Gestión Integral de Cuencas - BIVICA

28.06.2011 Seite 1Página 1

PROAGRO

Gestión Integral de Cuencas

28.06.2011

Elaboración de balances hídricos

Experiencias de PROAGRO en ocho microcuencas

Carlos Montaño - Hans Salm


PROAGRO


UBICACIÓN GENERAL DE LAS

CUENCAS ESTUDIADAS


PROAGRO


Área: 144 km2

Altura máxima: 3131 msnm

Altura mínima: 1658 msnm

Cuenca Comarapa

Fuente: Impactos del Cambio Climático en

la cuenca del río Comarapa. PROAGRO,

FAN, Ing. J. Rodríguez, 2011


PROAGRO


El Salto

Área : 18.45 km2

Altura máxima : 2980 msnm

Altura mínima : 2325 msnm

Hío

Área : 14.41 km2



Tapera

Área : 2.84 km2



Cuenca Uchu Chajra

Fuente: Estudio de balance hídrico El Salto-Tapera-Hío, PROAGRO, Ing. J. Rodríguez, 2011


PROAGRO


CUENCAS ESCALERAS –

SAN JORGE

Escaleras

Área : 83.05 km2



San Jorge

Área : 3.5 km2



Fuente: Estudio de balance hídrico Escaleras-San Jorge, PROAGRO, Ing. M.A.Torrico, 2011


PROAGRO


CUENCA CAIGUA

Área : 26.3 km2



Fuente: Estudio de Balance Hídrico cuenca

Caigua. PROAGRO, Ing. V. Roldán, 2011.


PROAGRO


CUENCA KUYOJ QHOCHA

Área : 6.41 km2



Fuente: Estudio de Balance Hídrico cuencas Comarapa –

Kuyoj Qhocha. PROAGRO, Ing. J. Mamani, 2011.


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UBICACIÓN POLÍTICA DE LAS CUENCAS ESTUDIADAS

Nº Cuenca Departamento Provincia Municipio

1 Comarapa Santa Cruz M.M.Caballero Comarapa

2 El Salto Cochabamba Campero Aiquile

3 Tapera Cochabamba Campero Aiquile

4 Hío Cochabamba Campero Aiquile

5 Escaleras Chuquisaca B. Boeto Villa Serrano

6 San Jorge Chuquisaca Zudáñez Mojocoya

7 Caigua Tarija Gran Chaco Villa Montes

8 Kuyoj Qhocha Cochabamba Chapare Sacaba


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ALCANCE DEL TRABAJO SOLICITADO

1. Descripción de las características principales de la cuenca

2. Obtención de datos hidrometeorológicos (SENAMHI)

3. Comprobación de la información de campo

4. Verificación de información hidrológica

5. Determinación de la precipitación en la cuenca

6. Determinación de la evapotranspiración

7. Determinación de la escorrentía

8. Determinación de la infiltración profunda

9. Determinación de los balances hídricos anuales y mensuales

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EL CICLO HIDROLÓGICO


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PROAGRO


CONCEPTO DE BALANCE HÍDRICO


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PROAGRO


ECUACIONES DEL BALANCE HÍDRICO UTILIZADAS

CUENCA ECUACIÓN

Comarapa FANPaquete SWAT (Soil and Water

Assessment Tool)

El Salto – Tapera – Hío

Escaleras – San Jorge P = ETa + D + R + S

Caigua

Kuyoj Qhocha/Comarapa

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PROAGRO


METODOLOGÍA GENERAL APLICADA

CUENCA MÉTODO

Comarapa FANB.H. calculado por U.R.H.

64 U.R.H. – Escala diaria


Escaleras – San Jorge

B.H. calculado para cada pixel de

30x30m e integrado para toda la cuenca.

Escala mensual

Caigua

B.H. para cada uno de 1500 polígonos de

condición hidrológica homogénea.

Escala diaria

Kuyoj Qhocha/Comarapa

Ponderación de características

climatológicas, suelo y uso del suelo de la

cuenca estudiada. Escala mensual

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RESULTADOS DE LOS ESTUDIOS PLUVIOMÉTRICOS

CuencaLluvias anuales

90% 75% 50% 25% 10%

Comarapa FAN Escenarios de CC 659 Escenarios de CC

El Salto 192.4 344.1 548.1 799.0 968.7

Tapera 193.9 347.1 553.3 809.4 984.6

Hío 192.0 343.3 546.1 793.2 957.1

Escaleras 206.7 444.7 769.9 931.0 988.6

San Jorge 107.6 287.9 573.7 808.7 1069.3

Caigua 717.61 933.5 1090.8 1225.9 1346.4

Kuyoj Qhocha 147.4 224.0 494.8 765.6 842.2

Comarapa 2 236.2 464.6 617.0 769.4 997.8

28.06.2011 Seite 15Página 15

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CÁLCULOS DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN (1)

CUENCA MÉTODO

Comarapa FAN

ETP s/g fórmula de Penman Monteith

ETR s/g coeficientes Kc de la

cobertura vegetal de la cuenca


Eto según Penman-Monteith, Hargreaves,

Priestley Taylor

ET real s/g método de De Groen

ET = Min(A + B(Pm – Im), ETP)

(dependiente del contenido de humedad

del suelo)

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CUENCA MÉTODO

Escaleras – San Jorge

ETp s/g fórmula de Thorntwaite-Mather

Si P(ef)+Sa(mes-1)>=ETp, entonces:

ETa=ETp

Caso contrario: ETa=P(ef)+Sa(mes-1)

Caigua Eto según Penman-Monteith

ETc = Kc * ETo

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CUENCA MÉTODO

Comarapa –

Kuyoj Qhocha

ETp s/g fórmula de Penman-Monteith

ETR por métodos:

- Kc (Penman-Monteith)

- Turc

- Costa Rica

- Coutagne

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ESTIMACIÓN DEL ESCURRIMIENTO (1)

CUENCA MÉTODO

Comarapa FAN

Número de Curva del NRCS (SCS)

Calibración con período de registro

de 10 años de lluvias diarias

El Salto – Tapera – Hío –

Escaleras – San Jorge –

Kuyoj Qhocha –

Comarapa (2)

Q = C * P

Coeficientes de escorrentía aplicados a

datos mensuales, según tabla NRCS:

- Vegetación

- Suelo (velocidad de infiltración)

- Pendiente

)8.0(

)2.0( 2

SP

SPQ

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PROAGRO


ESTIMACIÓN DEL ESCURRIMIENTO (2)

CUENCA MÉTODO

Caigua

Número de Curva del NRCS (SCS)

Cálculo de escurrimientos diarios según

números de curva espacio-temporales

para los más de 1500 polígonos

analizados

)8.0(

)2.0( 2

SP

SPQ

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RESULTADOS DEL BALANCE HÍDRICO PARA

LLUVIA MEDIA ANUAL (1)

Cuenca

Lluvia

(mm)

(%)

ETR

(%)

Flujo

Superficial

(%)

Flujo

Lateral

(subsuperf)

Percolación

PérdidasFlujo

baseProfunda

Comarapa

FAN

659

100%50% 14% 11% 21.6% 0.4% 3%

El Salto548.1

100%51.5% 24.0% 21.3% 2.7%

Tapera553.3

100%53.2% 18.89% 24.3% 6.1%

Hío546.1

100%47.7% 21.2% 27.6% 1.6%

Escaleras769.9

100%59.2% 40.8%

28.06.2011 Seite 21Página 21

PROAGRO



LLUVIA MEDIA ANUAL (2)

Cuenca

Lluvia

(mm)

(%)

ETR

(%)

Flujo

Superficial

(%)

Flujo

Lateral

(subsuperf)

Percolación/

Infiltración

PérdidasFlujo

baseProfunda

San Jorge573.7

100%57.9% 42.1%

Caigua1096

100%84.8% 15.7% 18.8% 65.5%

Comarapa

(2)

617.0

100%80.7% 25.1% - 5.8%

Kuyoj

Qhocha

494.8

100%80.4% 22.9% - 3.3%

28.06.2011 Seite 22Página 22

PROAGRO



LLUVIA DE PROBABILIDAD 75% (1)

Cuenca

Lluvia

(mm)

(%)

ETR

(%)

Flujo

Superficial

(%)

Flujo

Lateral

(subsuperf)

Percolación

PérdidasFlujo

baseProfunda

Comarapa

FAN-6%Pm +3% -20% -9% -17% -17% -23%

El Salto344.1

100%16.5%

Tapera347.1

100%12.9%

Hío343.3

100%14.6%

Escaleras444.7

100%62.4% 37.6%

28.06.2011 Seite 23Página 23

PROAGRO




Cuenca

Lluvia

(mm)

(%)

ETR

(%)

Flujo

Superficial

(%)

Flujo

Lateral

(subsuperf)

Percolación/

InfiltraciónPérdidas

(Ia)Flujo

baseProfunda

San Jorge287.9

100%53.5% 46.57%

Caigua934.0

100%99.2% 10.0% 14.9% 75.0%

Comarapa

(2)

464.6

100%107.2% 16.3% - 23.5%

Kuyoj

Qhocha

224.0

100%177.7% 8.1% - 85.8%

28.06.2011 Seite 24Página 24

PROAGRO




Cuenca

Lluvia

(mm)

(%)

ETR

(%)

Flujo

Superficial

(%)

Flujo

Lateral

(subsuperf)

Percolación

PérdidasFlujo

baseProfunda

Comarapa

FAN-3%Pm +3% -11% -4% -9% -9% -15%

El Salto799.0

100%33.1%

Tapera809.4

100%26.0%

Hío793.2

100%29.2%

Escaleras931.0

100%67.56% 32.44%

28.06.2011 Seite 25Página 25

PROAGRO




Cuenca

Lluvia

(mm)

(%)

ETR

(%)

Flujo

Superficial

(%)

Flujo

Lateral

(subsuperf)

Percolación/

InfiltraciónPérdidas

(Ia)Flujo

baseProfunda

San Jorge808.7

100%53.7% 46.3%

Caigua1226.0

100%75.6% 21.0% 18.4% 60.7%

Comarapa

(2)

769.4

100%64.7% 20.9% - 14.4%

Kuyoj

Qhocha

765.6

100%52.0% 28.9% - 19.1%

28.06.2011 Seite 26Página 26

PROAGRO


El tema de la información meteorológica

Cobertura de estaciones meteorológicas e hidrológicas

SENAMHI: ≈ 300 estaciones

meteorológicas

Una estación / 3660 km2

Microcuenca: < 100 km2

COMENTARIOS

28.06.2011 Seite 27Página 27

PROAGRO


Series incompletas

28.06.2011 Seite 28Página 28

PROAGRO


Calidad de datos

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUAL

2000 116,0 82,0 151,0 16,0 0,0 0,0 0,0 2,0 22,0 28,0 23,0 185,0 625,0

2001 151,5 149,0 149,0 21,0 0,0 0,0 5,0 2,0 831,0 5,0 32,0 107,0 1452,5

2002 34,0 341,0 95,0 9,0 0,0 0,0 5,0 0,0 40,8 46,0 18,0 39,0 627,8

2003 88,0 155,0 126,0 5,0 3,0 3,0 0,0 0,0 28,0 0,0 25,0 183,0 616,0

2004 46,0 32,0 17,0 48,0 2,0 0,0 5,0 0,0 0,0 3,0 28,0 72,0 253,0

2005 157,0 76,0 24,0 50,0 2,0 0,0 6,0 0,0 12,0 17,0 46,0 148,0 538,0

2006 156,0 55,0 65,0 63,0 0,0 0,0 0,0 10,0 15,0 33,7 15,0 139,0 551,7

2007 82,0 102,0 78,0 95,0 33,0 0,0 10,0 0,0 26,0 49,0 52,0 99,0 626,0

2008 212,0 78,0 65,0 70,0 0,0 0,0 1,0 22,0 0,0 36,0 25,0 84,0 593,0

2009 113,0 166,0 49,5 0,0 0,0 0,0 2,0 2,0 0,0 27,0 29,0 82,0 470,5

MEDIA 115,6 123,6 82,0 37,7 4,0 0,3 3,4 3,8 97,5 24,5 29,3 113,8 635,4

28.06.2011 Seite 29Página 29

PROAGRO


Limitaciones en el uso de metodologías

Estimación de la precipitación: Método de Thiessen / interpolación

x

x

x 1639 mm

1910 mm

x

1394 mm

x

1077 mm

28.06.2011 Seite 30Página 30

PROAGRO




x

¿>2000 mm?

x

x 1639 mm

1910 mm

x

1394 mm

x

1077 mm

28.06.2011 Seite 31Página 31

PROAGRO




x

600 mm

x

x 1639 mm

1910 mm

x

1394 mm

x

1077 mm

28.06.2011 Seite 32Página 32

PROAGRO




Viloco

x

600 mm Choquetanga Chico

Angostura x

x 1639 mm

1910 mm

Humapalca

x

1394 mm Miguillas

x

1077 mm

28.06.2011 Seite 33Página 33

PROAGRO


Necesidad de verificación de datos

Control de calidad de datos:

-Comparación de datos con estaciones cercanas

-Método de doble masa

Trabajo de campo

-Comparación de ecosistemas

-Consultas a pobladores

Realización de mediciones

-Incentivo a la obtención de datos meteorológicos

-Medición de niveles de agua en presas

28.06.2011 Seite 34Página 34

PROAGRO


El dilema de la determinación de la evapotranspiración

Objetivo:

Evapotranspiración potencial – óptima humedad del suelo durante todo el año

Evapotranspiración de referencia – para cálculo de la evapotranspiración de cultivo

Evapotranspiración real en microcuencas

No hay muchos datos de la evapotranspiración de unidades de vegetación naturales

Penman

Penman-MonteithHargreaves

Papadakis

TurcBlaney y Criddle

Thornthwaite

Coutagne

28.06.2011 Seite 35Página 35

PROAGRO


El problema de la escorrentía

LA ESCORRENTÍA SE CALCULA PARA TORMENTAS

Número de curva

Valor que depende de la cobertura vegetal, pendiente, tipo de suelo (velocidad de

infiltración), estado de humedad del suelo

Relaciona la precipitación con el escurrimiento

Coeficiente de escorrentía

Factor que considera el tipo de vegetación, el tratamiento de la tierra, condición

hidrológica y tipo de suelo

Indica el porcentaje de una lluvia que escurre

Restricciones:

- Información sobre suelos y vegetación

- Coeficientes de escorrentía utilizados

28.06.2011 Seite 36Página 36

PROAGRO


COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA SEGÚN NRCS (1)

28.06.2011 Seite 37Página 37

PROAGRO


COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA SEGÚN NRCS (2)

VegetaciónVelocidad

de Infiltrac.

Pendiente en %

< 1 1 - 5 5 - 20 20 - 50 >50

Bosques y vegetacióndensa

Alto 0,0 0,1 0,2 0,2 0,2

Moderado 0,2 0,3 0,4 0,4 0,4

Bajo 0,4 0,4 0,4 0,5 0,6

Pastos y bosques abiertos

Alto 0,2 0,2 0,2 0,3 0,4

Moderado 0,4 0,4 0,4 0,5 0,6

Bajo 0,4 0,4 0,4 0,5 0,6

Cultivos

Alto 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4

Moderado 0,4 0,4 0,5 0,6 0,6

Bajo 0,5 0,6 0,6 0,6 0,7

Sin vegetación

Alto 0,1 0,2 0,2 0,2 0,3

Moderado 0,3 0,4 0,4 0,4 0,5

Bajo 0,4 0,4 0,6 0,6 0,6

28.06.2011 Seite 38Página 38

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COMENTARIOS FINALES

1. Absoluta necesidad de calibración de los resultados,

sobre todo del componente escurrimiento del B.H. (series

continuas de aforos)

2. Balance entre profundidad del análisis y generalización

de metodologías para su uso por técnicos generales

3. Necesidad de acceso a la información climatológica e

hidrometeorológica del SENAMHI, sin costo

4. Necesidad de ampliar la red de estaciones de

observación hidrometeorológica

5. Necesidad de mejorar la calidad de las observaciones

6. Análisis sobre la aplicación de los balances hídricos,

sobre todo en proyectos de aprovechamiento de recursos

hidráulicos.

28.06.2011 Seite 39Página 39

PROAGRO


¡Gracias por su atención!

28.06.2011

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