Climpatico
(CMNUCC). Bogotá D.C: IDEAM, PNUD,MADS, DNP, CANCILLERÍA, FMAM.
IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA. (2015). Nuevos Escenarios de Cambio Climático para
Colombia 2011-2100 Herramientas Científicas para la Toma de Decisiones- Enfoque
Nacional-Departamental: Tercera Comunicación Nacional de Cambio Climático. Bogotá
D.C.: IDEAM.
IGAC. (2000). Estudio General de Suelos de Suelos y Zonificación de Tierras del Departamento de
Cundinamarca. En IGAC, Estudio General de Suelos de Suelos y Zonificación de Tierras del
Departamento de Cundinamarca (págs. Tomo 2 Cap 3, Anexos 4). Bogotá D.C.
IGAC. (2009). SIG-OT. Bogotá D.C., Bogotá D.C., Colombia. Recuperado el 2018, de
http://sigotn.igac.gov.co/sigotn/frames_pagina.aspx
IGAC. (2014). Planchas Cartográficas a Escala 1:25000 228IIID, 228IVC, 247IB, 247IIA, 247IIB,
247IIC, 247IID. Bogotá D.C., Bogotá D.C., Colombia: IGAC. Recuperado el 2018
Instituto Colombiano de Geología y Minería. (2008). Geología de la Plancha 228 y 247. Bogotá
D.C., Bogotá D.C., Colombia: INGEOMINAS.
IPCC. (2014). CAMBIO CLIMÁTICO 2014: Informe sísntesis. Ginebra: IPCC.
Jaramillo, A. (2005). Clima andino y café en Colombia. Chinchina: Centro Nacional de
Investigaciones del Café - CENICAFE.
Lenacre. (1992). Climate data and resources. London. Rougtledge.
Lombana, C. (2006). Modelación y Generación de Estrategias de Intervención de Cuencas
Paramunas . Caso de Estudio Cuencas Abastecedoras de Agua Potable, Páramo de
Chingaza. Bogotá: Universidad de los Andes.
López, O. L. (2012). En Análisis de Vulnerabilidad de la cuenca del río Chinchiná para condiciones
estacionarias y de cambio climático. Manizales: Universidad Nacional de Colombia,
Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Química.
Martinez, A., Mongil, J., & del Rio, J. (2003). Pequeña Guía de Uso del Modelo MODIPÉ. España.
Recuperado el Septiembre de 2018, de
http://www.oasification.com/archivos/Peque%C3%B1a%20gu%C3%ADa%20de%20uso%2
0del%20modelo%20MODIP%C3%89.pdf
90
Ministerio de Ambiente. (2010). Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico.
Bogotá D.C: Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial.
Monsalve, G. (2008). Hidrología en la IngenierÍa . Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería.
Muñoz, D. T. (20 de Octubre de 1997). AMPLIACIÓN DE CHINGAZA SE INICIARÁ EN EL 98. EL
TIEMPO, pág. 1.
Naciones Unidas. (1992). United Nations Framework Convention on Climate Change. Obtenido de
http://unfccc.int/resource/docs/convkp/convsp.pdf
Naciones Unidas. (2015). Agua y Desarrollo Sostenible. UN. Recuperado el 2018, de
http://www.un.org/spanish/waterforlifedecade/waterandsustainabledevelopment2015/p
df/03_sustainable_development_esp.pdf
Ospina, J. E. (2016). Analysis of the water balance under regional scenarios of climate change for
arid zones of Colombia . Átmosfera, 14.
PNN. (2009). Plan Estrategico y de Manejo del Parque Nacional Natural Chingaza. Bogota D.C.
Roa, A. O. (2012). Revisión del Estado Actual de los Avances del Quinto Informe de Evaluación del
IPCC. Bogotá D.C.: IDEAM, Subdirección de Metereología.
Sáenz, G. M. (1999). En Hidrología en la Ingeniería. México D.F.: Alfaomega Grupo Editor.
Tullot, I. F. (2000). Climatología de España y Portugal. Salamanca: Universidad de Salamanca.
USGS. (2016). El USGS Land Cover Institute (LCI). Recuperado el Septiembre de 2018, de
https://landcover.usgs.gov/classes.php
Vargas. (2004). EL Parque Nacional Natural Chingaza. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia
departamento de Biología.
Vargas, O., & Pedraza, P. (2003). El Parque Nacional Natural Chigaza. Universidad Naiconal de
Colombia, Facultad de Ciencias, Biología . Bogotá D.C: COLCIENCIAS, UAESPNN & EAAB.
