RED DE MONITOREO AMBIENTAL EN LA CUENCA … · red de monitoreo ambiental en la cuenca hidrogrÁfica del rÍo aburrÁ en jurisdicciÓn del Área metropolitana fase v convenio 368

RED DE MONITOREO AMBIENTAL EN LA CUENCA HIDROGRÁFICA DEL RÍO ABURRÁ EN JURISDICCIÓN DEL ÁREA METROPOLITANA

FASE V

CONVENIO 368 DE 2014

HIDRAULICA E HIDROLOGÍA

INFORME FINAL

Medellín, Enero de 2016

RED DE MONITOREO AMBIENTAL EN LA CUENCA HIDROGRÁFICA DEL RÍO ABURRÁ EN JURISDICCIÓN DEL ÁREA METROPOLITANA

FASE V

CONVENIO 368 DE 2014

HIDRAULICA E HIDROLOGÍA

INFORME FINAL

EJECUTA:

http://www.udea.edu.co/

UN PROYECTO DE:

Medellín, Enero de 2016

RED DE MONITOREO AMBIENTAL EN LA CUENCA HIDROGRÁFICA DEL RÍO ABURRÁ - MEDELLÍN EN JURISDICCIÓN DEL ÁREA METROPOLITANA FASE V

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Red de Monitoreo Ambiental en la Cuenca Hidrográfica del Río Aburrá en Jurisdicción del Área Metropolitana - Fase V Un proyecto del Área Metropolitana del Valle de Aburrá Eugenio Prieto Soto, Director María del Pilar Restrepo Mesa, Subdirectora Ambiental Ejecutan Universidad de Antioquia Mauricio Alviar Ramírez Rector Universidad Nacional de Colombia Ignacio Mantilla Prada Rector Universidad Pontificia Bolivariana Pbro. Julio Jairo Ceballos Sepúlveda Rector Universidad de Medellín Néstor Hincapié Vargas Rector Equipo de Trabajo: Lina Claudia Giraldo Buitrago y Rubén Alberto Agudelo García, Coordinación General; John Fredy Carmona Castaño, Ingeniero Sanitario Coordinador Operativo de la Red; Carolina Zapata Vanegas, Asistente Logístico; Alex Ricardo Estupiñan Castellanos, Ingeniero Hidráulica; Aarón Arias Araya, Ingeniero Hidrología; Elkin Hernán Cataño Rueda, Ingeniero de Modelación; Juan Manuel Osorio Zapata, Ernesto Andrés González Aguirre, Ingenieros Sanitarios de Apoyo; Andrés Felipe López Gómez, Ingeniero de Sistemas para Bases de Datos; Andrés Camilo Zapata Moreno, Ingeniero Analista de Datos; Nixon Arley Aristizábal Niño, Profesional en SIG; Carlos Alberto Sierra Ramírez, Asesor de Modelación, Mauricio Toro Botero, Asesor Hidráulica; Luis Fernando Carvajal Serna, Asesor en Hidrología; Gabriel Jaime Maya Vasco, Camilo César Castro Jiménez, Especialistas Calidad de Aguas; Néstor Jaime Aguirre Ramírez, Asesor Biológico; Yair José Salas Espitia; Alejandra Cifuentes Zapata, Elizabeth Flórez Córdoba, Mario Andrés Cano Echavarría, Andrés García Acosta; Julián Hernández Velásquez, Auxiliares


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de Ingeniería Componente Calidad; Teresita Betancur Vargas, Coordinadora Hidrogeóloga; Teresita Betancur Vargas, Profesional para Modelación Aguas Subterráneas; Paola Andrea Palacio Buitrago, Profesional en interpretación química del agua subterránea; Paola Andrea Palacio Buitrago, Coordinador del Componente Hidrogeológico PMAAS; Sara Correa Zuluaga, Julián Ruiz Toro, Ingenieros Sanitarios; Juan Pablo Serna L., Ingeniero Ambiental; Deisy Yurani Rivera Arias, Comunicadora PMAAS; Maribel Fernández Agudelo, Coordinador Componente Área Social; Miriam Benjumea Hernández, Ingeniero Experto en Gestión Ambiental con Experiencia en Planes de Manejo; Amanda Oliva Delgado González, Profesionales de Apoyo del Área Social; Carlos Guillermo Mora Aucú, Yaneth Maritza Moncada Velásquez, Sociólogos de Apoyo y Afines; Angélica Julieth Vélez Duque, Profesional de Apoyo del Área de Hidrogeología, Evaluación del Riesgo e Hidrología; Angélica María Gómez, Profesional Experto en SIG con Experiencia en Bases de Datos Espaciales e Hidrogeología; Diana María Múnera Vera, Ingeniero con Experiencia en Bases de Datos Espaciales e Hidrogeología; Manuel Antonio González Romero, Silvana Bolaños Chavarría, Adrián Escobar, Auxiliares Agua Subterránea; Daniel Zapata Mejía, Estudiante Bases de Datos PMAAS; Cristina Isabel Lemos Rojas, Juan Álvaro Ortíz Tamayo, Julián Esteban Londoño Londoño, María Cecilia Chaverra Bello, Auxiliares de Ingeniería PMAAS; Ana María Gallo Benítez, Comunicadora; Pilar Verónica Pérez Ospina, Ingeniera de apoyo Divulgación; Lina Claudia Giraldo Buitrago, Coordinadora General Estrategia de Participación; Diego Andrés Torres Olarte, Coordinador Componente Social Estrategia de Participación; Pamela Isabel Múnera López, Profesional Área Social Estrategia de Participación; Luz Daisy Gómez Restrepo, Facilitador Estrategia de Participación; Yanneth Bibiana Daza Vargas, Profesional Ambiental Estrategia de Participación; John Fernando Gómez Restrepo; Andrea Hernández Giraldo; María Leidy Ramírez Cuartas; Juan Fernando Martínez Contreras, Auxiliares de la Estrategia de Participación; Nora Elena Villegas Jiménez, Coordinadora Componente Red Hídrica; Sandra Liliana Agudelo Duque, Ingeniero con conocimiento en SIG Red Hídrica; Julián David Rojo Hernández, Ingeniero con especialización o maestría en Recursos Hídricos o Hidráulicos con conocimiento en SIG; Yesenia Hernández Jiménez, Carolina María Valencia Tobón; Alexander Castro Herrera, Estudiantes de Ingeniería Civil, Ambiental o Sanitaria con conocimiento en SIG; Sandra E. Flórez Hoyos, Asistente Administrativa. Supervisión y/o Interventoría: María Alejandra Echeverri Arango, Ingeniera Civil, Ms Gestión Ambiental (Coordinadora); Norberth Ayala Ocampo, ingeniero ambiental (Apoyo Administrativo); Catalina Castaño Castrillón, ingeniera Sanitaria (Apoyo Técnico); Luis Guillermo Angulo, Ingeniero Administrativo (Interventor Componente Financiero); José Javier Jaramillo, Ingeniero Civil (Interventor Componente Hidráulico); Luis Fernando Quintero, Ingeniero Geólogo (Interventor Componente Aguas Subterráneas); Leonardo García, ingeniero sanitario (Interventor Componente Calidad y Modelación), Diana Álvarez, Comunicadora, (Interventora Componente Sensibilización y Comunicación); José Alejandro Sepúlveda, Ingeniero Sanitario (Interventor Obras Estaciones Automáticas); Jorge Ceballos, Tecnólogo en Recursos Naturales (Auxiliar de Campo y de Apoyo). Margarita María Cardona Gallo; Profesional Universitario, Olga Amparo Velázquez Lozano; Profesional Universitario, Raúl Alexander Cardona Pareja; Profesional Contratista (Supervisión y Apoyo Programa de Gestión Ambiental). 04 Enero de 2016, Medellín


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TABLA DE CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 16

2 OBJETIVOS ................................................................................................................ 17

2.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................. 17

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ....................................................................................... 17

3 METODOLOGÍA DE AFORO ...................................................................................... 18

3.1 DETERMINACIÓN DE CAUDAL ................................................................................. 19

3.2 ESTIMATIVO DEL ERROR EN EL CÁLCULO DEL CAUDAL ..................................... 20

3.3 ESTRATEGIA DE TRABAJO ...................................................................................... 21

4 DESCRIPCIÓN DE LOS SITIOS DE AFORO .............................................................. 25

4.1 ZONA SUR .................................................................................................................. 25

4.1.1 San Miguel (E1) ........................................................................................................... 25

4.1.2 Primavera (E2) ............................................................................................................ 27

4.1.3 Ancón Sur (E3) ............................................................................................................ 27

4.1.4 Doña María (E4) .......................................................................................................... 29

4.1.5 Antes de San Fernando (E5) ....................................................................................... 29

4.1.6 Después de San Fernando (E6) .................................................................................. 30

4.1.7 Quebrada La Valeria (Q1) ........................................................................................... 31

4.1.8 Quebrada La Miel (Q2) ................................................................................................ 31

4.1.9 Quebrada La Doctora (Q3) .......................................................................................... 32

4.1.10 Quebrada La Ayurá (Q4) ............................................................................................. 33

4.1.11 Quebrada La Grande (Q5)........................................................................................... 33

4.1.12 Quebrada La Aguacatala (Q6) ..................................................................................... 34

4.1.13 Quebrada La Presidenta (Q7) ..................................................................................... 34

4.1.14 Quebrada Altavista (Q8) .............................................................................................. 35

4.1.15 Quebrada La Hueso (Q9) ............................................................................................ 35

4.1.16 Quebrada La Picacha (Q20) ........................................................................................ 36

4.1.17 Quebrada La Mina (Q25) ............................................................................................. 36

4.2 ZONA NORTE ............................................................................................................. 37

4.2.1 Aula Ambiental (E8) ..................................................................................................... 38


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4.2.2 Puente Acevedo (E9) .................................................................................................. 38

4.2.3 Quebrada La García (E10) .......................................................................................... 39

4.2.4 Puente Machado (E11) ................................................................................................ 40

4.2.5 Ancón Norte (E12) ....................................................................................................... 40

4.2.6 Papelsa (E16) .............................................................................................................. 41

4.2.7 Puente Gabino (E20) ................................................................................................... 41

4.2.8 Niquía (E21) ................................................................................................................ 42

4.2.9 Quebrada Santa Elena (Q10) ...................................................................................... 43

4.2.10 Quebrada La Iguaná (Q11) .......................................................................................... 43

4.2.11 Quebrada La Rosa (Q12) ............................................................................................ 44

4.2.12 Quebrada La Madera (Q13) ........................................................................................ 44

4.2.13 Quebrada El Hato (Q14) .............................................................................................. 45

4.2.14 Quebrada Piedras Blancas .......................................................................................... 45

4.2.15 Quebrada La Señorita (Q17) ....................................................................................... 45

4.2.16 Quebrada La Seca (Q21) ............................................................................................ 46

4.2.17 Quebrada La Bermejala .............................................................................................. 46

4.2.18 Quebrada El Molino (Q23) ........................................................................................... 47

4.2.19 Colector Oriental (D3) .................................................................................................. 47

4.2.20 Descarga Tasajera (D4) .............................................................................................. 48

4.2.21 Quebrada La Chuscala (Q24) ...................................................................................... 48

4.2.22 Quebrada El Tábano (Q26) ......................................................................................... 49

4.2.23 Quebrada El Chuscal .................................................................................................. 49

4.2.24 Quebrada Rodas ......................................................................................................... 50

4.2.25 Quebrada El Matadero ................................................................................................ 50

4.2.26 Quebrada El Salado (Q27) .......................................................................................... 51

4.2.27 Quebrada La López (Q28) ........................................................................................... 51

4.2.28 Quebrada La Jabalcona (Q29) .................................................................................... 52

4.2.29 Quebrada Ovejas (Q30) .............................................................................................. 52

4.2.30 Río Grande (Q31) ........................................................................................................ 53

5 ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS DURANTE LAS CAMPAÑAS DE AFORO DEL PERÍODO 2014-2016 .......................................................................................... 54

5.1 ANÁLISIS DE DATOS DE CAMPAÑAS DE AFORO ................................................... 54


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5.2 ANÁLISIS DE AFOROS HISTÓRICOS ....................................................................... 68

5.2.1 Diagramas box plot de los caudales históricos aforados en el río Aburrá – Medellín ... 68

5.2.2 Funciones de distribución de probabilidad (fdp) y régimen de caudales ...................... 75

5.2.3 Verificación de los perfiles de velocidad de las campañas históricas ........................... 82

5.2.4 Análisis de frecuencia en la Estación Puente Gabino .................................................. 87

6 ESTIMACIÓN DE LA OFERTA, LA DEMANDA, ÍNDICE DE USO E INDICE DE ARIDEZ .................................................................................................................................... 89

6.1 PUNTOS DE INTERÉS ............................................................................................... 89

6.2 ESTIMACIÓN DE LA OFERTA.................................................................................... 91

6.2.1 Modelo GR4J .............................................................................................................. 92

6.2.2 Oferta Total ................................................................................................................. 99

6.2.3 Caudal Ambiental ...................................................................................................... 108

6.2.4 Oferta Neta ................................................................................................................ 112

6.3 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA .............................................................................. 114

6.4 ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE DE USO ......................................................................... 115

6.5 ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE DE ARIDEZ ................................................................... 117

6.6 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 121

7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 122


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TABLAS

Tabla 1. Factor de corrección de velocidad ............................................................................. 19

Tabla 2. Especificación de los equipos de medición de velocidad........................................... 20

Tabla 3. Cronograma de campañas de aforo para el año 2014 .............................................. 22



Tabla 6. Resultados de los aforos campaña 1 (15 de Octubre de 2014) ................................. 54

Tabla 7. Resultados de los aforos campaña 2 (22 de octubre de 2014) .................................. 55

Tabla 8. Resultados delos aforos campaña 3 (5 de noviembre de 2014) ................................ 56

Tabla 9. Resultados de los aforos campaña 4 (12 de noviembre de 2014) ............................. 57

Tabla 10. Resultados de los aforos campaña 5 (24 de febrero de 2015) ................................ 58

Tabla 11. Resultados de los aforos campaña 6 (11 de marzo de 2015) .................................. 59

Tabla 12. Resultados de los aforos campaña 7 (8 de abril de 2015) ....................................... 61

Tabla 13. Resultados de los aforos campaña 8 (6 de Mayo de 2015) ..................................... 62

Tabla 14. Resultados de los aforos campaña 9 (15 de Julio de 2015) .................................... 63

Tabla 15. Resultados de los aforos campaña 10 (5 de Agosto de 2015)................................. 64

Tabla 16. Resultados de los aforos campaña 11 (2 de Septiembre de 2015) ......................... 65

Tabla 17. Resultados de los aforos campaña 12 (23 de septiembre de 2015) ........................ 66

Tabla 18. Resultados de los aforos campaña 13 (25 de febrero de 2016) .............................. 67

Tabla 19. Estaciones de medición y cantidad de registros tenidos en cuenta para construir los diagramas Box Plot ................................................................................................................. 68


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Tabla 20. Percentiles representativos del diagrama box-plot de los registros históricos de aforo y caudales en las estaciones del río Aburrá – Medellín en la Fase V – Parte 1....................... 72

Tabla 21. Percentiles representativos del diagrama box-plot de los registros históricos de aforo y caudales en las estaciones del río Aburrá – Medellín en la Fase V – Parte 2....................... 73

Tabla 22. fdp con el mejor ajuste para cada una de las estaciones sobre las estaciones de medición del río Aburrá - Medellín .......................................................................................... 75

Tabla 23. Rango de caudales para cada régimen y estación de medición .............................. 80

Tabla 24. Régimen de caudales de los aforos realizados en la presente fase ........................ 80

Tabla 25. Parámetros para verificar la ley universal de distribución de velocidades de Pradtl-von Karman ................................................................................................................................... 83

Tabla 26. Prueba de bondad y ajuste de Smirnov – Kolmogorov ............................................ 88

Tabla 27. Caudales estimados con diferentes métodos para algunos períodos de retorno ..... 88

Tabla 1. Estaciones de interés para el PORH ......................................................................... 89

Tabla 2. Estaciones de caudal a lo largo del río Medellín – Aburrá (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV) ................................................................................................... 91

Tabla 3. Parámetros del modelo GR4J ................................................................................... 97

Tabla 4. Estaciones de precipitación utilizadas para la calibración del modelo GR4J ............. 98

Tabla 5. Parámetros de calibración del modelo GR4J para cada cuenca considerada ........... 99

Tabla 6. Criterios de eficiencia del modelo GR4J para cada cuenca considerada .................. 99

Tabla 7. Caudales reales y estimados en las estaciones de medición de caudal al interior de la cuenca del río Aburrá – Medellín (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV).. 100

Tabla 8. Modelo lluvia escorrentía a utilizar en cada estación de interés .............................. 106

Tabla 9. Oferta total en cada punto de interés y condición hidrológica .................................. 108

Tabla 10. Caudal ambiental – metodología 1 ........................................................................ 109

Tabla 11. Caudal ambiental – metodología 2 ........................................................................ 110

Tabla 12. Caudal ambiental años seco – metodología 3 ....................................................... 111


10

Tabla 13. Caudal ambiental años normal – metodología 3.................................................... 111

Tabla 14. Caudal ambiental años húmedo – metodología 3.................................................. 111

Tabla 15. Oferta neta– metodología 1 caudal ambiental ....................................................... 112

Tabla 16. Oferta neta– metodología 2 caudal ambiental ....................................................... 112

Tabla 17. Oferta neta año seco – metodología 3 caudal ambiental ....................................... 113

Tabla 18. Oferta neta año normal – metodología 3 caudal ambiental ................................... 113

Tabla 19. Oferta neta año húmedo – metodología 3 caudal ambiental ................................. 113

Tabla 20. Concesiones sobre el río Aburrá – Medellín .......................................................... 114

Tabla 21. Demanda en cada subcuenca de estudio ............................................................. 115

Tabla 22. Criterios de presión sobre el recurso hídrico (IDEAM, 2004) ................................. 115

Tabla 23. Índice de uso – metodología 1 caudal ambiental ................................................... 116

Tabla 24. Índice de uso – metodología 2 caudal ambiental ................................................... 116

Tabla 25. Índice de uso año seco – metodología 3 caudal ambiental ................................... 116

Tabla 26. Índice de uso año normal – metodología 3 caudal ambiental ................................ 116

Tabla 27. Índice de uso año húmedo – metodología 3 caudal ambiental .............................. 117

Tabla 28. Discriminación cualitativa del índice de aridez (Elaboración propia a partir de IDEAM, 2010) .................................................................................................................................... 119

Tabla 29. Índice de aridez medio para las 7 subcuencas del río Aburra-Medellín ................. 119


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FIGURAS

Figura 1. Esquema de la sección transversal para el cálculo de caudal, método área – velocidad ............................................................................................................................................... 20

Figura 2. Localización de estaciones de aforo en la zona sur ................................................. 25

Figura 3. Sección transversal y localización estación San Miguel ........................................... 26

Figura 4. Sección transversal y localización estación San Miguel a partir del 19 de febrero de 2014 ....................................................................................................................................... 26

Figura 5. Sección transversal estación San Miguel a partir del 15 de octubre de 2014 ........... 27

Figura 6. Sección transversal y localización estación Primavera ............................................ 27

Figura 7. Sección transversal y localización estación Ancón Sur ............................................ 28

Figura 8. Estado actual de la antigua sección de aforo en Ancón Sur ..................................... 28

Figura 9. Sección de aforo Ancón Sur a partir del 11 de marzo de 2015................................. 29

Figura 10. Sección transversal y localización estación Doña María ........................................ 29

Figura 11. Sección transversal y localización estación Antes de San Fernando ..................... 30

Figura 12. Sección de aforo Antes de San Fernando a partir del 24 de febrero de 2015 ........ 30

Figura 13. Sección transversal y localización estación Después de San Fernando ................ 31

Figura 14. Sección transversal y localización estación Quebrada La Valeria .......................... 31

Figura 15. Sección transversal y localización estación Quebrada La Miel ............................... 32

Figura 16. Sección transversal y localización estación Quebrada La Doctora ......................... 32

Figura 17. Sección transversal y localización estación Quebrada La Ayurá ............................ 33

Figura 18. Sección transversal y localización estación Quebrada La Grande ......................... 33

Figura 19. Localización estación Quebrada La Aguacatala ..................................................... 34

Figura 20. Sección transversal y localización estación Quebrada La Presidenta .................... 34


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Figura 21. Sección transversal y localización estación Quebrada Altavista ............................. 35

Figura 22. Sección transversal y localización estación Quebrada La Hueso ........................... 36

Figura 23. Sección transversal y localización estación Quebrada La Picacha ........................ 36

Figura 24. Sección transversal y localización estación Quebrada La Mina ............................. 37

Figura 25. Localización de estaciones de aforo en la zona norte ............................................ 37

Figura 26. Sección transversal y localización estación Aula Ambiental ................................... 38

Figura 27. Sección transversal y localización estación Puente Acevedo ................................. 39

Figura 28. Sección transversal y localización estación Quebrada La García .......................... 39

Figura 29. Sección de aforo de la Quebrada La García a partir del 12 de marzo de 2015 ...... 40

Figura 30. Sección transversal y localización estación Puente Machado ................................ 40

Figura 31. Sección transversal y localización estación Ancón Norte ....................................... 41

Figura 32. Sección transversal y localización estación Papelsa .............................................. 41

Figura 33. Estación Puente Gabino ........................................................................................ 42

Figura 34. Estación Niquía ...................................................................................................... 42

Figura 35. Sección transversal y localización estación Quebrada Santa Elena ....................... 43

Figura 36. Sección transversal y localización estación Quebrada La Iguaná .......................... 43

Figura 37. Sección transversal y localización estación Quebrada La Rosa ............................. 44

Figura 38. Sección transversal y localización estación Quebrada La Madera ......................... 44

Figura 39. Sección transversal y localización estación Quebrada El Hato .............................. 45

Figura 40. Sección transversal y localización estación Quebrada Piedras Blancas ................ 45

Figura 41. Sección transversal y localización estación Quebrada La Señorita ........................ 46

Figura 42. Sección transversal y localización estación Quebrada La Seca ............................. 46

Figura 43. Sección transversal y localización estación Q. La Bermejala ................................. 47


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Figura 44. Sección transversal y localización estación Quebrada El Molino ........................... 47

Figura 45. Sección transversal y localización estación Colector Oriental ................................ 48

Figura 46. Sección transversal y localización estación Descarga Tasajera ............................. 48

Figura 47. Sección transversal y localización estación Quebrada La Chuscala – Municipio de Copacabana ........................................................................................................................... 49

Figura 48. Sección transversal y localización estación Quebrada El Tábano .......................... 49

Figura 49. Sección transversal y localización estación Quebrada El Chuscal ......................... 50

Figura 50. Sección transversal y localización estación Quebrada Rodas ................................ 50

Figura 51. Localización estación Quebrada El Matadero ........................................................ 51

Figura 52. Sección transversal y localización estación Quebrada El Salado ........................... 51

Figura 53. Sección transversal y localización estación Quebrada La López ........................... 52

Figura 54. Sección transversal y localización estación Quebrada La Jabalcona ..................... 52

Figura 55. Sección transversal y localización estación Quebrada Ovejas ............................... 53

Figura 56. Sección transversal y localización estación Río Grande ........................................ 53

Figura 57. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 15 de octubre de 2014 ................................................................................................................. 55

Figura 58. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 22 de octubre de 2014 ................................................................................................................. 56

Figura 59. Variación del caudal en las corrientes afluentes al río Aburrá – Medellín. Campaña del aforo del 5 de noviembre de 2014 ..................................................................................... 57

Figura 60. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 12 de noviembre de 2014 ............................................................................................................ 58

Figura 61. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 24 de febrero de 2015 ................................................................................................................. 59

Figura 62. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 11 de marzo del 2015 .................................................................................................................. 60


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Figura 63. Variación del caudal en las corrientes afluentes al río Aburrá – Medellín. Campaña del aforo del 8 de abril de 2015 ............................................................................................... 61

Figura 64. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 6 de mayo del 2015 ........................................................................................................................ 62

Figura 65. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 15 de julio del 2015 ...................................................................................................................... 63

Figura 66. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 5 de agosto del 2015 ...................................................................................................................... 64

Figura 67. Variación del caudal en las corrientes afluentes al río Aburrá – Medellín. Campaña del aforo del 9 de septiembre de 2015 .................................................................................... 65

Figura 68. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 23 de septiembre del 2015 .......................................................................................................... 66

Figura 69. Comparación de resultados entre mediciones en la tarde y la mañana .................. 67

Figura 70. Box Plot de los aforos realizados en las estaciones de medición sobre el río Aburrá – Medellín ............................................................................................................................... 69

Figura 71. Box Plot de los caudales en las estaciones de medición a lo largo del río Aburrá – Medellín .................................................................................................................................. 70

Figura 72. fdp de mejor ajuste en la estación San Miguel ....................................................... 76

Figura 73. fdp de mejor ajuste en la estación Primavera ......................................................... 76

Figura 74. fdp de mejor ajuste en la estación Ancón Sur ........................................................ 76

Figura 75. fdp de mejor ajuste en la estación Antes de San Fernando ................................... 77

Figura 76. fdp de mejor ajuste en la estación Después de San Fernando ............................... 77

Figura 77. fdp de mejor ajuste en la estación Puente de Guayaquil ........................................ 77

Figura 78. fdp de mejor ajuste en la estación Aula Ambiental ................................................. 78

Figura 79. fdp de mejor ajuste en la estación Puente Acevedo ............................................... 78

Figura 80. fdp de mejor ajuste en la estación Puente Machado .............................................. 78

Figura 81. fdp de mejor ajuste en la estación Ancón Norte ..................................................... 79


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Figura 82. fdp de mejor ajuste en la estación Girardota .......................................................... 79

Figura 83. fdp de mejor ajuste en la estación Girardota .......................................................... 79

Figura 84. Ajustes logarítmicos a los perfiles de velocidad de algunos aforos históricos ........ 87

Figura 1. Puntos de interés en el área de estudio ................................................................... 90

Figura 2. Diagrama del Modelo GR4J (Tomado de PERRIN, 2003) ........................................ 93

Figura 3. Mapa de precipitación promedio multianual (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV) ......................................................................................................................... 101

Figura 4. Mapa de evapotranspiración real media por el método de Cenicafé (mm/año) (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV) ..................................................... 102

Figura 5. Mapa de evapotranspiración real media por el método de Turc (mm/año) (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV) ............................................................................ 103

Figura 6. Distribución de la evapotranspiración real media según factor regional en la zona de estudio (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV) ......................................... 104

Figura 7. Desviación porcentual de los caudales medios estimados respecto a los caudales reales en las estaciones sobre el río Aburrá (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV) ................................................................................................................................ 105

Figura 8. Ubicación de los puntos de interés y estaciones de medición de caudal ................ 107

Figura 9. Mapa del índice de aridez ...................................................................................... 120

RED DE MONITOREO AMBIENTAL EN LA CUENCA HIDROGRÁFICA DEL RÍO ABURRÁ - MEDELLÍN EN JURISDICCION DEL ÁREA METROPOLITANA FASE V

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA – UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – UNIVERSIDAD DE MEDELLÍN – UNIVERSIDAD NACIONAL

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1 INTRODUCCIÓN

La determinación de la cantidad y calidad del agua a lo largo de una corriente, es un elemento importante al momento de contar con una red de monitoreo en cualquier cuenca. Este tipo de redes permiten la toma de decisiones fundamentales por parte de las entidades ambientales, en busca del sostenimiento y mejoramiento de la calidad y cantidad del recurso hídrico en una cuenca determinada. Para el caso de estudio, se cuenta con la cuenca hidrográfica del río Aburrá - Medellín, la cual tiene su nacimiento en el alto de San Miguel y termina antes de la descarga del río Grande, donde cambia su nombre a Río Porce; hasta este punto la cuenca tiene un área aproximada de 1220 km² y corresponde al límite de este estudio. En su recorrido, atraviesa zonas climáticas y geomorfológicas muy diferentes que, sumadas al alto grado de antropización, hacen que la determinación de los caudales presenta una gran incertidumbre, por lo que se deben analizar todos los aspectos externos que puedan influir en la estimación de los mismos.

En el presente informe se muestran y analizan los resultados de las campañas de medición de caudal realizadas en esta fase del proyecto; estos son la base para el análisis del transporte de carga de contaminante a lo largo del río. Por esta razón, la metodología de campo, el procesamiento de la información, la revisión y el análisis de los aforos líquidos cobran gran importancia, al mismo tiempo que a través de estos resultados se puede inferir el comportamiento del río a nivel espacial y temporal.

Además de presentar un análisis de las mediciones realizadas, se presentan análisis del tipo box plot y ajuste de fdp (función de distribución de probabilidad) para los registros históricos de aforo de las estaciones sobre el río Aburrá – Medellín en el proyecto Red Río. Estos análisis pretenden clasificar y analizar los datos de esta fase, con el fin de ubicarlos en rangos percentiles y caudales de aguas altas, medias y bajas.

Por otra parte, el Plan de Ordenamiento del Recurso Hídrico – PORH es una herramienta de planificación, orientada a mantener un equilibrio entre los usuarios del recurso (concesión y vertimientos) y la demanda de los cuerpos de agua.

Teniendo en cuenta que el río Aburrá – Medellín es uno de los ejes estructurantes del Área Metropolitana del Valle de Aburrá, se hace importante conocer su oferta y demanda hídrica en distintos puntos ubicados a lo largo de su cauce principal, este hecho permite establecer la cantidad de recurso hídrico disponible y al considerar su demanda se conocerá la presión sobre el mismo. Por lo anterior en el presente informe también se presenta de forma detallada la estimación de factores como la oferta, demanda, caudal ambiental, índice de uso e índice de aridez.



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2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Presentar los resultados de las campañas de aforo sobre el río Aburrá – Medellín y sus quebradas afluentes, junto con sus respectivos análisis.

Presentar los resultados de la estimación de diversos parámetros que permitan la caracterización actual del estado del recurso hídrico del río Aburrá – Medellín en relación a su uso.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Presentar las metodologías y procedimientos llevados a cabo en las campañas de medición de caudal.

Referenciar y describir cada una de las estaciones de medición de caudal sobre el río y sus quebradas afluentes.

Comparar los datos de caudal medidos con registros históricos en algunas estaciones de medición.

Presentar las metodologías y procedimientos llevados a cabo en la estimación de la oferta del recurso hídrico en la cuenca del río Aburrá - Medellín.

Presentar las metodologías y procedimientos llevados a cabo en la estimación del caudal ambiental en la cuenca del río Aburrá - Medellín.

Referenciar y estimar la demanda hídrica sobre el río Aburra – Medellín.

Estimar el índice de uso sobre cada uno de los puntos de interés sobre el río Aburrá – Medellín.

Estimar el índice de aridez sobre sobre cada uno de los puntos de interés sobre el río Aburrá – Medellín.



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3 METODOLOGÍA DE AFORO

Durante las fases anteriores del proyecto se seleccionaron los puntos de aforo que representaban de mejor manera el comportamiento hidrológico, hidráulico y de calidad del agua del río Aburrá - Medellín y que permitieron calibrar y validar la modelación de los procesos físicos y su interacción con el entorno. Una característica adicional que se buscó para los puntos de medición fue su estabilidad en el tiempo, permitiendo mediciones en la misma sección en diferentes épocas del año con el fin de continuar con la red de monitoreo del río Aburrá - Medellín.

Los criterios de selección de los puntos de aforo fueron los siguientes:

Accesibilidad.

Condiciones de medición por vadeo o suspensión.

Condiciones hidráulicas de flujo uniforme, sección estable.

Permanencia en el tiempo.

Puntos que sirvan de control para hacer balances y seguimiento de los caudales a lo largo del río.

Logística de medición que permitiera la mayor simultaneidad de las mediciones.

Los métodos de aforo que pueden ser utilizados son:

Vadeo

Medición de velocidades y geometría de la sección en la cual el personal de aforo mide dentro del cauce. La técnica es adecuada en secciones donde las profundidades no superan 0.75m y las velocidades son menores de 1.3m/s.

La velocidad media en una vertical se obtiene por uno de los métodos siguientes:

Velocidad a 0.6m de la profundidad. Adecuado cuando se tienen profundidades entre 0.1m y 0.50m.

Método de los tres puntos. Se toman velocidades a 0.2, 0.6 y 0.8 de la profundidad, aplicable para profundidades mayores a 0.50 m y cuando la velocidad del flujo es alterada por objetos en el cauce. La velocidad media se obtiene promediando las velocidades a 0.2h y a 0.8h y luego el resultado se promedia con la velocidad a 0.6h. Esta última sería la velocidad media. También se puede emplear la media aritmética a los tres resultados.

Suspensión

Medición de velocidades y geometría de la sección sin ingresar a la corriente. Esto se logra dotando el equipo de un lastre (peso) que permita aforar la sección desde puntos estratégicos como puentes, y/o botes. La profundidad se determina deslizando el lastre en cada una de las verticales definidas hasta que entre en contacto con la superficie del agua obteniendo así la primera medición H1. Una vez obtenido H1 se continúa deslizando el equipo hasta llegar al lecho del cauce tratando de que este se mantenga de forma perpendicular a la lámina de agua, obteniéndose así H2. De la diferencia entre estas dos alturas se obtiene la profundidad de la



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lámina de agua en esta línea de control. Siguiendo el método de cálculo de la velocidad media, se toman medidas con el correntómetro (suspendido con un cable o cuerda desde una estructura adecuada) en las profundidades necesarias. Del mismo modo se procede para todas las verticales.

Flotador

Este método se utiliza cuando las velocidades excesivas o la presencia de cuerpos extraños pongan en peligro la integridad del equipo de aforo o no se disponga de un equipo de medición. Para medir la velocidad del agua, se usa un flotador con el cual se mide la velocidad superficial del agua, pudiendo utilizarse como flotador, un pequeño pedazo de madera, corcho, o una pequeña botella lastrada, por ejemplo. La distancia a recorrer por el objeto no debe ser menor de 30 m y se debe abarcar todo el ancho del cauce en franjas proporcionales.

Los valores de caudal obtenidos por medio de este método son aproximados, por lo tanto requieren ser reajustados por medio de factores empíricos de corrección (C), que para algunos tipos de canal o lechos de río y tipos de material, se indican en la Tabla 1. Esta metodología es recomendable en aquellos casos que se tiene caudales entre 0.25 y 0.9 m3/s.

Tabla 1. Factor de corrección de velocidad

TIPOS DE ARROYO FACTOR DE CORRECCIÓN DE VELOCIDAD (C)

PRECISIÓN ERROR

Canal rectangular con lados y lechos lisos

0.85 Buena < 10%

Río profundo y lento 0.75 Razonable 10 - 25%

Arroyo pequeño de lecho Parejo y liso

0.65 Mala 25 – 50%

Arroyo rápido y turbulento 0.45 Muy mala > 50%

Arroyo muy poco profundo De lecho rocoso

0.25 Muy mala > 50%

Fuente: http://www.fing.edu.uy/imfia/cursos/hidrometria/material/hidrometria.pdf

3.1 DETERMINACIÓN DE CAUDAL

Cada sección de aforo se escoge siguiendo criterios de estabilidad hidráulica y flujo uniforme, evitando secciones que se localicen en curvas de la corriente principal o que tengan obstáculos (puentes, controles geológicos) que alteren el perfil de velocidades. Una vez escogida la sección, se hace el levantamiento batimétrico, midiendo generalmente desde la orilla izquierda (orilla localizada a mano izquierda de un observador que mira la corriente en dirección aguas abajo) la abscisa y la profundidad tal como se ilustra en la Figura 1. Las abscisas se obtienen al dividir el ancho de la corriente en un número dado de secciones, las cuales no deben superar el 10% del ancho total. Estas divisiones permiten discretizar la sección transversal en una serie de áreas con forma de trapecios. Para cada uno de estos trapecios o secciones, según la Figura 1, se mide la velocidad a diferentes profundidades en el centro de cada uno de los segmentos en que fue dividido el ancho de la sección (líneas rojas punteadas en la Figura 1).



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Figura 1. Esquema de la sección transversal para el cálculo de caudal, método área – velocidad

Fuente: Fundamentos para las prácticas de laboratorio de hidráulica. Ramiro Marbello.

De acuerdo con el tipo de correntómetro utilizado y el tipo de hélice o copa utilizado, se dispone de una ecuación característica propia de cada equipo. Dicha ecuación traduce las revoluciones de la hélice del instrumento, obtenidas en cada medición, en un dato que representa la velocidad del flujo a esa profundidad, luego se procede al cálculo de la velocidad media en cada vertical de acuerdo a la expresión del método que se utilice.

El estimativo de caudal líquido se obtiene por el método área – velocidad que consiste en determinar, a partir de medidas de velocidad y geometría de la sección, el caudal de la corriente como el producto Q = VA, donde:

Q: Caudal [m³/s]

V: Velocidad [m/s]

A: Área [m²]

El cálculo del caudal por cualquiera de los métodos descritos (vadeo, suspensión o flotadores) será realizado en el sitio de aforo para hacer su respectiva revisión y corregir posibles errores.

Para las campañas de aforo realizadas durante los años 2014, 2015 y 2016 se utilizaron 2 correntómetros, cuyas especificaciones se presentan en la Tabla 2. A estos correntómetros se les hizo una prueba en el laboratorio de Hidráulica de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín, para comparar su comportamiento y el rango de validez de la ecuación de cada uno de ellos. Los resultados mostraron que los correntómetros miden la misma velocidad en el rango de velocidades menores a 2.55 m/s.

Tabla 2. Especificación de los equipos de medición de velocidad

TIPO CORRENTOMETRO “SCIENTIFIC INSTRUMENTS”, MODELO 1210, TIPO “AA”

Precisión ±0.01 m/s

Digímetro “Scientific Instruments”, Modelo 9000

Peso Lastre usado 12 Kg y 10 Kg

3.2 ESTIMATIVO DEL ERROR EN EL CÁLCULO DEL CAUDAL

El estimativo del error obedece a la propagación del error de las variables Área (A) y Velocidad (V) en el cálculo del caudal, lo que permite obtener un intervalo de precisión para la estimación del caudal. A continuación se presentan el desarrollo de los errores de estimación de cada una



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de las variables que se tienen en cuenta (Ecuaciones 1 a 6) como lo son además de las mencionadas anteriormente, el caudal (Q), ancho (b) y profundidad (h).

hbA (1)

hh

Ab

b

AA

(2)

AA

QV

V

QQ

(3)

smQQ /3 (4)

b y h = 0.01 m (5)

V = 0.01 m/s (6)

A lo largo de las campañas de aforo en fases pasadas y las campañas realizadas hasta el momento, el error asociado al cálculo de los caudales se estima en ± 5%, y el error asociado al levantamiento de la información bien sea por el método (vadeo o suspensión), o por la discretización de las secciones y las velocidades medidas se estima en ±5%.

3.3 ESTRATEGIA DE TRABAJO

Para un óptimo desempeño (tanto de los equipos como del personal) en el desarrollo de las actividades se tienen dos comisiones (A y B), cada una con 3 integrantes mínimo. A cada comisión se le asigna, de acuerdo con la organización previa, los sitios en los que se realizarán las mediciones programadas.

En los sitios de aforo se cuenta con el equipo necesario para la salubridad, la seguridad y la toma de datos propios de la campaña. Se cuenta con 2 correntómetros disponibles en la Universidad Nacional de Colombia, en ésta se han realizado los procedimientos adecuados para el préstamo de equipos con el propósito de tenerlos a disposición como mínimo 1 día antes a la campaña de aforo. Adicional a estos, para las campañas de aforo sobre quebradas se emplean dos correntómetros pertenecientes al proyecto y al Área Metropolitana del Valle de Aburrá.

En la realización de las campañas de monitoreo se tienen tres tipos distintos de acuerdo a las estaciones de medición, las de objetivos en las cuales se realizan mediciones en aquellas ubicadas sobre el río Aburrá – Medellín, las de quebradas donde se tienen en cuenta algunas de las quebradas afluentes al cauce principal, y las compuestas, donde se consideran tanto estaciones sobre el río y sus quebradas afluentes.

En la

Tabla 3, Tabla 4 y Tabla 5 se presentan las fechas de realización de los aforos durante los años 2014, 2015 y 2016.



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Tabla 3. Cronograma de campañas de aforo para el año 2014



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4 DESCRIPCIÓN DE LOS SITIOS DE AFORO

4.1 ZONA SUR

Se realizan mediciones de caudal sobre el río Aburrá - Medellín en las estaciones San Miguel (E1), Primavera (E2), Ancón Sur (E3), Antes y Después de la Planta San Fernando (E5 y E6 respectivamente), y en las quebradas afluentes La Valeria (Q1), La Miel (Q2), La Doctora (Q3), Doña María (E4), La Ayurá (Q4), La Grande (Q5), La Aguacatala (Q6), La Presidenta (Q7), Altavista (Q8), La Hueso (Q9), La Picacha (Q20) y La Mina (Q25). En la Figura 2 se presenta la localización espacial de estos sitios de aforo.

Figura 2. Localización de estaciones de aforo en la zona sur

Se utiliza la metodología de aforo por vadeo en las estaciones San Miguel (E1) y Primavera (E2), en las demás estaciones sobre el Río Aburrá - Medellín se utiliza la metodología de aforo por suspensión.

4.1.1 San Miguel (E1)

Esta estación de aforo está ubicada en la parte alta de la cuenca del río Aburrá - Medellín, en la vereda La Clara del municipio de Caldas en las coordenadas (N 11607134,0, E 829284,0) registradas con GPS. El aforo se hace 5m aguas abajo del puente peatonal, punto en el cual el río no presenta intervenciones, se aprecia un comportamiento típico de un río de montaña con pendientes medias, con poco serpenteo y el lecho está compuesto por arenas y gravas. El ancho de la sección es de aproximadamente 4.5m con taludes cubiertos de pasto de baja altura, aproximadamente 1.5m. La Figura 3 muestra la sección transversal y la localización del canal.



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Figura 3. Sección transversal y localización estación San Miguel

En la campaña de aforo realizada el 19 de febrero de 2014 se propone un cambio de sección de aforo a 18m aguas abajo de la sección transversal empleada anteriormente, esto debido a la existencia de una presa en roca que modifica las condiciones y comportamiento del flujo, en la Figura 4 se muestra la ubicación y sección transversal del nuevo punto de aforo.

Figura 4. Sección transversal y localización estación San Miguel a partir del 19 de febrero de 2014

En la campaña de aforo realizada el 15 de octubre de 2014, se observó como la presa de roca antes mencionada falló, provocando de esta manera depósitos de rocas de gran tamaño en la sección de aforo propuesta en la campaña del 19 de febrero de 2014; por esta razón se reubicó nuevamente la sección de aforo unos pocos metros aguas abajo. En la Figura 5 se muestra la nueva sección de aforo.



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Figura 5. Sección transversal estación San Miguel a partir del 15 de octubre de 2014

4.1.2 Primavera (E2)

Esta estación de aforo se encuentra en la vereda Primavera del municipio de Caldas, aproximadamente 50m aguas abajo de un puente ubicado en una vía terciaria que cruza el río Aburrá - Medellín en las coordenadas (N 1162965,9, E 827878,2) tomadas de Google Earth. Se accede al lugar ingresando por el lado izquierdo de la vía que lleva al suroeste antioqueño. El río conserva las características de montaña con pendientes medias, el tramo es recto y el lecho está compuesto por arenas y gravas, la sección de aforo tiene un ancho de aproximadamente 8m con taludes de 2m de altura y cubiertos de maleza. La Figura 6 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 6. Sección transversal y localización estación Primavera

4.1.3 Ancón Sur (E3)

Estación ubicada en la variante a caldas, justo bajo del puente sobre el Río Aburrá - Medellín, en las coordenadas (N 1172311,7, E 827914,4). El canal presenta taludes 1V:1H en su margen izquierda, mientras que en su margen derecha presenta taludes de altura variable y con inclinación menos pronunciadas. Se observa vegetación permanente sobre las bancas del canal y el ancho de éste es de 13m. Además, presencia de cantos de roca de tamaños variables a lo largo de la sección, algunos con diámetro superior a los 2m. La sección de aforo es un canal revestido en concreto y posee taludes de hasta 5m de altura. La Figura 7 se muestra la sección transversal y localización del canal.



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Figura 7. Sección transversal y localización estación Ancón Sur

En la campaña de muestreo del 11 de marzo de 2015 se observa que debido a obras del río realizadas por el Área Metropolitana, se hace imposible continuar realizando el aforo en esta sección debido a que se dispusieron una gran cantidad de bolones, las cuales hacen imposible la realización de este. En la Figura 8 se muestra el estado actual de esta sección de aforo.

Figura 8. Estado actual de la antigua sección de aforo en Ancón Sur

Teniendo en cuenta la situación actual del cauce en la sección de aforo, se decide desplazar esta al siguiente puente hacia aguas abajo, el cual se encuentra ubicado en la estación de metro La Estrella, para esta nueva sección de aforo se muestra su ubicación en la Figura 9. Esta nueva sección de aforo se debe de realizar por vadeo, razón por la cual en temporada de aguas altas es peligrosa la labor de medición, de esta manera, en esta únicamente se podrá realizar el correspondiente aforo líquido en aquellos momentos en que no se cuente con un caudal muy alto.



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Figura 9. Sección de aforo Ancón Sur a partir del 11 de marzo de 2015

4.1.4 Doña María (E4)

La estación de aforo se encuentra ubicada aproximadamente 50m aguas arriba del puente vehicular de la Autopista Sur en las coordenadas (N 1175487,0, E 832384,6) tomadas de Google Earth. Este es un tramo recto de la quebrada antes de descargar al río Aburrá - Medellín con pendiente media, un ancho de aproximadamente 9m, sección relativamente rectangular con lecho de sedimentos de arenas y gravas gruesas. En la margen derecha se encuentra un talud de concreto, en la margen izquierda se encuentran viviendas cuyas aguas servidas descargan directamente a la quebrada y hay presencia de malezas de altura media en ambas márgenes. La Figura 10 muestra la sección transversal y la localización del canal.

Figura 10. Sección transversal y localización estación Doña María

4.1.5 Antes de San Fernando (E5)

La estación de aforo se encuentra ubicada bajo el puente peatonal de la estación Ayurá del Metro, el cual atraviesa el Río Aburrá - Medellín en las coordenadas (N 1176119,6, E 833074,4). Esta estación presenta un canal revestido en concreto con taludes verticales a ambos extremos, posee un ancho de sección de 21m. La Figura 11 muestra la sección transversal y la localización del canal.



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Figura 11. Sección transversal y localización estación Antes de San Fernando

En esta estación se realizaron obras de reparación de la canalización del río y construcción de lo que parece ser una presa de retención de sedimentos, debido a esto durante finales del año 2014 no fue posible realizar las mediciones de caudal sobre ésta. Una vez finalizadas las obras, se observa como en la sección de aforo se hace imposible continuar realizando las mediciones mediante el método por suspensión debido a que ésta genera un resalto hacia aguas abajo y hacia aguas arriba se encuentra directamente sobre una de sus paredes. Teniendo esto en cuenta para realización del aforo, se debe ingresar al cauce y se efectúa directamente sobre la obra construida. En la Figura 12 se muestra la sección de aforo nueva. Teniendo en cuenta que la metodología de medición es ahora por vadeo, en época de aguas altas se aforará sobre el puente ubicado en la estación Envigado, ya que entre ésta y el punto de aforo actual no se encuentran aportes importantes de agua.

Figura 12. Sección de aforo Antes de San Fernando a partir del 24 de febrero de 2015

4.1.6 Después de San Fernando (E6)

Estación ubicada en el tramo canalizado del Río Aburrá - Medellín bajo el puente que lleva el flujo vehicular hacia el intercambio vial de la Aguacatala en las coordenadas (N 1177062,6, E 833524,2), presenta una sección de 20m de ancho y de taludes verticales en concreto de hasta 3.0m de altura. Además, la sección de aforo presenta una reducción comparada con la sección aguas arriba del puente. La Figura 13 muestra la sección transversal y la localización del canal.



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Figura 13. Sección transversal y localización estación Después de San Fernando

4.1.7 Quebrada La Valeria (Q1)

El sitio de medición sobre esta corriente se realizó aproximadamente a 15m de su desembocadura en el río Aburrá - Medellín, (N 1166106,5, E 827442,4) tomadas con GPS. En este punto la quebrada tiene un ancho 3m. Aguas arriba, los retiros de la quebrada están invadidos completamente hasta el punto que los taludes del canal son los mismos paramentos de las viviendas. Sólo en el tramo cercano a la desembocadura y sobre la margen izquierda, se aprecia un talud natural de unos 2m de altura con cubierta vegetal menor. El flujo presenta alta turbidez debido a la cantidad de descargas de aguas residuales sobre el cauce. La zona de aforo es urbana, de pendiente moderada y se observa una forma del lecho consistente prácticamente en rápidos. La Figura 14 muestra la sección transversal y la localización del canal.

Figura 14. Sección transversal y localización estación Quebrada La Valeria

4.1.8 Quebrada La Miel (Q2)

Este punto de medición está ubicado aproximadamente 20m aguas arriba de la descarga de la quebrada La Miel sobre el costado derecho del río Aburrá - Medellín, en una zona aledaña al Parque de las Tres Aguas – municipio de Caldas. La zona de aforo se encuentra en las coordenadas (N 1166087,9, E 827503,0), sobre un sector rural con pocas viviendas o edificaciones. En este tramo de la quebrada se observan taludes de mediana altura, 2.0m, con



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cubierta vegetal de menor tamaño (pastos y malezas). La sección transversal tiene un ancho de 5m y profundidades mayores hacia el centro del canal.

El lecho de la quebrada es plano y rocoso, su geometría es recta. La pendiente es suave y se presenta un leve arrastre de sedimentos. La Figura 15 muestra la sección transversal y la localización del canal.

Figura 15. Sección transversal y localización estación Quebrada La Miel

4.1.9 Quebrada La Doctora (Q3)

Estación ubicada en el municipio de Sabaneta, en la margen izquierda del río Aburrá - Medellín, siguiendo una orientación Norte-Sur de la avenida las vegas a la altura de la calle 74 sur en las coordenadas (N 1172435,2, E 829186,6). La estación presenta un cauce en lecho natural, vegetación permanente en los taludes y un ancho variable de sección la cual no supera 2m y posee escasas llanuras de inundación; en algunas secciones cercanas existen algunas estructuras de contención para prevenir la inestabilidad de los taludes; la pendiente longitudinal del cauce es considerable, con pocos empozamientos. La Figura 16 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 16. Sección transversal y localización estación Quebrada La Doctora



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4.1.10 Quebrada La Ayurá (Q4)

El punto de aforo se encuentra localizado en el municipio de Envigado, aproximadamente 30m Aguas arriba de puente sobre la calle 25A - sur que atraviesa la quebrada en la avenida las vegas en las coordenadas (N 1175953,5, E 833355,3). En esta sección la quebrada está canalizada en concreto con taludes verticales de altura aproximada de 3m, y posee un ancho nominal de aproximadamente 15m. Existen barras de sedimentos que estrechan el flujo, no solo en la sección cercana al aforo sino también en numerosas secciones del canal aguas abajo y aguas arriba. La Figura 17 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 17. Sección transversal y localización estación Quebrada La Ayurá

4.1.11 Quebrada La Grande (Q5)

La estación de aforo se encuentra ubicada sobre el puente de la vía que conduce al municipio de Caldas aledaño a la fábrica Corona en las coordenadas (N 1172131,7, E 827354,4), tomadas de Google Earth. En este tramo del cauce se aprecia sedimento de tamaño considerable, típico en corrientes de montaña y un canal inestable ya que se encuentran indicadores de múltiples brazos. Esto se evidencia ya que se observan varias líneas de flujo en el canal. El lecho tiene un ancho de aproximadamente 4m. La Figura 18 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 18. Sección transversal y localización estación Quebrada La Grande



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4.1.12 Quebrada La Aguacatala (Q6)

La estación de aforo se encuentra ubicada en las coordenadas (N 1177114,0, E 833553,0) en la avenida del poblado, en la intersección de la carrera 43a con la calle 12 sur. En esta zona la corriente se caracteriza por la presencia de rocas de gran tamaño en su cauce, razón por la cual no se cuenta con una sección de aforo, ya que el flujo se da entre estas. El aforo es realizado a la entrada de la cobertura que cruza la avenida del poblado, donde existe un punto en que el flujo se concentra en la margen derecha. En la Figura 19 se presenta la localización del punto de aforo.

Figura 19. Localización estación Quebrada La Aguacatala

4.1.13 Quebrada La Presidenta (Q7)

La estación de aforo se encuentra ubicada en las coordenadas (N 1179027,6, E 834032,6) en inmediaciones de la estación Poblado del metro, en el municipio de Medellín. La sección de aforo se ubica bajo el puente peatonal que comunica la estación con el centro comercial Monterrey. La sección de aforo es una canalización de aproximadamente 5m de ancho y 1.5 metros de altura, de forma rectangular, y fondo con forma triangular. El flujo en esta quebrada se concentra en la zona central de la canalización, en un ancho de aproximadamente 1 m. En la Figura 20 se muestra la ubicación de la sección de aforo, junto con un esquema de su sección transversal.

Figura 20. Sección transversal y localización estación Quebrada La Presidenta



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4.1.14 Quebrada Altavista (Q8)

Esta corriente, en la zona aledaña a su desembocadura, se encuentra alineada con la calle 30, en el municipio de Medellín. El aforo fue realizado entre la Avenida Guayabal y la carrera 65, aguas abajo de las ladrilleras de Altavista, una zona principalmente industrial. La quebrada fluye en un canal artificial rectangular de ancho 12m, en las coordenadas (N 1181476,3, E 834077,7), es de geometría recta y pendiente suave que transporta gran contenido de residuos sólidos y orgánicos.

Los taludes están conformados por muros verticales de concreto y en su corona se pueden observar árboles de tamaño medio y pastos. Esta quebrada posee en su cabecera dos ramales: uno denominado quebrada el Barcino que nace en las estribaciones del Alto “El Encanto” en la cota 2340 msnm, con una longitud de 2.7 km; y el otro ramal denominado quebrada Buga que nace a la altura de la cota 2270 con una longitud de 2.4 km. Ambas quebradas confluyen en la cota 1720 msnm, punto a partir del cual toma el nombre de Altavista, con una longitud de 7.3 Km, hasta tributar sus aguas al Río Aburrá - Medellín en la cota 1488 msnm, al pie del Cerro Nutibara. La Figura 21 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 21. Sección transversal y localización estación Quebrada Altavista

4.1.15 Quebrada La Hueso (Q9)

El sitio se aforo se localiza en las coordenadas (N 1183693,4, E 832354,0), en un sector de la quebrada aledaño a la calle 48 en frente de la liga de natación de Antioquia, directamente bajo el viaducto del metro de Medellín. La sección transversal es un canal triangular de ancho 2m en concreto con taludes H1:V1 hasta una altura de 3.0m finalizando con una cubierta vegetal hasta el nivel de la vía.

Al estar canalizada en concreto, la quebrada tiene una geometría recta y con un cauce en forma de V. La pendiente en este tramo es moderada y la corriente trae alta velocidad, debido a la baja rugosidad que presenta el concreto. La Figura 22 muestra la sección transversal y localización del canal.



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Figura 22. Sección transversal y localización estación Quebrada La Hueso

4.1.16 Quebrada La Picacha (Q20)

La cuenca de esta quebrada se encuentra enmarcada por la cuenca de La Hueso al Norte, la cuenca de la Altavista al Sur, con la cuenca de Doña María al Occidente y el Río Aburrá - Medellín al Oriente, en una zona muy urbanizada (N 1182717,1, E 833746,7). El aforo se realizó aguas abajo del puente sobre la autopista Sur, 250m antes de la descarga al río Aburrá - Medellín. La sección transversal triangular y estrecha, con una cañuela en el fondo produce altas velocidades de flujo que han generado desprendimiento de material de las paredes y el fondo. Luego de esta pequeña cañuela se produce una ampliación en la sección transversal a taludes H1.5:V1 de concreto y de altura 1.8m.

La vegetación es escasa en las márgenes de este tramo, y la quebrada arrastra un porcentaje importante de sedimentos y partículas suspendidas. La Figura 23 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 23. Sección transversal y localización estación Quebrada La Picacha

4.1.17 Quebrada La Mina (Q25)

El punto de aforo se encuentra en las coordenadas (N 1175416,2, E 833077,8) en el municipio de Envigado, tiene cauce con revestimiento en concreto, los taludes son verticales con una altura de 2m, están cubiertos en gran parte por vegetación no perenne. La sección transversal y localización del canal se muestran en la Figura 24.



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Figura 24. Sección transversal y localización estación Quebrada La Mina

4.2 ZONA NORTE

En la zona Norte se realizaron mediciones de caudal sobre el río Aburrá - Medellín en las estaciones Aula Ambiental (E8), Puente Acevedo (E9), Puente Machado (E11), Ancón Norte (E12) y Papelsa (E16), contando, además, con las mediciones de nivel en la estación puente Gabino (E20). En los sitios enunciados, la lámina de agua es considerable por lo cual las mediciones de caudal se realizaron por suspensión. Adicionalmente, se realizaron mediciones en las quebradas afluentes al río Aburrá - Medellín: la quebrada La García (E10), La Santa Elena (Q10), La Iguaná (Q11), La Rosa (Q12), La Madera (Q13), El Hato (Q14), Piedras Blancas, La Señorita (Q17), La Seca (Q21), La Bermejala, El Molino (Q23), Colector Oriental (D3), Descarga La Tasajera (D4), La Chuscala (Q24), El Tábano (Q26), El Chuscal, Rodas, El Matadero, El Salado (Q27), La López (Q28), La Jabalcona (Q29), Ovejas (Q30) y Río Grande (Q31). En esta zona, hasta la fase IV del proyecto el sensor de nivel Kalesto fue instalado en la estación Ancón Norte. En la Figura 25 se presenta la localización espacial de los sitios antes mencionados.

Figura 25. Localización de estaciones de aforo en la zona norte



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4.2.1 Aula Ambiental (E8)

Esta estación, durante el año 2010 se ubicó en el río Aburrá - Medellín bajo el centro de documentación del Área Metropolitana, donde se encontraban anteriormente las instalaciones de la entidad “Mi Río”. Posteriormente, en el año 2011, la sección aforada se trasladó debajo el puente de Barranquilla debido a los altos niveles del flujo que obligaron a realizar el aforo por el método en suspensión desde dicho puente (N 1184711,0, E 834565,4). En este punto la sección transversal del río corresponde a un canal trapezoidal con márgenes revestidas en concreto. La zona del aforo es principalmente urbana e industrial, cercana a las Universidades Nacional y Antioquia. El ancho promedio es de 37m y una profundidad máxima promedio de 0.97m. En general, las velocidades son superiores en la margen derecha, donde se alcanzan valores de hasta 1.95 m/s.

El lecho en este tramo es rocoso, debido a la depositación de piedras, rocas y materiales gruesos. Debido a esto, también se presentan barras puntuales o laterales en ciertas partes del cauce; el canal presenta un alineamiento recto, con presencia de flujo turbulento y pendiente es suave, hecho que facilita la sedimentación es este sector. La Figura 26 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 26. Sección transversal y localización estación Aula Ambiental

4.2.2 Puente Acevedo (E9)

La estación de aforo se encuentra debajo del puente peatonal de color rojo que atraviesa el río Aburrá - Medellín cerca de la estación Acevedo del Metro de Medellín, en las coordenadas (N 1189403,7, E 836255,4) tomadas de Google Earth. En este tramo el río está canalizado trapezoidalmente, con taludes H1:V1 recubiertos en losas de concreto, pendiente baja y se puede apreciar que el lecho está compuesto de gravas gruesas y tienen un ancho promedio de 38m. La Figura 27 muestra la sección transversal y localización del canal.



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Figura 27. Sección transversal y localización estación Puente Acevedo

4.2.3 Quebrada La García (E10)

La estación de aforo está ubicada entre las estaciones Bello y Niquía cerca al viaducto del Metro de Medellín, contigua al parque recreativo Tulio Ospina en las coordenadas (N 1192408,1, E 837021,2), aproximadamente 300m aguas abajo del puente que cruza la quebrada en la Autopista Norte. La sección transversal es un canal trapezoidal de ancho 9m, con taludes en concreto H1:V1, el lecho está revestido en concreto y rocas con presencia de basuras y escombros justo aguas abajo del puente. Aguas arriba del aforo, la quebrada se encuentra altamente intervenida con asentamientos de viviendas y vías. Se aprecia alto grado de contaminación debido a descargas industriales en el cauce. La Figura 28 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 28. Sección transversal y localización estación Quebrada La García

Para la campaña del 19 de febrero de 2015 se observaron grandes cambios en la sección debido a las obras de canalización que se están realizando actualmente en dicho afluente, y para la campaña del 12 de marzo de 2015 la sección debió ser trasladada unos metros aguas arriba debido a la obras mencionadas, quedando justo debajo de un puente en cercha que cruza la quebrada. En las márgenes hay grandes depósitos de sedimentos producto de las obras de canalización, las cuales han dificultado la realización de los aforos ya que la capa conformada por este material se comporta como una especie de arena movediza, la cual dificulta el movimiento. En la Figura 29 se muestra la localización de la nueva sección de aforo.



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Figura 29. Sección de aforo de la Quebrada La García a partir del 12 de marzo de 2015

4.2.4 Puente Machado (E11)

La estación de aforo se encuentra sobre el puente vehicular que comunica la Autopista Regional con el barrio Machado del municipio de Bello. La sección transversal se ubica en las coordenadas (N 1192622,0, E 838418,8) tomadas con GPS. En este tramo el río ya no se encuentra canalizado y presenta poca sinuosidad, la sección es relativamente rectangular, las márgenes se encuentran cubiertas de malezas de baja altura y, justo debajo del puente, los taludes son verticales. El aforo se realiza por suspensión y no se puede apreciar la composición del lecho, ésta sección tiene un ancho promedio de 24m. La Figura 30 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 30. Sección transversal y localización estación Puente Machado

4.2.5 Ancón Norte (E12)

Esta estación de aforo se ubica sobre el puente que comunica con la empresa GISAICO, justo antes del parque recreativo de Comfama de Girardota y sobre el costado oriental de la Autopista Norte (N 1196190,2, E 843738,1). La zona donde se hace el aforo es rural con ciertas partes urbanizadas, y la sección corresponde a un canal natural de ancho 25m y con taludes de altura considerable (5m) y cubiertos de vegetación menor. La geometría de esta parte del Río es recta, con pendiente suave y con un considerable transporte de sedimentos. La Figura 31 muestra la sección transversal y localización del canal.



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Figura 31. Sección transversal y localización estación Ancón Norte

4.2.6 Papelsa (E16)

Estación ubicada 1 km arriba del desvío para Cisneros cerca de la fábrica Kimberly-Clark, sobre el puente que cruza el río Aburrá - Medellín (N 1204794,8, E 842834,7). La zona donde se afora el Río es prácticamente rural, con poca o escasa urbanización. En este punto la sección es un canal natural de 45m de ancho, con márgenes en arena y rocas de gran tamaño. Para esta estación el lecho tiende a ser más profundo hacia el centro del canal. Las márgenes presentan taludes alrededor de los 2.0m y presenta una planicie de inundación cubierta con vegetación arbórea espesa.

La pendiente del tramo es suave, con geometría de curvas en esta parte del río y presencia de sedimentos en suspensión. Se observa la presencia de barras puntuales en medio de la corriente y barras laterales en las márgenes, debido a la depositación de sedimentos por parte del río. La Figura 32 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 32. Sección transversal y localización estación Papelsa

4.2.7 Puente Gabino (E20)

Estación localizada en el puente que comunica con los municipios de Carolina del Príncipe y Gómez Plata (N 1217261,5, E 875199,4). Este sitio de aforo posee estación limnigráfica, propiedad de Empresas Públicas de Medellín, por lo cual no se realizaron mediciones para el aforo líquido. Los caudales se calcularon de acuerdo con la curva de calibración de la estación.



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La zona donde se encuentra la estación de aforo es rural, de vegetación boscosa compuesta de árboles espesos, rastrojo y malezas. El lecho es plano y arenoso, la geometría del río es un poco sinuosa, el perfil es de pendiente suave y se observa un alto transporte de sedimentos suspendidos. La Figura 33 muestra la localización del canal.

Figura 33. Estación Puente Gabino

4.2.8 Niquía (E21)

La estación de muestreo está ubicada entre los municipios de Bello y Copacabana, cercana a unas canteras de explotación de material aluvial, en las coordenadas (N 1192878,3, E 839744,6). En este punto se realizó muestreo biológico pero no fue posible hacer un aforo líquido debido a que no hay una estructura para hacerlo por suspensión y la profundidad no lo permite hacerlo por vadeo, debido a esto se considera el valor del caudal en la estación Puente Machado debido a su cercanía y el hecho que entre ambas no se cuenta con aportes importantes que generen un aumento significativo del caudal. En el tramo, el río transcurre por un canal natural y se observa que en los bordes el lecho está compuesto por gravas y arenas y los taludes están cubiertos de vegetación. La Figura 34 muestra la localización del canal.

Figura 34. Estación Niquía



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4.2.9 Quebrada Santa Elena (Q10)

Este punto de aforo se encuentra ubicado a un costado de la plaza minorista José María Villa, en el municipio de Medellín. El sitio de estudio está aproximadamente 120m aguas arriba de su desembocadura al río Aburrá - Medellín en las coordenadas (N 1184061,6, E 834481,1). El tramo es un canal revestido en concreto de un ancho de 10m y taludes verticales revestidos en concreto con altura de 2m. La zona presenta vegetación natural en la margen derecha, y en la izquierda se encuentra la plaza minorista. El flujo es supercrítico y el lecho rocoso con materia orgánica adherida, lo que dificulta el acceso debido a lo resbaloso de dicha superficie, la Figura 35 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 35. Sección transversal y localización estación Quebrada Santa Elena

4.2.10 Quebrada La Iguaná (Q11)

Estación ubicada a 200m aguas arriba del puente que cruza la Avenida regional, a 40 metros de la sede Volador de la Universidad Nacional en las coordenadas (N 1184166,8, E 834223,7). El canal es revestido en concreto, de ancho total 13 m y con taludes verticales de altura 4.0m a ambas márgenes; el fondo del mismo presenta deterioro de las placas de concreto debido al continuo flujo supercrítico y no existen depósitos significativos de material sedimentario aguas arriba del aforo. Sin embargo, aguas abajo, debajo de la sección transversal del puente, se aprecia material fino granular, cascajo, material orgánico y lodos en la sección. La Figura 36 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 36. Sección transversal y localización estación Quebrada La Iguaná



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4.2.11 Quebrada La Rosa (Q12)

La estación de aforo se encuentra ubicada sobre la margen derecha del río Aburrá - Medellín, aproximadamente 100m aguas abajo del puente peatonal del costado norte de la estación Tricentenario del Metro de Medellín en las coordenadas (N 1187706,8, E 835627,6), tomadas de Google Earth. La sección en este sitio está canalizada completamente con un ancho total de 6m y con taludes verticales que alcanzan los 4.0m. En este tramo se tienen pendientes altas, lo que llevó a la implementación de estructuras de caídas de 0.3m de altura y separadas entre sí cada 15m para reducir la velocidad del flujo. La Figura 37 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 37. Sección transversal y localización estación Quebrada La Rosa

4.2.12 Quebrada La Madera (Q13)

La estación de aforo se encuentra ubicada en la zona norte del Valle de Aburrá en el límite del municipio de Medellín y el municipio de Bello en las coordenadas (N 1189962,5, E 836228,1), tomadas de Google Earth. El aforo se realizó aproximadamente 100m aguas abajo de la Autopista Norte donde puede medirse el efecto sobre el caudal de una gran descarga de aguas residuales, 20m aguas arriba del puente. El lecho de la quebrada es natural con presencia de bolas de roca y tiene altas pendientes lo que ocasiona altas velocidades y turbulencia provocando erosión en los taludes y los estribos del puente. Los taludes son verticales de muros de roca y concreto con presencia de malezas y alto grado de contaminación. La Figura 38 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 38. Sección transversal y localización estación Quebrada La Madera



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4.2.13 Quebrada El Hato (Q14)

El punto de aforo para esta sección está localizado en un sector cercano a las instalaciones de Fabricato, antes del puente que atraviesa la autopista norte, en las coordenadas (N 1191855,7, E 836982,4). El canal es rectangular, con taludes de 2 m, pero la vegetación que ha crecido en las márgenes del canal produce un estrechamiento. El ancho aproximado del canal es de 10m con una vaguada ligeramente inclinada hacia el centro del mismo. El material particulado arrastrado por el cauce es cascajo, principalmente, con los depósitos de material fino en las márgenes. La Figura 39 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 39. Sección transversal y localización estación Quebrada El Hato

4.2.14 Quebrada Piedras Blancas

Esta estación de aforo está ubicada en el municipio de Copacabana en las coordenadas (N 1193609,1, E 841489,8) tomadas de Google Earth. La sección en este sitio tiene un ancho total de 3.5m, los taludes tienen pendiente baja, ambos taludes se encuentran cubiertos de vegetación. La Figura 40 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 40. Sección transversal y localización estación Quebrada Piedras Blancas

4.2.15 Quebrada La Señorita (Q17)

La estación de aforo se encuentra ubicada en las cercanías del Almacén Éxito de Niquía en las coordenadas (N 1192898,6, E 837656,8) tomadas de Google Earth. La quebrada se encuentra



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canalizada con sección rectangular de ancho total 4m y muros de concreto que superan los 2m de altura, el lecho exhibe barras de arena y grava con pendientes medias, se encuentra altamente antropizada y se observa un alto grado de contaminación. La Figura 41 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 41. Sección transversal y localización estación Quebrada La Señorita

4.2.16 Quebrada La Seca (Q21)

El lugar de aforo se encuentra localizado en las coordenadas (N 1189678,1, E 836344,1), en cercanías de una estación de servicios para automóviles, entre la estación Puente machado (E11) y la Universidad Minuto de Dios. La sección transversal corresponde a una corriente canalizada en concreto, de pendiente moderada, con taludes verticales de altura igual a 2.0m, y con mayor profundidad en el centro del canal producto de la socavación del mismo. Presenta además, estructuras de disipación de energía en forma de escalones a lo largo de la misma. La Figura 42 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 42. Sección transversal y localización estación Quebrada La Seca

4.2.17 Quebrada La Bermejala

El punto de aforo se encuentra ubicado en las coordenadas (N 1186547,2, E 835050,3), en cercanías de la intersección de la carrera 62 con la calle 84B en el barrio Moravia de Medellín. En esta zona el cauce se encuentra definido por una canalización de aproximadamente 4m de ancho y 5m de alto. Se observa una lámina de agua de baja profundidad, y un lecho conformado



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por concreto. Se observa una alta presencia de basuras y desechos en el cauce de la corriente. En la Figura 43 se presenta la sección transversal junto con la localización del canal.

Figura 43. Sección transversal y localización estación Q. La Bermejala

4.2.18 Quebrada El Molino (Q23)

El punto de aforo se encuentra ubicado en las coordenadas (N 1185994,4, E 834938,0) en cercanías del parque norte y de la intersección de la calle 77 con la carrera 54B en el barrio Moravia de Medellín. En esta zona el cauce se encuentra definido por una canalización de aproximadamente 5m de ancho y 4m de altura, la sección de aforo se ubica a la salida de una cobertura. Se observa una alta presencia de residuos sólidos y basuras en el canal. En la Figura 44 se presenta la sección transversal y localización de la sección de aforo.

Figura 44. Sección transversal y localización estación Quebrada El Molino

4.2.19 Colector Oriental (D3)

El punto de aforo está ubicado en las coordenadas (N 1186900,5, E 835093,4), en el sector de Moravia, al norte de la estación Caribe del Metro de Medellín, muy cerca de la zona denominada popularmente como “La curva del Diablo” y corresponde al punto de vertimiento de las aguas residuales transportadas por el Colector Oriental del municipio el cual descarga directamente al río Aburrá – Medellín. La Figura 45 muestra la sección transversal y localización del canal.



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Figura 45. Sección transversal y localización estación Colector Oriental

4.2.20 Descarga Tasajera (D4)

La sección transversal corresponde a un canal trapezoidal recubierto en concreto cuyo tramo pasa por detrás del Parque de las aguas en el municipio de Barbosa, el punto de aforo se ubica en las coordenadas (N 1200691,02, E 851257,09). En la Figura 46 se muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 46. Sección transversal y localización estación Descarga Tasajera

4.2.21 Quebrada La Chuscala (Q24)

El punto de aforo se encuentra en las coordenadas (N 1195516,8, E 843604,9) en el municipio de Copacabana, tiene cauce natural con lecho de cantos de roca de diámetro máximo 2m, los taludes tiene altura de 1.5m y están cubiertos en parte por vegetación no perenne. La Figura 47 muestra la sección transversal y localización del canal.



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Figura 47. Sección transversal y localización estación Quebrada La Chuscala – Municipio de Copacabana

4.2.22 Quebrada El Tábano (Q26)

El punto de aforo se localiza en las coordenadas (N 1194823,0, E 842954,4) en el municipio de Girardota, el cauce es natural con alta presencia de maleza en los taludes y lecho predominante de arenas y talud de pendiente suave en la margen derecha de 1.5m de altura. La Figura 48 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 48. Sección transversal y localización estación Quebrada El Tábano

4.2.23 Quebrada El Chuscal

Esta estación de aforo está ubicada en el municipio de Copacabana en las coordenadas (N 1195154,7, E 842600,8) tomadas de Google Earth. La sección en este sitio tiene un ancho total de 4.5m, los taludes tienen pendientes bajas, y ambos se encuentran cubiertos de rocas con diámetros superiores a los 0.4m. La Figura 49 muestra la sección transversal y localización del canal.



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Figura 49. Sección transversal y localización estación Quebrada El Chuscal

4.2.24 Quebrada Rodas

Esta estación de aforo está ubicada en el sector de Machado del municipio de Copacabana, aproximadamente 230m aguas arriba de su desembocadura al río Aburra-Medellín, las coordenadas del punto de aforo son (N 1191955,9, E 839271,6). Se accede al lugar ingresando por la ladera de la margen derecha del cauce. El cauce conserva las características de montaña con pendientes medias, tramo recto y lecho compuesto por arenas y gravas. La sección de aforo tiene un ancho de aproximadamente 4m, el talud izquierdo es vertical conformado por roca, mientras que el de la margen derecha es de baja pendiente, ambos se encuentran cubiertos de vegetación. La Figura 50 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 50. Sección transversal y localización estación Quebrada Rodas

4.2.25 Quebrada El Matadero

El sitio de medición se encuentra en la desembocadura al río Aburrá – Medellín en la margen derecha, un punto de referencia es el puente de acceso a Girardota (puente que atraviesa el rio Aburrá Medellín), el punto de aforo se ubica en las coordenadas (N 1197464,05, E 847971,60). La quebrada tiene un ancho de 0.5m, lecho rocoso y taludes y planicies con abundante vegetación, es importante mencionar que presenta una pequeña caída en el punto de aforo, lo cual permite realizar el aforo de esta mediante el método volumétrico. La Figura 51 muestra la ubicación de la estación de aforo.



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Figura 51. Localización estación Quebrada El Matadero

4.2.26 Quebrada El Salado (Q27)

El punto de aforo se encuentra ubicado en las coordenadas (N 1197512,2, E 849315,4) en el municipio de Girardota, la sección transversal del punto de aforo es canalizada trapezoidalmente en lecho natural de gravas y arenas, los taludes de 2.5m de altura, están cubiertos por vegetación no perenne. La Figura 52 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 52. Sección transversal y localización estación Quebrada El Salado

4.2.27 Quebrada La López (Q28)

El punto de aforo se encuentra ubicado en las coordenadas (N 1203949,5, E 860634,2) en el municipio de Barbosa, la sección transversal del punto de aforo es en lecho natural con presencia de gravas y arenas, es una pequeña quebrada con taludes de 0.5m de altura, están cubiertos por vegetación perenne. La Figura 53 muestra la sección transversal y localización del canal.



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Figura 53. Sección transversal y localización estación Quebrada La López

4.2.28 Quebrada La Jabalcona (Q29)

El punto de aforo se encuentra ubicado en las coordenadas (N 1177143,8, E 1165601,1) en el municipio de Itagüí, la sección transversal del punto de aforo es un canal rectangular recubierto completamente en losas de concreto, es una pequeña quebrada y los taludes tienen 2m de altura. La Figura 54 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 54. Sección transversal y localización estación Quebrada La Jabalcona

4.2.29 Quebrada Ovejas (Q30)

El punto de aforo se encuentra ubicado en las coordenadas (N 1203238,7, E 859196,7) en el municipio de Barbosa, la sección transversal del punto de aforo es en lecho natural con presencia de gravas, arenas y cantos de roca de diámetro máximo 1.5m, los taludes están cubiertos por vegetación no perenne. La Figura 55 muestra la sección transversal y localización del canal.



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Figura 55. Sección transversal y localización estación Quebrada Ovejas

4.2.30 Río Grande (Q31)

El punto de aforo se encuentra ubicado en las coordenadas (N 1217305,8, E 875686,8), la sección transversal es en lecho natural conformada por arenas, es un cauce de caudal alto, el talud de margen izquierda tiene una altura de 2m y el talud de margen derecha tiene una altura de 3m, ambos están cubiertos por vegetación no perenne. La Figura 56 muestra la sección transversal y localización del canal.

Figura 56. Sección transversal y localización estación Río Grande



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5 ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS DURANTE LAS CAMPAÑAS DE AFORO DEL PERÍODO 2014-2016

5.1 ANÁLISIS DE DATOS DE CAMPAÑAS DE AFORO

De acuerdo con la metodología y a la definición de los sitios y/o puntos de medición descritos en el capítulo 4, a continuación se presentan, desde la Tabla 6 hasta Tabla 18, los resultados obtenidos en las campañas de aforo realizadas durante los años 2014, 2015 y 2016, de la fase V del proyecto. En estas tablas se presentan las siguientes variables correspondientes a cada estación de aforo: Caudal total (QT), Área mojada (AT), Ancho superficial (B), Profundidad media (HPROM), Velocidad promedio (VAFORO), Perímetro mojado (PM), Radio hidráulico (RH) y error de estimación del caudal (ΔQ)

Los caudales marcados con (*) fueron estimados mediante la medición de algunas profundidades de flujo en la sección de aforo, esto debido a condiciones climáticas adversas durante la campaña. Asumiendo continuidad de la forma de la sección transversal entre campañas, se puede tener una relación de la profundidad de flujo vs caudal (H vs Q) al utilizar la ecuación de Manning y considerar constantes los valores de la pendiente friccional (S) y el número de Manning (n) entre campañas. Al considerar una sección estable es posible obtener parámetros tales como el área (A) y el radio hidráulico (RH), a partir de medidas de altura en puntos específicos.

De la Figura 57 a la Figura 69 se muestran las variaciones del caudal en el Río Aburrá Medellín en cada sitio aforado durante cada campaña y sus quebradas afluentes (variación espacial).

Tabla 6. Resultados de los aforos campaña 1 (15 de Octubre de 2014)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

San Miguel 0.540 0.751 3.000 0.250 0.719 3.549 0.212 0.016

Primavera 1.721 1.659 6.900 0.240 1.037 6.989 0.237 0.039

Ancón Sur 3.314 4.079 10.500 0.388 0.812 10.545 0.387 0.045

Antes de San Fernando** - - - - - - - -

Después de San Fernando

14.553 13.748 20.000 0.687 1.059 20.031 0.686 0.129

Aula Ambiental 19.552 18.158 36.000 0.504 1.077 36.722 0.494 0.202

Puente Machado* 29.575 - - - - - - -

Ancón Norte* 33.740 - - - - - - -

(*) La estimación del caudal se realizó mediante la medición de profundidades de flujo (**) No se realizó la medida debido a la existencia de obras en la sección transversal



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Figura 57. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 15 de octubre de 2014

En la campaña del 15 de octubre de 2014 se observa un aumento del caudal hacia aguas abajo, correspondiente con el aumento del área de drenaje de la cuenca en esta dirección. En esta campaña no fue posible realizar el aforo en la sección Antes de San Fernando, debido a la existencia de obras de reparación de la canalización del río, las cuales impedían la toma de datos. En esta campaña, se observa un incremento de caudal mayor aguas abajo de la estación Ancón Sur, esto es debido a que en horas de la tarde se presentó un evento de precipitación considerable, el cual impidió al mismo tiempo, la toma de datos en las estaciones Puente Machado y Ancón Norte, teniendo en cuenta los registros suministrados por el SIATA, este evento tuvo una duración de 3 horas desde las 12:30 m hasta las 3:30 pm, presentando una intensidad máxima de 180 mm/h a la 1:45 pm en la estación Santa Elena, y una precipitación acumulada máxima de 16.8 mm en la estación Instituto Pedro Justo Berrio.

Tabla 7. Resultados de los aforos campaña 2 (22 de octubre de 2014)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

San Miguel 0.521 0.706 3.250 0.217 0.739 3.624 0.195 0.017

Ancón Sur 3.752 5.360 10.740 0.499 0.700 10.944 0.490 0.038

Antes de San Fernando** - - - - - - - -


8.021 13.908 20.000 0.695 0.577 20.055 0.693 0.080

Aula Ambiental 14.701 16.063 36.000 0.446 0.915 36.235 0.443 0.173

Puente Acevedo 23.748 28.695 40.660 0.706 0.828 40.964 0.701 0.208

Puente Machado 26.838 32.963 28.300 1.165 0.814 28.856 1.142 0.169

Ancón Norte 27.409 30.530 23.430 1.303 0.898 24.387 1.252 0.151

Quebrada La Miel 0.679 0.724 3.400 0.213 0.938 3.833 0.189 0.023

Quebrada La Valeria 0.187 0.303 1.500 0.202 0.619 1.902 0.159 0.006

(**) No se realizó la medida debido a la existencia de obras en la sección transversal



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Figura 58. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 22 de octubre de 2014

En la campaña del 22 de octubre de 2014 se observa un aumento del caudal hacia aguas abajo, correspondiente con el aumento del área de drenaje de la cuenca en esta dirección. En esta campaña nuevamente no fue posible realizar el aforo en la sección Antes de San Fernando, debido a la existencia de obras de reparación de la canalización del río, las cuales impedían la toma de datos. En esta campaña, se observa como la diferencia de caudal entre las estaciones Puente Acevedo, Puente Machado y Ancón Norte es pequeña, esto es debido a que en horas de la tarde cuando se realizaron las mediciones en Puente Acevedo, se presentó un evento de precipitación, incrementando de manera considerable los caudales en esta estación. Según los registros suministrados por el SIATA, este evento tuvo una duración de 5 horas desde la 1:00 pm hasta las 6:00 pm, presentando una intensidad máxima de 160 mm/h a las 2:30 pm en la estación Escuela rural El Boquerón, y una precipitación acumulada máxima de 23.6 mm en la misma estación.

Tabla 8. Resultados delos aforos campaña 3 (5 de noviembre de 2014)

ESTACIÓN QT [M3/S] AT [M

2] B [M] HPROM [M] VAFORO [M/S] PM [M] RH [M] ±ΔQ [M

3/S]

Q. Doña María 1.308 1.847 8.400 0.220 0.708 8.522 0.217 0.037

Q. Altavista 0.253 0.508 7.000 0.073 0.498 7.069 0.072 0.017

Q. La Hueso 0.363 0.440 1.900 0.232 0.823 2.175 0.202 0.010

Q. La Picacha 0.152 0.162 1.000 0.162 0.936 2.640 0.061 0.005

Q. La García 2.985 3.578 10.500 0.341 0.834 10.688 0.335 0.050

Q. Santa Elena 2.053 2.342 9.000 0.260 0.877 9.261 0.253 0.045

Q. La Iguaná 2.658 1.986 8.550 0.232 1.338 10.108 0.196 0.074

Q. La Rosa 0.373 0.430 3.000 0.143 0.868 3.055 0.141 0.016

Q. La Madera 0.394 0.628 2.800 0.224 0.627 3.025 0.208 0.012

Q. El Hato 0.780 0.955 2.630 0.363 0.817 3.162 0.302 0.019

Q. La Señorita 0.097 0.261 2.250 0.116 0.374 2.434 0.107 0.005

Q. El Tabano 0.015 0.050 0.750 0.067 0.304 0.789 0.063 0.001

Q. El Matadero* 0.015 - - - - - - -

Q. La López 0.131 0.311 1.750 0.178 0.422 2.104 0.148 0.005

(*) Esta medición se realizó mediante aforo volumétrico



57

Figura 59. Variación del caudal en las corrientes afluentes al río Aburrá – Medellín. Campaña del aforo del 5 de noviembre de 2014

En la campaña del 5 de noviembre de 2014 se observa como en las quebradas aforadas se presentan los mayores caudales en la Doña María, La Santa Elena, La Iguaná y la García, siendo en todas estas mayor a 1.0 m3/s, este hecho puede ser explicado principalmente debido a que son las cuencas de mayor tamaño, adicionalmente en estas también se cuenta con una cantidad considerable de descargas de aguas residuales.

Tabla 9. Resultados de los aforos campaña 4 (12 de noviembre de 2014)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

San Miguel 1.167 1.041 3.500 0.297 1.121 4.053 0.257 0.023

Ancón Sur 7.054 6.003 10.740 0.559 1.175 11.342 0.529 0.072

Antes de San Fernando 15.321 10.054 20.000 0.503 1.524 20.750 0.485 0.150


13.106 14.525 20.000 0.726 0.902 21.273 0.683 0.108

Aula Ambiental* 16.481 - - - - - - -

Puente Acevedo 92.600 57.180 42.000 1.361 1.619 43.824 1.305 1.305

Puente Machado 156.660 62.003 29.750 2.084 2.527 31.574 1.964 1.503

Ancón Norte 29.450 44.532 23.000 1.936 0.661 26.334 1.691 0.156

Quebrada La Grande 0.209 0.618 5.560 0.111 0.339 3.030 0.204 0.005

Quebrada La Doctora 0.357 0.515 2.900 0.178 0.692 3.087 0.167 0.010

(*) La estimación del caudal se realizó mediante la medición de profundidades de flujo



58

Figura 60. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 12 de noviembre de 2014

En la campaña del 12 de noviembre de 2014 se observan dos particularidades en las medidas de caudal a lo largo del río, entre la estación Antes de San Fernando y Después de San Fernando se observa la disminución del caudal aforado a pesar del aumento del área de drenaje de la cuenca, este hecho es explicable debido a la presencia de obras en el cauce del río entre estas dos estaciones, las cuales generan represamientos en algunas zonas y al mismo tiempo se observa el uso de agua para labores en las obras. En las estaciones Puente Acevedo y Puente Machado se observa un gran incremento del caudal, esto es debido a que al momento de finalizar la medición en Aula Ambiental se observó el paso de una creciente debido a eventos de precipitación presentados a lo largo del día, esta creciente fue registrada por lo tanto en las estaciones de Puente Acevedo y Puente Machado, sin embargo al momento de realizar la medición de caudal en Ancón Norte, se observa como ésta aún no había llegado a este punto aguas abajo, por lo tanto el caudal aforado es menor al medido inmediatamente aguas arriba en la estación Puente Machado.

Tabla 10. Resultados de los aforos campaña 5 (24 de febrero de 2015)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

San Miguel 0.329 0.456 2.500 0.182 0.722 2.835 0.161 0.021

Primavera 1.081 1.031 5.770 0.179 1.048 5.903 0.175 0.057

Ancón Sur 2.547 4.093 11.850 0.345 0.622 12.061 0.339 0.073



9.540 11.580 20.000 0.579 0.824 21.065 0.550 0.172

Aula Ambiental 10.131 11.803 35.100 0.336 0.858 35.171 0.336 0.312

Puente Machado 18.385 26.020 25.100 1.037 0.707 25.841 1.007 0.202

Ancón Norte 19.040 30.891 22.300 1.385 0.616 24.738 1.249 0.164

Papelsa 23.454 37.894 32.150 1.179 0.619 33.068 1.146 0.197



59

Figura 61. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 24 de febrero de 2015

Para la campaña del 24 de febrero de 2015, se observa un aumento del caudal hacia aguas abajo, coherente con el aumento del área de drenaje. Entre las estaciones Antes de San Fernando y Después de san Fernando, Aula Ambiental y Machado, y Ancón Norte y Papelsa se observa un gran incremento del caudal, esto puede ser explicado debido a diferentes causas como las descargas del sistema de alcantarillado o las descargas de los afluentes en estos tramos, los cuales pueden presentar caudales altos al momento de realización de la campaña de aforo.

Tabla 11. Resultados de los aforos campaña 6 (11 de marzo de 2015)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

San Miguel 0.341 0.606 3.000 0.202 0.563 3.371 0.180 0.018

Ancón Sur 1.863 3.390 13.500 0.251 0.550 13.913 0.244 0.075



7.605 10.940 20.000 0.547 0.695 20.845 0.525 0.137

Aula Ambiental 10.366 13.595 35.000 0.388 0.762 35.356 0.385 0.241

Puente Acevedo 13.465 23.967 37.700 0.636 0.562 37.932 0.632 0.200

Puente Machado 14.117 21.161 23.800 0.889 0.667 24.555 0.862 0.157

Ancón Norte 13.070 26.375 21.100 1.250 0.496 23.226 1.136 0.124

Q La Mina 0.093 0.075 1.200 0.063 1.238 1.232 0.061 0.014

Q La Presidenta 0.074 0.098 1.400 0.070 0.761 1.423 0.069 0.009



60

Figura 62. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 11 de marzo del 2015

Durante la campaña de aforo del 11 de marzo de 2015, se observa un aumento del caudal hacia aguas abajo, coherente con el aumento del área de drenaje, sin embargo, entre las estaciones Puente Machado y Ancón Norte se observó una disminución del caudal, la cual no es coherente con el aumento del área de drenaje. Este comportamiento puede ser explicado debido a los eventos de precipitación existentes en la madrugada del día de realización del aforo, para este día el reporte oficial del SIATA reporta lo siguiente.

“Este día se registraron lluvias de corta duración durante la noche en el municipio de Barbosa luego se propagaron a Girardota y Copacabana dejando bajos acumulados y finalizando la noche iniciaron lluvias sobre Santa Elena y Envigado, el mayor acumulado fue de 4.8mm.”

Teniendo en cuenta este pequeño evento de precipitación, es posible que al momento de realizar el aforo en la estación Puente Machado, se haya registrado un incremento leve de caudal el cual aún no se había presentado en la estación Ancón Norte. Otra posible explicación puede ser que entre las estaciones Puente Machado y Ancón Norte, se haya registrado la curva de descenso del incremento de caudal producto del evento de precipitación, razón por la cual el caudal es levemente mayor en Puente Machado respecto a Ancón Norte.



61

Tabla 12. Resultados de los aforos campaña 7 (8 de abril de 2015)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

Q. La Iguaná 2.143 1.262 8.700 0.145 1.698 8.751 0.144 0.13

Q. Ana Díaz 0.317 0.251 1.450 0.173 1.263 1.593 0.157 0.02

Q. La Hueso 0.268 0.179 1.000 0.179 1.496 1.194 0.150 0.02

Q. La Hueso (punto de muestreo)**

0.584 - - - - - - -

Q. Doña María 5.466 6.166 12.900 0.478 0.887 13.432 0.459 0.12

Q. Santa Elena* 6.877 - - - - - - -

Q. Altavista 0.679 0.938 8.880 0.106 0.724 9.059 0.104 0.07

Q. La Picacha 0.230 0.140 0.800 0.170 1.670 1.050 0.130 0.01

Q. La Rosa 0.305 0.361 3.150 0.115 0.844 3.193 0.113 0.03

Q. La Madera 0.479 0.851 4.600 0.185 0.563 4.814 0.177 0.02

Q. El Hato 2.719 2.299 5.810 0.396 1.183 6.167 0.373 0.09

Q. La Señorita 0.111 0.244 3.600 0.068 0.455 3.741 0.065 0.01

Q. La García 4.247 4.220 11.000 0.384 1.006 11.153 0.378 0.11

Q. El Chuscal 0.859 1.160 4.500 0.258 0.740 4.697 0.247 0.03

Q. Rodas 0.430 0.708 4.000 0.177 0.608 4.252 0.167 0.02

Q. El Salado 1.473 2.113 5.500 0.384 0.697 5.940 0.356 0.05

(*) La estimación del caudal se realizó mediante la medición de profundidades de flujo (**) La estimación del caudal se hizo como la suma de los caudales de las quebradas La Hueso y Ana Díaz

Figura 63. Variación del caudal en las corrientes afluentes al río Aburrá – Medellín. Campaña del aforo del 8 de abril de 2015

Para esta campaña se observa que los mayores caudales se presentan en las quebradas Santa Elena, Doña María, La García, El Hato y La Iguaná, lo cual es coherente teniendo en cuenta que estas representan las cuencas de mayor área. Para esta campaña, el caudal en el punto de muestreo en la quebrada La Hueso no fue posible de aforar debido al represamiento de las aguas por obras de reparación de la canalización, por lo tanto y debido a su cercanía al punto de confluencia con la quebrada Ana Díaz, se realizó el aforo de ambas quebradas antes de la confluencia y la suma de estos es el caudal en la sección de muestreo. En la quebrada Santa Elena no fue posible realizar el aforo debido a eventos de lluvia, los cuales generaron un aumento del caudal de tal manera que era peligroso el aforo en el punto de muestreo, por lo



62

tanto se toma una altura y se estima el caudal como se ha explicado en campañas anteriores. Durante esta campaña, se presentaron lluvias a lo largo de la mañana en todo el Valle de Aburrá, por lo tanto si se comparan los caudales de esta campaña con aquellos de la realizada el día 5 de noviembre de 2014, se observa que estos son mayores. El reporte del SIATA respecto al evento de precipitación presentado esta fecha es el siguiente.

“Este día se registraron lluvias prolongadas desde la madrugada hasta las primeras horas de la mañana los acumulados alcanzaron los 15mm en todas las estaciones de lluvia, lograron superar los 40mm las estaciones de Sabaneta y en una de las estaciones de La Estrella.”

Teniendo en cuenta el reporte del SIATA se explica la gran diferencia de caudal medida entre las campañas de monitoreo de quebradas del 5 de noviembre de 2014 y el 8 de abril de 2015.

Tabla 13. Resultados de los aforos campaña 8 (6 de Mayo de 2015)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

San Miguel 0.237 0.395 2.500 0.158 0.600 2.744 0.144 0.017

Ancón Sur 2.220 3.264 12.000 0.272 0.680 12.320 0.265 0.080


Después de San Fernando 6.706 11.550 20.000 0.578 0.581 21.101 0.547 0.117

Aula Ambiental 11.543 13.718 35.500 0.386 0.841 35.584 0.386 0.258

Puente Acevedo 15.122 26.618 38.380 0.694 0.568 38.573 0.690 0.203

Puente Machado 15.601 24.288 24.850 0.977 0.642 25.568 0.950 0.169

Ancón Norte 14.130 28.723 20.750 1.384 0.492 23.370 1.229 0.127

Descarga interceptor oriental

1.403 1.952 7.500 0.260 0.719 7.640 0.255 0.051

Figura 64. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 6 de mayo del 2015

Durante la campaña de aforo del 6 de mayo del 2015, se observa un aumento del caudal hacia aguas abajo, coherente con el aumento del área de drenaje, sin embargo, en las estaciones Puente Acevedo y Puente Machado se observó un caudal aforado mayor que aquel



63

correspondiente a la estación Ancón Norte, la cual no coincide con el aumento del área de drenaje. Este comportamiento puede ser explicado debido a la hora de realización de los aforos en cada estación, mientras que la estación Ancón Norte se aforo alrededor de las 7 a.m, las estaciones de Puente Acevedo y Puente Machado fueron aforadas a las 11 a.m y 9 a.m, horas en las cuales se pueden apreciar mayores descargas del sistema de alcantarillado sobre el río Aburrá – Medellín.

Tabla 14. Resultados de los aforos campaña 9 (15 de Julio de 2015)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

San Miguel 0.412 0.585 3.000 0.195 0.705 6.459 0.090 0.038

Primavera 1.644 1.482 6.800 0.218 1.109 7.010 0.211 0.074

Ancón Sur 3.006 3.750 12.000 0.313 0.802 12.554 0.299 0.096



7.618 10.424 19.500 0.535 0.731 19.952 0.522 0.141

Aula Ambiental 12.013 13.422 34.490 0.389 0.895 34.616 0.388 0.274

Puente Machado 19.597 27.570 27.700 0.995 0.711 28.319 0.974 0.181

Ancón Norte 29.711 36.250 22.600 1.604 0.820 25.360 1.429 0.198

Papelsa 59.369 63.495 33.000 1.924 0.935 35.447 1.791 0.358

Figura 65. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 15 de julio del 2015

En la campaña del 15 de julio de 2015 se observa un aumento del caudal hacia aguas abajo, correspondiente con el aumento del área de drenaje de la cuenca en esta dirección. En esta campaña se presenta un gran incremento de caudal entres las estaciones Ancón Norte y Papelsa, este incremento es explicable debido a las horas de realización de los aforos. La estación Papelsa se aforo a las 8:30 a.m, mientras que el aforo en Ancón Norte se realizó a las 10:00 a.m, por lo tanto puede esperarse que en Papelsa se midieran las descargas de aguas residuales de las primeras horas de la mañana, tanto de Medellín como de Girardota y Copacabana. Otra posible explicación de este incremento, puede ser el caudal descargado por la central hidroeléctrica Tasajera.



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Tabla 15. Resultados de los aforos campaña 10 (5 de Agosto de 2015)

Figura 66. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 5 de agosto del 2015

En la campaña de aforo del 5 de agosto del 2015, se observa un aumento del caudal hacia aguas abajo, coherente con el aumento del área de drenaje, sin embargo, en la estación Puente Machado se observó un caudal aforado mayor que aquel correspondiente a la estación Ancón Norte, la cual no es coherente con el aumento del área de drenaje. Este comportamiento puede ser explicado debido a la hora de realización de los aforos en cada estación, mientras que la estación Ancón Norte se aforo alrededor de las 6:30 a.m, la estación Puente Machado se aforo alrededor de las 9:00 a.m, hora en la cual se pueden apreciar mayores descargas del sistema de alcantarillado sobre el río Aburrá – Medellín.

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

San Miguel 0.296 0.444 3.100 0.143 0.667 3.423 0.130 0.022

Ancón Sur 1.820 3.460 13.500 0.256 0.526 13.990 0.247 0.074



6.148 10.633 19.250 0.552 0.578 20.228 0.526 0.114

Aula Ambiental 10.726 12.708 35.200 0.361 0.844 35.338 0.360 0.254

Puente Acevedo 11.865 30.530 37.800 0.808 0.389 38.343 0.796 0.151

Puente Machado 13.781 20.812 17.100 1.217 0.662 18.322 1.136 0.123

Ancón Norte 12.908 27.432 21.100 1.300 0.471 23.165 1.184 0.108

Quebrada La Jabalcona 0.050 0.169 3.600 0.047 0.297 3.663 0.046 0.010

Quebrada La Ayurá 0.294 2.085 6.400 0.326 0.141 6.848 0.304 0.011



65

Tabla 16. Resultados de los aforos campaña 11 (2 de Septiembre de 2015)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

Q. Doña María 0.628 3.653 10.300 0.355 0.172 10.580 0.345 0.019

Q. La Aguacatala 0.046 0.070 0.500 0.140 0.659 0.753 0.093 0.006

Q. Altavista 0.325 0.588 8.800 0.067 0.554 8.878 0.066 0.047

Q. La Picacha 0.104 0.099 0.700 0.141 1.053 0.889 0.111 0.010

Q. Ana Díaz 0.280 0.376 1.550 0.242 0.746 2.523 0.149 0.018

Q. La Hueso 0.143 0.301 1.580 0.191 0.476 1.762 0.171 0.010

Q. La Hueso (punto de muestreo)**

0.424 - - - - - - -

Q. La Iguaná 0.550 0.610 7.000 0.090 0.890 7.010 0.090 0.050

Q. Santa Elena* 1.200 - - - - - - -

Q. La Rosa 0.348 0.415 3.000 0.138 0.838 3.053 0.136 0.022

Q. La Seca 0.320 0.142 0.780 0.183 2.248 1.114 0.128 0.021

Q. La Madera 0.297 0.446 1.600 0.279 0.665 1.951 0.229 0.017

Q. El Hato 0.194 0.448 2.800 0.160 0.433 2.972 0.151 0.014

Q. La Señorita 0.078 0.244 2.650 0.092 0.321 2.784 0.088 0.008

Q. La García 1.309 3.269 11.800 0.277 0.401 12.264 0.267 0.036

Q. Piedras Blancas 0.093 0.432 3.440 0.126 0.215 3.729 0.116 0.009

(*) La estimación del caudal se realizó mediante la medición de profundidades de flujo (**) La estimación del caudal se hizo como la suma de los caudales de las quebradas La Hueso y Ana Díaz

Figura 67. Variación del caudal en las corrientes afluentes al río Aburrá – Medellín. Campaña del aforo del 9 de septiembre de 2015

Para esta campaña se observa que los mayores caudales se presentan en las quebradas La García, Santa Elena, Doña María, La Iguaná y La Hueso, lo cual es coherente teniendo en cuenta que estas representan cuencas de grandes áreas. Para esta campaña, el caudal en el punto de muestreo en la quebrada La Hueso no fue posible de aforar debido al represamiento de las aguas por obras de reparación de la canalización, por lo tanto y debido a su cercanía al punto de confluencia con la quebrada Ana Díaz, se realizó el aforo de ambas quebradas antes de la confluencia y la suma de estos es el caudal en la sección de muestreo. En la quebrada Santa Elena no fue posible realizar el aforo debido el estado del punto de muestreo, el cual no



66

hace seguro el ingreso del personal de aforo, por lo tanto se toma una altura y se estima el caudal como se ha explicado en campañas anteriores.

Tabla 17. Resultados de los aforos campaña 12 (23 de septiembre de 2015)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

San Miguel 0.245 0.409 3.000 0.136 0.601 3.239 0.126 0.017

Ancón Sur 2.356 3.734 13.650 0.274 0.631 14.032 0.266 0.089



5.553 10.478 19.350 0.541 0.530 20.178 0.519 0.104

Aula Ambiental 9.058 11.803 34.100 0.346 0.767 34.236 0.345 0.226

Puente Acevedo 10.085 26.520 40.000 0.663 0.380 40.119 0.661 0.144

Puente Machado 10.075 21.790 20.000 1.090 0.462 20.795 1.048 0.097

Ancón Norte 11.643 24.263 20.000 1.213 0.480 22.047 1.100 0.102

Quebrada El Molino 0.179 0.105 2.400 0.044 1.712 2.412 0.043 0.032

Quebrada La Bermejala 0.281 0.513 4.200 0.122 0.547 4.373 0.117 0.024

Figura 68. Variación del caudal a lo largo del río Aburrá – Medellín. Campaña de aforo del 23 de septiembre del 2015

En la campaña del 23 de septiembre de 2015 se observa un aumento del caudal hacia aguas abajo, correspondiente con el aumento del área de drenaje de la cuenca en esta dirección. En esta campaña, se observa que no existe diferencia de caudal entre las estaciones Puente Acevedo y Puente Machado, esto puede ser explicado debido a la cercanía de las estaciones y hora de realización de ambos aforos, ya que la diferencia es de aproximadamente 1 hora razón por la cual para efectos prácticos se pueden registrar los mismo caudales en ambas estaciones, considerando los tiempos de viaje entre estaciones. En esta campaña fueron aforadas las quebradas El Molino y La Bermejala, ambas ubicadas en la zona centro oriental de la ciudad y sobre la margen derecha del río Aburrá – Medellín, ambas presentan caudales pequeños siendo El Molino aquella con un menor aporte.



67

Tabla 18. Resultados de los aforos campaña 13 (25 de febrero de 2016)

ESTACIÓN QT

[M3/S]

AT

[M2]

B [M] HPROM

[M]

VAFORO

[M/S]

PM

[M]

RH

[M]

±ΔQ

[M3/S]

San Miguel - Mañana 0.329 0.880 3.000 0.293 0.374 3.426 0.257 0.016

San Miguel - Tarde 0.348 0.862 2.700 0.319 0.404 3.198 0.270 0.016

Primavera - Mañana 0.721 0.902 5.300 0.170 0.799 5.460 0.165 0.042

Primavera - Tarde 0.747 1.005 5.500 0.183 0.743 5.889 0.171 0.040

Ancón Sur - Mañana 2.055 3.234 12.500 0.259 0.636 12.992 0.249 0.083

Ancón Sur - Tarde 1.698 2.864 11.800 0.243 0.593 12.140 0.236 0.073

Antes de San Fernando - Mañana

2.732 3.021 15.500 0.195 0.905 15.867 0.190 0.143

Antes de San Fernando - Tarde

2.491 2.774 15.700 0.177 0.898 15.895 0.174 0.134

Después de San Fernando 7.033 11.820 21.000 0.563 0.595 21.768 0.543 0.122

Aula Ambiental - Mañana 7.399 11.002 36.450 0.302 0.673 36.890 0.298 0.220

Aula Ambiental - Tarde 7.728 10.875 36.650 0.297 0.711 37.092 0.293 0.241

Puente Acevedo 17.323 26.837 38.210 0.702 0.645 38.608 0.695 0.245

Puente Machado 18.334 25.707 23.970 1.072 0.713 24.403 1.053 0.175

Ancón Norte 20.191 33.745 23.000 1.467 0.598 25.775 1.309 0.161

Papelsa 40.463 47.164 33.500 1.408 0.858 33.983 1.388 0.213

Figura 69. Comparación de resultados entre mediciones en la tarde y la mañana

En la campaña del 15 de julio de 2015 se observa un aumento del caudal hacia aguas abajo, correspondiente con el aumento del área de drenaje de la cuenca en esta dirección. En esta campaña se presenta un gran incremento de caudal entres las estaciones Ancón Norte y Papelsa, este incremento puede ser explicado mediante los aportes de las aguas residuales de los municipios de Girardota y Copacabana, junto con la descarga de Tasajera. Para esta campaña en las estaciones de medición por vadeo, las cuales son San Miguel, Primavera, Ancó Sur, Antes de San Fernando y Aula Ambiental, se realizaron dos mediciones en el día, una correspondiente a horas de la mañana y otra a horas de la tarde. Se observa en la Figura 69 como la diferencia entre ambas mediciones es pequeña en todos los casos, haciendo que sea casi despreciable para efectos prácticos, este hecho es explicable ya que a pesar que se cuentan con descargas de aguas residuales, el régimen natural del río no se vio afectado debido a eventos de lluvia u otro efecto climático, que genere diferencias considerables.



68

5.2 ANÁLISIS DE AFOROS HISTÓRICOS

5.2.1 Diagramas box plot de los caudales históricos aforados en el río Aburrá – Medellín

Durante las fases de la Red de Monitoreo Ambiental en la Cuenca Hidrográfica del Río Aburra – Medellín en jurisdicción del Área Metropolitana, Corantioquia y Cornare, se han realizado múltiples campañas de aforos de caudal líquido a lo largo del cauce principal de la cuenca. Para representar dichos valores de los aforos puntuales realizados, se debe tener en cuenta que la variabilidad de estos responde no solo a la época del año sino a la hora en la que se realiza el aforo, por tal motivo es pertinente aplicar un método de análisis que sea adecuado a la escala de tiempo de muestreo.

El diagrama de Caja y de Bigotes, usualmente llamado Box Plot, es un diagrama que proporciona una visión general de la simetría de la distribución de los datos, también representan algunos parámetros estadísticos como son: el máximo, mínimo y los cuartiles más representativos (generalmente correspondientes a 25, 50 y 75%). Además según la técnica que se use para determinar la amplitud de los “Bigotes” se puede establecer valores atípicos también llamados outliers.

Para la elaboración de los Box Plot se utilizaron los aforos de todas las campañas en las distintas fases del proyecto. En la Tabla 19 se presenta un resumen de las estaciones y el número de aforos con los que se realizó el análisis.

En la Tabla 19, se observa que el número de aforos no es igual, esto debido a que según el tipo de campaña que se realice se determinan las estaciones que son de interés, además se debe resaltar que las estaciones Girardota (E13) y Puente de Guayaquil (E7), son aquellas con el menor número de aforos, 11 y 19 respectivamente. Esto se debe a que en la fase lV del proyecto no se realizaron aforos en dichas estaciones, esta característica de los datos hay que tenerla en cuenta en el momento de interpretar los diagramas, ya que en comparación a otras estaciones la muestra de caudales de estas dos no es tan representativa de la variabilidad de los caudales.

A continuación se presentan los Box Plot de las 12 estaciones que se analizaron.

Tabla 19. Estaciones de medición y cantidad de registros tenidos en cuenta para construir los diagramas Box Plot

ESTACIÓN CORRIENTE NÚMERO DE MEDICIONES

San Miguel Río Aburrá - Medellín 44

Primavera Río Aburrá – Medellín 26

Ancón Sur Río Aburrá – Medellín 54

Antes de San Fernando Río Aburrá – Medellín 31

Después de San Fernando Río Aburrá – Medellín 21

Puente de Guayaquil Río Aburrá – Medellín 19

Aula Ambiental Río Aburrá – Medellín 48

Puente Acevedo Río Aburrá – Medellín 39

Puente Machado Río Aburrá – Medellín 20

Ancón Norte Río Aburrá – Medellín 30

Girardota Río Aburrá – Medellín 11

Papelsa Río Aburrá – Medellín 23



69

Figura 70. Box Plot de los aforos realizados en las estaciones de medición sobre el río Aburrá – Medellín

En la Figura 70 se puede observar que los caudales en las estaciones Después de San Fernando, Puente de Guayaquil, Puente Machado y Papelsa tienen una distribución simétrica. En las estaciones San Miguel, Ancón Sur, Antes de San Fernando, Aula Ambiental, Puente Acevedo y Girardota los caudales tienen una distribución asimétrica positiva, mientras que las estaciones restantes tienen una distribución asimétrica negativa. Este hecho se debe en parte a que no todas las estaciones presentan el mismo número de registros de caudal, ni tampoco en épocas similares, algunas estaciones se miden constantemente en el año, mientras que otras se miden ocasionalmente, siendo más susceptibles los resultados de estas a la época de medición. Un ejemplo claro de esto se presenta en la estación Girardota, de la cual se tiene una aproximadamente una quinta parte de los registros de la estación Ancón Sur, la cual es aquella con mayor número de aforos en todas las fases del proyecto.

Por otra parte se puede observar que utilizando la metodología del rango intercuartil para determinar la amplitud de los bigotes, se encontraron valores atípicos superiores al tercer cuartil en todas las estaciones excepto en las estaciones Ancón Norte y Girardota. La razón de que estos valores atípicos se presenten es que los caudales están afectados no solo por la época del año sino por diversos factores, como pueden ser: eventos de precipitación que incrementan



70

significativamente los caudales y el ciclo diario de estos teniendo en cuenta las descargas de la red sanitaria a lo largo del río.

Figura 71. Box Plot de los caudales en las estaciones de medición a lo largo del río Aburrá – Medellín

La Figura 71 permite hacer un análisis espacial de los Box Plot a lo largo del Río Aburra-Medellín, en el cual se identifica claramente que los caudales aumentan a medida que el área de drenaje de la cuenca hidrográfica aumenta. Particularmente se tiene que en la estación Puente de Guayaquil (E7) hay una disminución en el caudal, este comportamiento anómalo se debe a que 15 de los 19 aforos de caudal se realizaron durante la fase cálida del ENSO (El Niño). Dicho fenómeno genera una disminución en la precipitación en Antioquia, lo que origina que los caudales disminuyan en la cuenca hidrográfica del Río Aburrá Medellín (Veléz, Poveda, & Mesa, 2000).

Teniendo en cuenta los resultados del análisis presentado en la elaboración de los box plot, se extraen para cada estación valores representativos del caudal, estos son aquellos correspondientes al bigote inferior, percentil 25% (Q25%), percentil 50% (Q50%), percentil 75% (Q75%) y bigote superior. Teniendo en cuenta estos valores se puede obtener para los aforos de la presente fase, donde se ubica cada uno de estos valores respeto a los registros.

En la

Tabla 20 y la



71

Tabla 21 se presentan los parámetros de localización de los aforos históricos realizados en el proyecto Red Río y los caudales instantáneos aforados durante la fase V del proyecto en las estaciones localizadas sobre el rio Aburrá - Medellín.



72

Tabla 20. Percentiles representativos del diagrama box-plot de los registros históricos de aforo y caudales en las estaciones del río Aburrá – Medellín en la Fase V – Parte 1

ESTACIÓN BIGOTE INFERIOR

[M3/S]

Q25%

[M3/S]

Q50%

[M3/S]

Q75%

[M3/S]

BIGOTE SUPERIOR

[M3/S]

CAUDAL CAMPAÑA 15/10/2014

[M3/S]


[M3/S]


[M3/S]


[M3/S]


[M3/S]


[M3/S]

San Miguel (E1)

0.12 0.43 0.52 0.80 1.34 0.54 0.52 1.17 0.33 0.34 0.237

Primavera (E2)

0.95 1.29 1.73 2.03 3.14 1.72 - - 1.08 - -

Ancón Sur (E3)

2.17 3.38 4.29 6.48 11.12 3.31 3.75 7.05 2.55 1.86 2.22

Antes de San Fernando (E5)

2.53 5.15 6.10 10.87 19.45 - - 15.32 3.78 3.29 3.30


(E6)

4.54 7.89 10.35 12.69 19.88 14.55 8.02 13.11 9.54 7.61 6.71

Puente de Guayaquil

(E7)

6.31 7.43 8.46 9.59 12.81 - - - - - -

Aula Ambiental

(E8)

3.16 12.36 13.97 19.20 29.47 19.55 14.70 16.48 10.13 10.37 11.54

Puente Acevedo (E9)

3.50 14.07 16.90 23.42 37.45 - 23.75 92.60 - 13.47 15.12

Puente Machado

(E11)

4.40 16.96 21.27 25.34 37.90 29.58 26.84 156.66 18.39 14.12 15.60

Ancón Norte (E12)

4.00 17.75 26.81 29.17 38.15 33.74 27.41 29.45 19.04 13.07 14.13

Girardota (E13)

19.09 28.38 31.39 56.92 76.60 - - - - - -

Papelsa (E16) 21.23 34.31 49.03 61.43 102.10 40.71 - - 23.45 - -



73

Tabla 21. Percentiles representativos del diagrama box-plot de los registros históricos de aforo y caudales en las estaciones del río Aburrá – Medellín en la Fase V – Parte 2

ESTACIÓN BIGOTE INFERIOR

[M3/S]

Q25%

[M3/S]

Q50%

[M3/S]

Q75%

[M3/S]

BIGOTE SUPERIOR

[M3/S]


[M3/S]


[M3/S]


[M3/S]


[M3/S]

San Miguel (E1) 0.12 0.43 0.52 0.80 1.34 0.41 0.27 0.25 0.33 – 0.35

Primavera (E2) 0.95 1.29 1.73 2.03 3.14 1.64 - - 0.72 – 0.75

Ancón Sur (E3) 2.17 3.38 4.29 6.48 11.12 3.01 1.82 2.36 2.06 – 1.70

Antes de San Fernando (E5)

2.53 5.15 6.10 10.87 19.45 3.71 2.51 2.97 2.73 – 2.49

Después de San Fernando (E6)

4.54 7.89 10.35 12.69 19.88 7.62 6.15 5.55 7.03

Puente de Guayaquil (E7)

6.31 7.43 8.46 9.59 12.81 - - - -

Aula Ambiental (E8) 3.16 12.36 13.97 19.20 29.47 12.01 10.73 9.06 7.40 – 7.73

Puente Acevedo (E9) 3.50 14.07 16.90 23.42 37.45 - 11.87 10.09 17.32

Puente Machado (E11)

4.40 16.96 21.27 25.34 37.90 19.60 13.78 10.08 18.33

Ancón Norte (E12) 4.00 17.75 26.81 29.17 38.15 29.71 12.91 11.64 20.19

Girardota (E13) 19.09 28.38 31.39 56.92 76.60 - - - -

Papelsa (E16) 21.23 34.31 49.03 61.43 102.10 59.37 - - 40.46



74

En la campaña del 15 de octubre de 2014 en 6 de las estaciones en las que se realizaron aforos excedieron el percentil 50, es decir que dichos caudales se han excedido menos del 50 % del tiempo según los aforos de caudales instantáneos realizados en las anteriores fases del proyecto, en las dos estaciones restantes que se aforaron ese día se obtuvieron valores inferiores al percentil 50%.

En la campaña que se realizó el día 22 de octubre de 2014 los caudales de las estaciones ubicadas en la zona sur fueron inferiores o iguales al percentil 50 y en las estaciones ubicadas en la zona norte fueron superiores al percentil 50, este particular comportamiento se debe a que en las horas de la mañana se realizaron los aforos en la zona sur, una vez culminada estos, se presentó un evento de precipitación de larga duración lo que incremento los caudales en las estaciones de la zona norte.

Durante la campaña de aforo del día 12 de noviembre de 2014 se presentaron caudales superiores al percentil 75 en 6 de las estaciones aforadas, en las 2 estaciones restantes los caudales fueron superiores al percentil 50. Se debe resaltar que ese día se presentó un evento de precipitación que género una creciente, la cual fue medida en la estación Puente Acevedo y en la estación Puente Machado, en estas dos estaciones se presentaron eventos extremos máximos debido a la creciente ya que superaron la amplitud del bigote superior de cada estación.

Durante la campaña de aforo del día 24 de enero de 2015 se presentaron caudales inferiores al percentil 25 en 6 de las estaciones aforadas (San miguel, Primavera, Ancón Sur, Antes de San Fernando, Aula Ambiental y Papelsa), en las 3 estaciones restantes los caudales fueron inferiores al percentil 50. Por medio de los datos ya mencionados se evidencia que durante la campaña se aforaron caudales bajos comparados con los medidos históricamente en el proyecto.

Por otra parte, en la campaña de aforo del día 11 de marzo de 2015 se presentaron caudales inferiores al percentil 25 en todas las estaciones aforadas, es decir que se presentaron caudales los cuales son excedidos el 75% de las veces según la base de datos de caudales aforados en el proyecto, además se debe resaltar que en ninguna de las campañas se presentaron valores mínimos extremos, es decir que sean inferiores a los bigotes calculados para cada estación de aforo.

En la campaña de aforo del día 6 de mayo de 2015, se presentaron caudales inferiores al percentil 25 en 6 de las 7 estaciones de medición, es decir que estos corresponden a valores que son superados el 75% del veces según la base de datos de aforos históricos del proyecto. En la estación faltante el caudal aforado se ubicó bajo el percentil 50%, es decir que este valor es superado un 50% de las veces.

En la campaña de aforo del día 15 de julio de 2015, se presentaron caudales inferiores al percentil 25 en 5 de las estaciones de medición, 2 presentan datos inferiores al percentil 50, 1 presenta un caudal inferior al percentil 75 y 1 se ubica entre el percentil 75 y el bigote superior.

En la campaña de aforo del día 5 de agosto de 2015, se presentaron caudales inferiores al percentil 25 en todas las estaciones aforadas, es decir que se presentaron caudales los cuales son excedidos el 75% de las veces según la base de datos de caudales aforados en el proyecto,



75

además se debe resaltar que en las estaciones Ancón Sur y Antes de San Fernando, el caudal aforado es un valor mínimo extremo, es decir que es inferior al bigote calculado para estas.

En la campaña de aforo del día 23 de septiembre de 2015, se presentaron caudales inferiores al percentil 25 en todas las estaciones aforadas, es decir que se presentaron caudales los cuales son excedidos el 75% de las veces según la base de datos de caudales aforados en el proyecto.

En la campaña del 25 de febrero de 2016, se observa que de las estaciones monitoreadas 6 presentan caudales inferiores al percentil 25, he incluso de estas se tiene que 3 (Primavera, Ancón Sur y Antes de San Fernando) presentan valores por debajo al bigote inferior, representando valores mínimos extremos. Las 4 estaciones restantes, presenta 3 con valores inferiores al percentil 50, y una del percentil 75.

5.2.2 Funciones de distribución de probabilidad (fdp) y régimen de caudales

Con el fin de determinar el régimen de caudales (caudales altos, medios y bajos) para cada una de las estaciones de medición sobre el río Aburrá – Medellín, se tienen en cuenta los registros históricos de aforo de todas fases.

Utilizando los registros históricos de aforos en las anteriores fases del proyecto, se le ajusta una fdp (función de distribución de probabilidad) en cada una de las estaciones de medición, de esta manera se pueden determinar caudales para distintas probabilidades de excedencia y se podrán definir los límites que delimitan los caudales como altos medios y bajos. Las fdp consideradas en este análisis son la Normal, Lognormal de 3 parámetros, Gumbel y LogGumbel, para verificar la bondad de ajuste de cada una de estas a los registros de aforos se utiliza la prueba de Smirnov – Kolmogorov.

En la Tabla 22 se detalla para cada estación de medición sobre el río Aburrá – Medellín la fdp que presentaba el mejor ajuste de los registros de caudales.

Tabla 22. fdp con el mejor ajuste para cada una de las estaciones sobre las estaciones de medición del río Aburrá - Medellín

ESTACIÓN FDP MEJOR AJUSTE

San Miguel (E1) LogGumbel

Primavera (E2) LogNormal 3 parámetros

Ancón Sur (E3) Gumbel

Antes de San Fernando (E5) LogGumbel

Después de San Fernando (E6) Gumbel

Puente de Guayaquil (E7) LogNormal 3 parámetros

Aula Ambiental (E8) LogGumbel

Puente Acevedo (E9) LogNormal 3 parámetros

Puente Machado (E11) Lognormal 3 parámetros

Ancón Norte (E12) Normal

Girardota (E13) LogGumbel

Papelsa (E16) LogGumbel

De la Tabla 22 se observa como 9 de las 12 estaciones de medición sobre el río se ajustan mediante fdp de tipo logarítmico, otro aspecto importante es que la única que se ajusta mediante una fdp normal es Ancón Norte.



76

De la Figura 72 a la Figura 83 se presentan los gráficos de ajuste de las fdp en cada una de las estaciones, junto con los datos de aforos históricos.

Figura 72. fdp de mejor ajuste en la estación San Miguel

Figura 73. fdp de mejor ajuste en la estación Primavera

Figura 74. fdp de mejor ajuste en la estación Ancón Sur



77

Figura 75. fdp de mejor ajuste en la estación Antes de San Fernando

Figura 76. fdp de mejor ajuste en la estación Después de San Fernando

Figura 77. fdp de mejor ajuste en la estación Puente de Guayaquil



78

Figura 78. fdp de mejor ajuste en la estación Aula Ambiental

Figura 79. fdp de mejor ajuste en la estación Puente Acevedo

Figura 80. fdp de mejor ajuste en la estación Puente Machado



79

Figura 81. fdp de mejor ajuste en la estación Ancón Norte

Figura 82. fdp de mejor ajuste en la estación Girardota

Figura 83. fdp de mejor ajuste en la estación Girardota

Teniendo en cuenta los resultados de ajuste de las fdp, se definirán los caudales correspondientes a las probabilidades de excedencia del 33% y el 66%, los cuales definirán los límites de régimen de aguas bajas, medias y altas. Se considerará que aquellos datos de caudal inferiores al correspondiente a una probabilidad de 33% serán considerados como régimen de aguas bajas, aquellos superiores al correspondiente a una probabilidad del 66% serán considerados como régimen de aguas altas y aquellos entre estos dos valores serán considerados como régimen de aguas medias.



80

En la Tabla 23 se presenta para cada estación el rango de caudales para cada régimen de aguas.

Tabla 23. Rango de caudales para cada régimen y estación de medición

ESTACIÓN RÉGIMEN AGUAS BAJAS

RÉGIMEN AGUAS MEDIAS

RÉGIMEN AGUAS ALTAS

San Miguel (E1) Q < 0.44 m3/s 0.44 m

3/s ≤ Q ≤ 0.67 m

3/s Q > 0.67 m

3/s

Primavera (E2) Q < 1.47 m3/s 1.47 m

3/s ≤ Q ≤ 1.96 m

3/s Q > 1.96 m

3/s

Ancón Sur (E3) Q < 3.79 m3/s 3.79 m

3/s ≤ Q ≤ 6.22 m

3/s Q > 6.22 m

3/s

Antes de San Fernando (E5) Q < 5.60 m3/s 5.60 m

3/s ≤ Q ≤ 8.96 m

3/s Q > 8.96 m

3/s

Después de San Fernando (E6) Q < 8.17 m3/s 8.17 m

3/s ≤ Q ≤ 11.64 m

3/s Q > 11.64 m

3/s

Puente de Guayaquil (E7) Q < 7.68 m3/s 7.68 m

3/s ≤ Q ≤ 9.68 m

3/s Q > 9.68 m

3/s

Aula Ambiental (E8) Q < 12.11 m3/s 12.11 m

3/s ≤ Q ≤ 16.70 m

3/s Q > 16.70 m

3/s

Puente Acevedo (E9) Q < 14.87 m3/s 14.87 m

3/s ≤ Q ≤ 21.70 m

3/s Q > 21.70 m

3/s

Puente Machado (E11) Q < 16.51 m3/s 16.51 m

3/s ≤ Q ≤ 25.88 m

3/s Q > 25.88 m

3/s

Ancón Norte (E12) Q < 20.09 m3/s 20.09 m

3/s ≤ Q ≤ 27.29 m

3/s Q > 27.29 m

3/s

Girardota (E13) Q < 29.06 m3/s 29.06 m

3/s ≤ Q ≤ 41.62 m

3/s Q > 41.62 m

3/s

Papelsa (E16) Q < 33.83 m3/s 33.83 m

3/s ≤ Q ≤ 50.13 m

3/s Q > 50.13 m

3/s

Teniendo en cuenta los datos presentados en la Tabla 23 se clasifican los caudales de la actual fase según el régimen. En la Tabla 24 se presentan estos resultados.

Tabla 24. Régimen de caudales de los aforos realizados en la presente fase

SAN MIGUEL

FECHA CAUDAL [M3/S] RÉGIMEN AGUAS

15 de octubre de 2014 0.54 aguas medias


12 de noviembre de 2014 1.17 aguas altas

24 de febrero de 2015 0.33 aguas bajas

11 de marzo de 2015 0.34 aguas bajas

6 de abril de 2015 0.24 aguas bajas

15 de julio de 2015 0.41 aguas bajas

5 de agosto de 2015 0.30 aguas bajas

23 de septiembre de 2015 0.25 aguas bajas



Primavera



22 de octubre de 2014 - -

12 de noviembre de 2014 - -


11 de marzo de 2015 - -

6 de abril de 2015 - -

15 de julio de 2015 1.64 aguas medias



Ancón Sur


15 de octubre de 2014 3.31 aguas bajas





81

Ancón Sur










Antes de San Fernando















15 de octubre de 2014 14.55 aguas altas



24 de febrero de 2015 9.54 aguas medias







Aula Ambiental




12 de noviembre de 2014 16.48 aguas medias









Puente Acevedo





24 de febrero de 2015 - -


6 de abril de 2015 15.12 aguas medias






82

Puente Machado








15 de julio de 2015 19.6 aguas medias




Ancón Norte








15 de julio de 2015 29.71 aguas altas




Papelsa




12 de noviembre de 2014 - -


11 de marzo de 2015 - -

6 de abril de 2015 - -

15 de julio de 2015 59.37 aguas altas


5.2.3 Verificación de los perfiles de velocidad de las campañas históricas

Con el objetivo de revisar los aforos se verificaron los perfiles de velocidad estimados a partir de los aforos históricos realizados en Red Rio, se seleccionaron los aforos históricos en los cuales por lo menos una sección transversal tenía una profundidad mayor o igual a 0.7 metros, una vez seleccionados los aforos de cada sección que cumplen la condición anterior se verifica si dichos aforos cumplen la ley universal de distribución de velocidades de Pradtl-von Karman, la cual se ilustra en la siguiente ecuación.

(7)

Esta ley explica que el perfil de velocidad en una vertical de una sección de aforo tiene una distribución logarítmica que depende de la profundidad de la sección. Para superficies rugosas se determinó que el valor y0 depende de la altura de rugosidad k de la siguiente forma.

(8)



83

Donde m es una constante la cual se determinó experimentalmente como 1/30. Al sustituir el valor de y0 en la ecuación inicial se encuentra la distribución de velocidades para superficies rugosas.

(9)

Donde Vf representa la velocidad de fricción, “y” la profundidad de la sección y k es el valor de la rugosidad de la sección el cual se puede relacionar con el diámetro del 50% de la curva granulométrica D50.

Para realizar la verificación de los perfiles de velocidad se tiene en cuenta que en las secciones que tienen más de 0.7 metros de profundidad se realizan tres mediciones de velocidad a 0.2y, 0.6y, y 0.8y tomando como cero la superficie del agua, con las velocidades a 0.2y y 0.8y la ecuación anterior se puede particularizar y se obtienen las siguientes las ecuaciones.

(10)

(11)

Donde, V0.2 y V0.8 corresponden a las velocidades a distancias de 0.8y y 0.2y del fondo.

Dividiendo estas ecuaciones y realizando la sustitución , se obtiene la siguiente ecuación en donde se estima el valor de k.

(12)

Por otra parte, Chow, Maidment y Mays en 1994 determinaron que la velocidad media en una sección de aforo se localiza a 0.4y del fondo de la sección, para verificar esta aseveración se ajustaron perfiles logarítmicos a las velocidades aforadas históricamente y se calculó la velocidad media y la profundidad a la que se presenta ésta a partir de los ajustes realizados.

En la Tabla 25 se presentan los parámetros estimados para las estaciones de medición, durante las distintas fases del proyecto, mediante los cuales se realizará la verificación mencionada.

Tabla 25. Parámetros para verificar la ley universal de distribución de velocidades de Pradtl-von Karman

ESTACIÓN FASE DÍA MES AÑO VF [M/S] SF PROFUNDIDAD DE LA VELOCIDAD MEDIA

San Miguel 4 21 11 2012 0.059 0.0018 0.414

Primavera 4 10 10 2012 0.082 0.0037 0.405

Ancón Sur 4 10 10 2012 0.097 0.0017 0.380

4 24 10 2012 0.167 0.0048 0.380



84

ESTACIÓN FASE DÍA MES AÑO VF [M/S] SF PROFUNDIDAD DE LA VELOCIDAD MEDIA

4 24 7 2013 0.054 0.0006 0.386

4 14 8 2013 0.080 0.0012 0.380

4 22 5 2014 0.049 0.0004 0.380

4 22 5 2014 0.022 0.0001 0.379

4 22 5 2014 0.049 0.0004 0.380

Antes de San Fernando 4 19 2 2014 0.072 0.0011 0.386

Después de San Fernando 4 24 10 2012 0.093 0.0016 0.379

4 14 11 2012 0.066 0.0009 0.380

4 24 7 2013 0.038 0.0003 0.379

4 24 7 2013 0.047 0.0004 0.376

5 15 10 2014 0.036 0.0002 0.376

5 22 10 2014 0.067 0.0007 0.381

Aula Ambiental 4 17 4 2013 0.073 0.0013 0.387

4 22 5 2014 0.077 0.0011 0.384

4 12 6 2014 0.121 0.0023 0.375

5 22 10 2014 0.091 0.0019 0.377

Puente Acevedo 4 27 2 2013 0.051 0.0004 0.382

4 27 2 2013 0.068 0.0008 0.378

4 19 6 2013 0.092 0.0010 0.375

4 25 9 2013 0.010 0.0000 0.383

Puente Machado 4 24 10 2012 0.069 0.0004 0.376

4 14 11 2012 0.095 0.0007 0.378

4 13 2 2013 0.061 0.0003 0.375

4 27 2 2013 0.044 0.0002 0.377

4 27 2 2013 0.051 0.0003 0.375

4 22 5 2013 0.042 0.0001 0.374

4 19 6 2013 0.085 0.0007 0.377

4 24 7 2013 0.073 0.0006 0.373

4 14 8 2013 0.115 0.0012 0.375

Ancón Norte 1 28 4 2004 0.088 0.0005 0.374

4 10 10 2012 0.043 0.0001 0.373

4 24 10 2012 0.083 0.0004 0.373

4 14 11 2012 0.063 0.0002 0.374

4 21 11 2012 0.097 0.0006 0.374

4 13 2 2013 0.058 0.0002 0.375

4 27 2 2013 0.063 0.0003 0.373

4 17 4 2013 0.065 0.0003 0.375

4 19 6 2013 0.087 0.0005 0.375

4 26 6 2013 0.100 0.0008 0.373

4 24 7 2013 0.078 0.0006 0.374

4 14 8 2013 0.093 0.0006 0.373

4 26 2 2014 0.070 0.0004 0.376

4 9 4 2014 0.065 0.0004 0.376

4 22 5 2014 0.072 0.0004 0.373

4 22 5 2014 0.065 0.0003 0.373

4 22 5 2014 0.106 0.0008 0.373

4 12 6 2014 0.089 0.0006 0.371

5 22 10 2014 0.089 0.0007 0.375

Papelsa 1 28 4 2004 0.070 0.0003 0.376

1 14 4 2004 0.073 0.0005 0.372

1 28 4 2004 0.110 0.0011 0.375

4 10 10 2012 0.062 0.0003 0.376

4 10 10 2012 0.094 0.0006 0.372

4 13 2 2013 0.063 0.0002 0.372

4 26 6 2013 0.078 0.0003 0.372

4 24 7 2013 0.033 0.0001 0.371

4 14 8 2013 0.069 0.0003 0.373



85

En la Tabla 25 se puede observar que la velocidad media de los aforos se encuentra en el intervalo (0.37 a 0.41) y del fondo, este hecho corrobora que la velocidad media en el rio Aburra - Medellín se puede asumir como la velocidad a 0.4y del fondo.

En la Figura 84 se pueden observar los ajustes logarítmicos a algunos perfiles de velocidad, los resultados indican que se cumple la ley de Pradtl-von Karman, ya que todos los perfiles se ajustan de forma adecuada a una ley logarítmica, se debe resaltar que los perfiles de velocidad pueden ser afectados por el viento y obstáculos en el flujo que generan que este no presente un comportamiento normal (logarítmico).

SAN MIGUEL 21/11/2012

PRIMAVERA 10/10/2012

ANCÓN SUR 22/05/2014

ANCÓN SUR 14/08/2013

ANTES DE SAN FERNANDO 19/02/2014

DESPUÉS DE SAN FERNANDO 14/11/2014



86

AULA AMBIENTAL 12/06/2014

AULA AMBIENTAL 22/10/2014

PUENTE ACEVEDO 19/06/2013

PUENTE ACEVEDO 27/02/2013

PUENTE MACHADO 13/02/2013

PUENTE MACHADO 14/08/2013

ANCÓN NORTE 09/04/2014




87


GIRARDOTA 28/04/2004

PAPELSA 10/10/2012

PAPELSA 10/10/2012

Figura 84. Ajustes logarítmicos a los perfiles de velocidad de algunos aforos históricos

5.2.4 Análisis de frecuencia en la Estación Puente Gabino

En la fase I del proyecto se estimaron los caudales máximos para algunos periodos de retorno a lo largo de las estaciones que se encuentran sobre el rio Aburra - Medellín, como no se tenían registros de caudales máximos instantáneos en estos puntos se aplicaron métodos de hidrología con información escaza para estimar dichos caudales.

Para verificar la incertidumbre asociada a los métodos aplicados en la fase I y debido a que ya se cuenta con los registros históricos de caudales máximos instantáneos de puente Gabino, se realizó una comparación de los métodos de hidrología con información escaza y el método de análisis de frecuencias para esta estación.

El método de análisis de frecuencias descrito por Chow en 1954 propone que si se tiene una serie de valores X aleatorios e independientes entre sí, pertenecientes a una misma función de distribución (densidad) de probabilidades, se puede obtener los valores estimados de la variable X para cualquier probabilidad de ocurrencia dada “p” a partir de la siguiente expresión general.

(13)

Donde µ es la media de la serie de caudales máximos instantáneos, σ es la desviación estándar de la serie de caudales máximos instantáneos y kt es el factor de frecuencia que depende del periodo de retorno y la distribución utilizada.



88

Los caudales máximos instantáneos se ajustaron a las distribuciones Lognormal, Gumbel, y Log-Gumbel, para determinar cuál distribución se ajusta a los datos se aplicó la prueba de bondad y ajuste de Smirnov - Kolmogorov. En la Tabla 26 se puede observar que las tres distribuciones que se utilizaron se ajustan a los caudales, sin embargo la que presenta el mejor ajuste es la distribución log normal.

Tabla 26. Prueba de bondad y ajuste de Smirnov – Kolmogorov

FDP K VALOR CRITICO

Log Normal 0.10 0.22

Gumbel 0.15 0.22

Log Gumbel 0.13 0.22

En la Tabla 27 se observan los resultados de los caudales estimados para diferentes períodos de retorno calculados mediante el análisis de frecuencias, también se observan los caudales estimados a partir de dos métodos de hidrología con información escasa calculados en la fase I del proyecto, se aprecia que los métodos con información escasa sobreestiman los caudales para todos los períodos de retorno.

Tabla 27. Caudales estimados con diferentes métodos para algunos períodos de retorno

PERÍODO DE RETORNO 2.33 AÑOS

5 AÑOS

10 AÑOS

25 AÑOS

50 AÑOS

100 AÑOS

Caudal Gradex 643.9 855.3 1047.2 1300.9 1492.9 1684.8

Caudal Regionalizacion caracteristicas medias 814.9 934.9 1032.6 1156.6 1247 1338.6

Caudal Log Normal 493.9 602.6 687.6 791.5 866.8 940.7



89

6 ESTIMACIÓN DE LA OFERTA, LA DEMANDA, ÍNDICE DE USO E INDICE DE ARIDEZ

Teniendo en cuenta los modelos lluvia escorrentía que fueron calibrados en el proyecto Red de Monitoreo Ambiental en la Cuenca Hidrográfica del río Aburrá – Medellín en Jurisdicción del Área Metropolitana – Red Río Fase IV, junto con elementos tales como los mapas de precipitación, evapotranspiración, balances a largo plazos, y demás elementos necesarios, se presenta la estimación de factores como la oferta, demanda, caudal ambiental, índice de uso e índice de aridez.

Para la estimación de los parámetros mencionados, se toman 7 puntos a lo largo del cauce del río Aburrá – Medellín. Estos puntos coinciden con estaciones de monitoreo continuo en el proyecto y son: San Miguel, Primavera, Ancón Sur, Aula Ambiental, Ancón Norte, Papelsa y Puente Gabino.

6.1 PUNTOS DE INTERÉS

El área de estudio, comprende la cuenca hidrográfica del río Aburrá - Medellín, que tiene su nacimiento en el alto de San Miguel y termina antes de la descarga del río Grande, donde cambia su nombre a Río Porce. Hasta este punto la cuenca tiene un área aproximada de 1220 km² y corresponde al límite de este estudio.

En el marco del desarrollo del Plan de Ordenamiento del Recurso Hídrico – PORH del río Aburrá - Medellín, se hace necesaria la estimación de diversos elementos como la oferta, demanda, índice de uso e índice de aridez en varios puntos a lo largo del eje principal de la cuenca de estudio. Aquellos puntos de importancia para la definición de elementos para el PORH, coinciden con estaciones de monitoreo continuo de la cantidad y calidad del agua en el río Aburrá – Medellín, estas se presentan en la Tabla 28 junto con su ubicación.

Tabla 28. Estaciones de interés para el PORH

ESTACIÓN ESTE NORTE

San Miguel 829715.02 1159338.98

Primavera 827665.20 1162866.07

Ancón Sur 827320.22 1171958.91

Aula Ambiental 834160.21 1184920.971

Ancón Norte 843497.07 1196642.66

Papelsa 861081.07 1204915.81

Gabino 874316.11 1216895.05

Sistema de referencia de coordenadas – MAGNA SIRGAS

En la Figura 85 se muestra la localización de estas en la zona de estudio.



90

Figura 85. Puntos de interés en el área de estudio



91

6.2 ESTIMACIÓN DE LA OFERTA

Con el fin de estimar la oferta en cada uno de los puntos de interés, se hace necesario tener una serie de caudales en cada uno de estos; sin embargo esto no es posible ya que no se cuenta con estaciones de registro de caudal en los mismos.

Para el presente estudio se emplearán los resultados de la calibración de un modelo lluvia escorrentía en distintas estaciones de medición del caudal sobre el río Aburrá – Medellín, estos se extraen del informe final del proyecto Red de Monitoreo Ambiental en la Cuenca Hidrográfica del río Aburrá – Medellín en Jurisdicción del Área Metropolitana – Red Río Fase IV. Las estaciones de medición y calibración del modelo lluvia escorrentía se presentan en la Tabla 29.

Tabla 29. Estaciones de caudal a lo largo del río Medellín – Aburrá (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV)

CÓDIGO NOMBRE ÁREA DE LA CUENCA

(KM2)

PRECIPITACIÓN MEDIA

(MM/AÑO)

EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL (MM/AÑO)

2701733 SALADA_LA_RMS_11 42.50 2304.49 1101.07

2701716 CALDAS_RM_16 98.59 2295.38 1113.91

2701727 ANCON_SUR_RMS_17 119.36 2282.98 1117.15

2701734 MACHADO_RMS.12 634.41 1944.60 1128.73

2701781 ANCON_NORTE_RMS_20 731.48 1917.39 1129.02

2701803 GIRARDOTA 775.74 1906.92 1130.80

2701738 HATILLO_EL_RMS.13 855.70 1900.74 1134.81

2701735 YARUMITO_RMS_14 1087.34 1983.45 1136.31

En la Tabla 29 se presentan los datos de las estaciones de caudal ubicadas a lo largo del río Aburrá - Medellín dentro de la cuenca de estudio.

Como se mencionó anteriormente no se tienen estaciones de caudal ubicadas en cada una de los puntos de interés, por lo tanto se plantea una forma alterna para poder estimar los caudales en estas de manera indirecta. La utilización de modelos lluvia – escorrentía es una clara opción para esto, estos modelos permiten representar de manera simplificada los procesos que ocurren dentro de una cuenca y como son determinados por el clima y la geomorfología; estos modelos partiendo del principio de continuidad permiten determinar en el largo plazo el caudal en un punto dado.

El modelo empelado, corresponde al GR4J debido a la sencillez en el proceso de calibración de sus principales parámetros. Además ya se tienen trabajos previos de calibración del modelo en la cuenca del Vallé de Aburrá, mostrando buenos resultados (Roldán, 2007).

La utilización de este modelo requiere de datos de caudal y precipitación a nivel diario, teniendo esto en cuenta, para cada estación de caudal se definen unas estaciones de precipitación asociadas con registro diario, y tomando los períodos de registro común se realiza la calibración de cada uno de los modelos. Una vez se realiza este proceso de calibración, el proceso de generación de series sintéticas de caudal se realiza teniendo en cuenta todo el registro de lluvias a nivel diario disponible.



92

Una descripción del modelo utilizado, junto con su procedimiento de calibración y resultados de esta, se extraer del informe de la componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV, y se presenta a continuación.

6.2.1 Modelo GR4J

El modelo GR4J (Perrin, 2003) es un modelo lluvia-escorrentía agregado, de 4 parámetros y resolución diaria. Todas las cantidades (entradas, salidas, variables internas) están expresadas en mm, por tal motivo, los volúmenes de agua deben ser divididos por el área de la cuenca cuando sea necesario. Las operaciones descritas en este apartado son relativas a un intervalo de tiempo determinado, y corresponden a la formulación discreta del modelo.

6.2.1.1 Descripción conceptual del modelo GR4J

Determinación de la precipitación y evapotranspiración potencial neta

La primera operación consiste en restar la evapotranspiración potencial de la precipitación, con el fin de determinar una precipitación neta “Pn” o una evapotranspiración neta “En”. En el modelo GR4J, esta operación es calculada como si la capacidad de intercepción fuera cero:

Si EP , entonces EPPn

y 0nE

Si EP , entonces 0nP

y PEEn

Almacenamiento de producción

En el caso en que “Pn” no es cero, una parte “Ps” de “Pn”, entra al tanque de producción.

11

1

2

1

1

tanh1

tanh1

x

P

x

S

x

P

x

Sx

Pn

n

S

(1)

“Ps” es determinado como una función del nivel “S” en el tanque, donde x1 (mm) es la máxima capacidad del tanque de producción.

En la Figura 86 se muestra un esquema del modelo GR4J.



93

Figura 86. Diagrama del Modelo GR4J (Tomado de PERRIN, 2003)

Cuando “En” no es cero, una tasa real de evaporación es determinada como una función del nivel en el almacenamiento de producción con el fin de calcular la cantidad “Es” de agua que se evaporará del tanque.

11

11

tanh11

tanh2

x

E

x

S

x

E

x

SS

En

n

S

(2)

De esta forma, el contenido de agua en el tanque de producción se actualiza como:

SS PESS

(3)

Es importante resaltar que “S” nunca puede exceder a x1.

Una cantidad “Perc” se escapa como percolación del almacenamiento de producción. Este valor se calcula de la siguiente manera:



94

4

1

4

19

411

x

SSPerc

(4)

De la expresión anterior se concluye que la percolación no contribuye mucho al caudal, por esta razón es importante principalmente para la simulación de eventos mínimos. El valor de “Perc” es siempre menor que “S”.

El nuevo nivel en el tanque queda definido como:

PercSS (5)

Distribución lineal con hidrógrafas unitarias

La cantidad total de agua “Pr” que alcanza las funciones de distribución está dada por:

Snr PPPercP

(6)

El valor de “Pr” se divide en dos componentes de flujo: el 90% de “Pr” se distribuye por medio de una hidrógrafa unitaria UH1 y luego por un tanque de distribución no lineal. El 10% restante de Pr es distribuido por medio de una hidrógrafa unitaria UH2. Con UH1 y UH2, se puede simular el tiempo de rezago entre el evento de lluvia y el caudal pico resultante. Las ordenadas de ambas hidrógrafas son usadas en el modelo para distribuir la lluvia efectiva sobre varios intervalos de tiempo sucesivos. UH1 y UH2 dependen del mismo parámetro x4 expresado en días, sin embargo, UH1 tiene un tiempo base de x4 días, mientras que UH2 tiene un tiempo base de 2 veces x4 días. El parámetro x4 puede tomar valores reales y debe ser mayo de 0.5 días.

En su forma discreta, las hidrógrafas unitarias UH1 y UH2 tienen n y m ordenadas respectivamente, donde n y m son los enteros más pequeños que exceden x4 y 2 veces x4 respectivamente. Las ordenadas de ambas hidrógrafas se derivan de las curvas-S correspondientes (proporción acumulada de la entrada con el tiempo) denotadas por SH1 y SH2 respectivamente. SH1 está definida a lo largo del intervalo de tiempo t de la siguiente forma:

Para 0t ,

0)(1 tSH (7)

Para 40 xt ,

2

5

4

)(1

x

ttSH

(8)

Para 4xt ,



95

1)(1 tSH (9)

SH2 se definida similarmente:

Para 0t ,

0)(2 tSH (10)

Para 40 xt ,

2

5

42

1)(2

x

ttSH

(11)

Para 44 2xtx ,

2

5

4

22

11)(2

x

ttSH

(12)

Para 42xt ,

1)(2 tSH (13)

Finalmente, las ordenadas de UH1 y UH2 se calculan como:

1j1SHj1SHj1UH (14)

1j2SHj2SHj2UH (15)

Donde j es un entero.

Intercambio de agua en la cuenca

Posteriormente se calcula un término “F” que actúa en ambas componentes de flujo, el cual indica el intercambio de agua subterránea:

2

7

32

x

RxF

(16)

“R” es el nivel en el tanque de distribución, x3 es la capacidad de referencia y x2 es el coeficiente de intercambio. El parámetro x2 puede ser positivo en el caso en que se importa agua, negativo



96

en el caso en que hay pérdidas, o cero cuando no hay intercambio de agua. Entre más alto el nivel en el tanque de distribución mayor es el intercambio. En valor absoluto, “F” no puede ser mayor que x2, puesto que el coeficiente de intercambio representa la máxima cantidad de agua que puede ser adicionada (o liberada) a (de) cada componente de flujo, cuando el nivel en el tanque de distribución es igual a x3.

Almacenamiento de distribución no lineal

El valor de “R” se actualiza adicionando el término “F” y la salida “Q9” proveniente de UH1:

)F9QR;0max(R (17)

El caudal de salida del tanque “Qr”, se calcula entonces como:

4

14

3r

x

R11RQ

(18)

“Qr” siempre es menor que “R”.

El nuevo nivel en el almacenamiento es:

rQRR (19)

Aunque al comienzo de un intervalo de tiempo el tanque puede recibir una cantidad de agua mayor que el déficit de saturación x3 – R, el nivel en el tanque nunca puede exceder la capacidad x3 al final del intervalo de tiempo. Por esta razón, la capacidad x3 es llamada la capacidad máxima diaria. Este tanque de distribución está en la capacidad de simular recesiones cuando sea necesario.

Caudal total.

La salida “Q1” proveniente de UH2, también está sujeta al intercambio de agua “F”, de esta forma la componente “Qd” queda definida de la siguiente forma:

)F1Q;0max(Qd

(20)

Finalmente, el caudal total se calcula como:

dr QQQ

(21)

En la Tabla 30 se presentan los parámetros del modelo que deben ser optimizados:



97

Tabla 30. Parámetros del modelo GR4J

PARÁMETRO DEFINICIÓN

x1 (mm) Máxima capacidad del tanque de producción

x2 (mm) Coeficiente de intercambio de aguas subterráneas

x3 (mm) Máxima capacidad diaria del tanque de distribución

x4 (días) Tiempo base del hidrograma unitario UH1

Bondad de ajuste del modelo

Con el fin de cuantificar que tan bien se ajustan los resultados del modelo a los datos reales, se calculan 3 tipos de eficiencias.

2

2ˆ

1)(

iQQ

iQ

iQ

QE

(22)

2

2

2

1

Promedio

ˆ1))((

ii

ii

QQ

QQQE

(23)

4040Pr

40ˆ

401))40/((

QQLn

QQLnomedio

QQLn

QQLn

QQLnE

ii

i

(24)

Donde:

iQ: Caudal observado el día i.

iQ̂: Caudal simulado para el día i.

iQ: Caudal medio de los caudales observados.

También se realiza un balance entre los caudales simulados y los observados para lo cual se hizo uso del siguiente criterio:

i

i

Q

QBalance

ˆ100

(25)



98

6.2.1.2 Calibración del modelo

Para la calibración del modelo GR4J se tomaron las estaciones de caudal de la Tabla 29, el punto en el cual se encuentra cada estación representa la salida de una cuenca distinta, a la cual se le realizará la calibración. La cuenca en la zona del Valle de Aburrá es altamente urbanizada por lo que las series de caudales disponibles están afectadas por los vertimientos del sistema de alcantarillado al río Aburrá y a las quebradas afluentes. Estas series se naturalizaron de acuerdo a la información disponible, el procedimiento y las series resultantes se encuentran en el informe de la Fase I de este proyecto “Diseño y puesta en marcha de la red de monitoreo ambiental en la cuenca hidrográfica del río Medellín en jurisdicción del área metropolitana, Componente hidráulica e hidrológica”.

Las estaciones de precipitación necesarias en cada una de las cuencas a calibrar se escogieron de forma tal que quedaran al interior o cerca de cada una de las cuencas, y así representen de la mejor forma la distribución espacial de la precipitación en cada una de ellas. Además un requisito importante en las estaciones de lluvia utilizadas es que tuvieran periodos en común con las estaciones de caudal. En la Tabla 31 se muestran las estaciones de precipitación utilizadas en la calibración del modelo de GR4J en cada una de las estaciones de caudal sobre el eje del Río Aburrá – Medellín.

Tabla 31. Estaciones de precipitación utilizadas para la calibración del modelo GR4J

ESTACIÓN DE CAUDAL ESTACIÓN DE PRECIPITACIÓN

SALADA_LA_RMS_11 Caldas (2701036)

San Antonio (2701038)

Ayurá (2701093)

X X X

CALDAS_RM_16 Caldas (2701036)


Ayurá (2701093)

X X X

ANCON_SUR_RMS_17 Caldas (2701036)


Ayurá (2701093)

Salada (2701526)

X X

MACHADO_RMS_12 Caldas (2701036)


Ayurá (2701093)

San Cristobal (2701046)

Aeropuerto (2701507)

Tulio Ospina (2701509)

ANCON_NORTE_RMS_20 Caldas (2701036)


M. Aguinaga (2701047)

San Cristobal (2701046)



GIRARDOTA Ayurá (2701093)



Girardota (2701056)



HATILLO_EL_RMS_13 Ayurá (2701093)



Girardota (2701056)



YARUMITO_RMS_14 Hda. Progreso (2701515)



Girardota (2701056)



Utilizando el modelo lluvia – escorrentía, se calibra cada una de la cuencas definidas por las estaciones de medición de caudal, y posterior a esto se generan series de caudal medio diario teniendo en cuenta los registros de precipitación diarios.

A continuación, en las

Tabla 32 y

Tabla 33 se muestran los resultados de la calibración del modelo lluvia escorrentía para cada una de las cuencas consideradas.



99

Tabla 32. Parámetros de calibración del modelo GR4J para cada cuenca considerada

PARÁMETRO CUENCA

LA SALADA

CALDAS ANCÓN SUR

MACHADO ANCÓN NORTE

GIRARDOTA HATILLO YARUMITO

X1 (mm) 1155.45 2117.72 3564.07 2705.25 2898.74 1947.53 3314.52 2232.80

X2 (mm) -0.98 6.91 -15.22 1.28 0.90 1.07 -0.34 1.64

X3 (mm) 283.08 268.42 110.87 73.25 80.20 60.50 97.21 186.93

X4 (días) 1.07 1.08 0.52 1.44 1.11 1.02 1.44 1.34

Tabla 33. Criterios de eficiencia del modelo GR4J para cada cuenca considerada

PARÁMETRO CUENCA

LA SALADA

CALDAS ANCÓN SUR

MACHADO ANCÓN NORTE

GIRARDOTA HATILLO YARUMITO

E (Q) 53.6 50.4 69.1 69.3 55.1 72.5 72.8 55.2

E ((Q)1/2) 60.3 48.5 70.8 74.0 57.7 73.8 75.1 58.8

E (Ln(Q – Q/40))

59.3 43.8 70.8 77.4 56.8 72.8 76.5 58.3

Balance (%) 99.0 98.7 99.9 100.0 98.9 99.2 99.2 98.5

Como se observa en los resultados de la calibración de caudales mediante el uso del modelo GR4J, los coeficientes de eficiencia son superiores al 50% y el balance es muy cercano a 100%, por lo tanto podemos concluir que los resultados de cada modelo en cada una de las cuencas analizadas arrojan buenos resultados.

Es importante tener en cuenta que la cuenca de estudio va hasta la estación Puente Gabino, sin embargo esta estación de medición de caudal se encuentra localizada sobre el cauce del río Porce, debido a esto es que no se pudo realizar la calibración de la cuenca en este punto. Para considerar la cuenca en su totalidad, se usarán los mismos resultados de la calibración en Yarumito; esto es aplicable ya que ambas estaciones se encuentran muy cercanas y la diferencias de áreas entre sus cuencas es pequeña.

6.2.2 Oferta Total

Con el fin de verificar que las estaciones de caudal correspondientes a los modelos lluvia escorrentía a emplear presenten datos de caudal coherentes, se comparará el caudal medio anual mediante la metodología de balance a largo plazo y aquel de los registros. Los caudales mediante el método del balance a largo plazo se obtienen del informe de “Hidrología e Hidráulica – Red Río Fase IV”, y se presentan en la Tabla 34.



100

Tabla 34. Caudales reales y estimados en las estaciones de medición de caudal al interior de la cuenca del río Aburrá – Medellín (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV)

Código Nombre Área

(km2)

Precipitación media

(mm/año)

Caudal medio real

(m3/s)

ETP (mm/año)

Turc Cenicafe Regional

Caudal medio

(m3/s)

Caudal medio

(m3/s)

Caudal medio

(m3/s)

2701733 SALADA_LA_RMS_11 42.50 2304.5 1.65 1101.07 1.98 1.80 1.70

2701716 CALDAS_RM_16 98.59 2295.4 5.70 1113.91 4.51 4.13 3.94

2701727 ANCON_SUR_RMS_17 119.36 2283.0 4.13 1117.15 5.40 4.95 4.73

2701734 MACHADO_RMS.12 634.41 1944.6 21.97 1128.73 22.13 20.13 19.30

2701781 ANCON_NORTE_RMS_20 731.48 1917.4 23.65 1129.02 24.93 22.65 21.74

2701803 GIRARDOTA 775.74 1906.9 26.35 1130.80 26.15 23.76 22.83

2701738 HATILLO_EL_RMS.13 855.70 1900.7 29.12 1134.81 28.55 25.99 25.05

2701735 YARUMITO_RMS_14 1087.34 1983.4 39.59 1136.31 38.84 35.51 34.40

2701736 GABINO_RMS_15 * 1195.17 2078.4 43.52 1145.97 45.58 42.07 40.92

Los mapas mediantes los cuales de estiman los parámetros de precipitación media anual y ETR (evapotranspiración real) se presentan a continuación de la Figura 87 a la Figura 89, los cuales se obtienen del informe de “Hidrología e Hidráulica – Red Río Fase IV”.



101

Figura 87. Mapa de precipitación promedio multianual (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV)



102

Figura 88. Mapa de evapotranspiración real media por el método de Cenicafé (mm/año) (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV)



103

Figura 89. Mapa de evapotranspiración real media por el método de Turc (mm/año) (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV)



104

Figura 90. Distribución de la evapotranspiración real media según factor regional en la zona de estudio (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV)



105

Para cada uno de los datos de caudal medio anual estimado mediante las metodologías presentadas en la Tabla 34, se estima la desviación porcentual respecto al caudal medido, esto se presenta en la Figura 91.

Figura 91. Desviación porcentual de los caudales medios estimados respecto a los caudales reales en las estaciones sobre el río Aburrá (Componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase

IV)

En la Figura 91 se muestra la desviación porcentual de los caudales medios estimados respecto a los caudales medios reales. Las desviaciones positivas implican que el balance por el método del largo plazo sobreestima el valor real del caudal medio, y las desviaciones negativas implican que el balance subestima el valor real del caudal medio. Se observa que a medida que se avanza hacia aguas abajo, el error porcentual en la estimación del caudal medio disminuye. La metodología que representa mejor las estaciones es el método de Turc para las estaciones aguas abajo de la estación Machado_RMS_12, aguas arriba de esta estación la que mejor representa los caudales es la metodología propuesta por Cenicafé.

Es importante tener en cuenta, que mediante información suministrada por Empresas Públicas de Medellín, las estaciones de caudal ubicadas en el sur de la cuenca (La Salada, Caldas y Ancón Sur) son aquellas que presentan una mayor incertidumbre en el registro de caudales, esto debido a la variabilidad de la sección transversal de la corriente, lo cual hacía imposible tener una curva de calibración confiable del tipo H vs Q, por lo tanto es de esperarse que se



106

presenten en estas las mayores diferencias entre el caudal medido y el caudal mediante balance a largo plazo.

Adicionalmente, es importante notar de los datos presentados en la Tabla 34 la estación Caldas presenta un mayor caudal medido que aquel registrado en Ancón Sur, lo cual no tiene sentido teniendo en cuenta que esta última posee una mayor área de drenaje. Al comparar la desviación porcentual presentada en la Figura 91, se observa que la estación Caldas presenta mayores valores que Ancón Sur, por lo tanto pareciera ser esta primera, aquella que presenta la mayor incertidumbre de estimación. Teniendo en cuenta esto, se decide no trabajar con el modelo lluvia – escorrentía de la estación Caldas.

Con el fin de realizar la estimación de la oferta total en los 7 puntos de interés sobre el río Medellín, se debe de determinar primero cuales de las cuencas definidas por las estaciones de medición de caudal y modelos lluvia – escorrentía se emplearán.

Teniendo en cuenta la ubicación de las estaciones de medición de caudal y de interés, se define para cada punto, cual modelo lluvia – escorrentía será aplicado. En la Tabla 35 se presentan los puntos de interés con su respectiva estación a utilizar, y en la Figura 92 se presenta la ubicación de los puntos de interés junto con la de las estaciones de medición de caudal.

Tabla 35. Modelo lluvia escorrentía a utilizar en cada estación de interés

ESTACIÓN DE INTERÉS ÁREA DE LA CUENCA

(KM2)

MODELO LLUVIA ESCORRENTIA A UTILIZAR

San Miguel 14.76 La Salada

Primavera 51.63 Ancón Sur

Ancón Sur 121.42 Ancón Sur

Aula Ambiental 340.53 Machado

Ancón Norte 739.69 Ancón Norte

Papelsa 1014.53 Yarumito

Puente Gabino 1195.17 Yarumito



107

Figura 92. Ubicación de los puntos de interés y estaciones de medición de caudal

Una vez se tiene definido el modelo lluvia – escorrentía a utilizar en cada uno de los puntos de interés, se emplea la metodología propuesta en la “Guía técnica para la formulación de planes



108

de ordenamiento del recurso Hídrico”, en esta se definen 3 tipos de años donde para cada uno se debe de estimar la oferta total.

Año hidrológico medio: Definido como el promedio de los caudales medios mensuales multianuales.

Año hidrológico seco: Definido como el promedio de los caudales medios mensuales mínimos (incluye años niño y niña). Se consideran como mínimos los caudales inferiores al año hidrológico medio.

Año hidrológico húmedo: Definido como el promedio de los caudales medios mensuales máximos (incluye años niño y niña). Se consideran como máximos los caudales superiores al año hidrológico medio.

Teniendo en cuenta cada uno de estos años hidrológicos, se estima la oferta total en cada punto de interés para condiciones medias, secas y húmedas mediante los resultados de la modelación del modelo lluvia – escorrentía GR4J, esto se presenta en la Tabla 36.

Tabla 36. Oferta total en cada punto de interés y condición hidrológica

ESTACIÓN DE INTERÉS

ÁREA CUENCA

(KM2)

OFERTA TOTAL AÑO

SECO (M3/S)

OFERTA TOTAL AÑO

PROMEDIO (M3/S)

OFERTA TOTAL AÑO

HÚMEDO (M3/S)

San Miguel 14.76 0.330 0.520 0.761

Primavera 51.63 0.724 1.041 1.436

Ancón Sur 121.42 1.703 2.448 3.377

Aula Ambiental 340.53 7.740 10.634 14.202

Ancón Norte 739.69 20.614 28.194 38.068

Papelsa 1014.53 24.492 35.886 48.693

Puente Gabino 1195.17 28.853 42.275 57.363

6.2.3 Caudal Ambiental

Para la estimación del caudal ambiental se emplearán las 3 metodologías presentadas en el documento “Guía técnica para la formulación de planes de ordenamiento del recurso Hídrico”. Estas metodologías se presentan a continuación.

Metodología 1

Siguiendo la resolución 865 del año 2004, como primera aproximación al caudal ambiental puede adoptarse el valor máximo de caudal ecológico obtenido mediante la aplicación de las siguientes metodologías:

Mínimo histórico: a partir de curvas de duración de caudales medios diarios, propone como caudal mínimo ecológico el caudal promedio multianual de mínimo 5 a máximo 10 años que permanece el 97.5% del tiempo y cuyo período de recurrencia es de 2.33 años (valor medio de los caudales mínimos).

Porcentaje de Descuento: El IDEAM ha adoptado como caudal mínimo ecológico un valor aproximado del 25% del caudal medio mensual multianual más bajo de la corriente en estudio.

Reducción por caudal ambiental: el caudal ecológico en esta aproximación corresponde al 25% del caudal medio multianual en condiciones de oferta media.



109

Metodología 2

Basándose en el ENA 2010 (Estudio nacional del agua) el criterio de estimación del caudal ambiental es hidrológico, y tiene en cuenta la capacidad de la cuenca de retener y regular el agua existente en ella; para esto se define un factor conocido como el índice de regulación hídrico (IRH).

(26)

Donde:

IHR: Índice de retención y regulación hídrica

Vp: Volumen representado por el área que se encuentra por debajo de la línea del caudal medio en la curva de duración de caudales diarios.

Vt: Volumen total representado por el área bajo la curva de duración de caudales diarios.

Una vez se determina el IRH, el caudal ambiental se estima como el Q85 de la curva de duración de caudales diarios en el caso que IRH ≥ 0.7, y como Q75 en el caso que IRH < 0.7.

Metodología 3

Se deben estimar los índices 7Q10 (caudal promedio mínimo semanal con período de retorno 10 años) y Q95 discriminados por mes y para cada una de las tres condiciones hidrológicas (húmeda, promedio y seca). El caudal ambiental resultaría para cada uno de los 36 casos (3 condiciones hidrológicas x 12 meses) como el valor máximo entre el 7Q10 y el Q95 (máx. (7Q10, Q95)), para el correspondiente mes y condición hidrológica. Esta metodología fue desarrollada para curvas de duración de caudales mínimos diarios, teniendo en cuenta que esta información no se tiene disponible, los resultados de esta metodología tendrán en cuenta las curvas de duración de caudales medios diarios.

De la Tabla 37 a la Tabla 41 se presentan los resultados de la estimación de caudal ambiental por cada una de las metodologías consideradas.

Tabla 37. Caudal ambiental – metodología 1


ÁREA CUENCA

(KM2)

CAUDAL AMBIENTAL

(M3/S)

San Miguel 14.76 0.133

Primavera 51.63 0.295

Ancón Sur 121.42 0.694

Aula Ambiental 340.53 5.700

Ancón Norte 739.69 10.662

Papelsa 1014.53 11.613

Puente Gabino 1195.17 13.680

𝐼𝑅𝐻 = 𝑉𝑃 𝑉𝑡



110

Tabla 38. Caudal ambiental – metodología 2


ÁREA CUENCA

(KM2)

IRH CAUDAL AMBIENTAL

(M3/S)

San Miguel 14.76 0.78 0.239

Primavera 51.63 0.87 0.453

Ancón Sur 121.42 0.87 1.064

Aula Ambiental 340.53 0.77 7.247

Ancón Norte 739.69 0.82 15.815

Papelsa 1014.53 0.82 19.644

Puente Gabino 1195.17 0.82 23.142



111

Tabla 39. Caudal ambiental años seco – metodología 3

PUNTO INTERÉS

ÁREA

(KM2)

CAUDAL AMBIENTAL

(M3/S)

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sept Oct Nov Dic

San Miguel 14.76 0.114 0.086 0.072 0.111 0.110 0.138 0.115 0.120 0.140 0.233 0.256 0.180

Primavera 51.63 0.218 0.205 0.197 0.222 0.209 0.219 0.201 0.221 0.320 0.320 0.282 0.283

Ancón Sur 121.42 0.512 0.481 0.464 0.521 0.492 0.514 0.473 0.519 0.752 0.753 0.663 0.666

Aula Ambiental 340.53 3.848 3.452 2.992 3.835 4.807 4.516 3.795 4.117 4.573 5.461 5.280 4.695

Ancón Norte 739.69 9.528 8.647 7.929 10.056 11.952 9.412 8.630 9.611 11.998 13.121 12.422 11.511

Papelsa 1014.53 6.869 6.818 6.129 9.576 9.381 12.575 10.572 11.521 13.201 12.812 9.143 6.969

Puente Gabino 1195.17 8.092 8.031 7.220 11.282 11.051 14.814 12.454 13.572 15.552 15.093 10.771 8.210

Tabla 40. Caudal ambiental años normal – metodología 3

PUNTO INTERÉS

ÁREA

(KM2)

CAUDAL AMBIENTAL

(M3/S)


San Miguel 14.76 0.116 0.086 0.072 0.113 0.165 0.152 0.118 0.124 0.149 0.246 0.265 0.188

Primavera 51.63 0.221 0.205 0.199 0.223 0.301 0.232 0.202 0.231 0.328 0.347 0.303 0.296

Ancón Sur 121.42 0.520 0.482 0.468 0.524 0.708 0.546 0.474 0.543 0.773 0.816 0.713 0.697

Aula Ambiental 340.53 3.894 3.457 3.022 3.981 5.660 4.636 3.885 4.379 4.722 5.848 5.698 4.847

Ancón Norte 739.69 9.623 8.690 8.009 10.394 13.058 10.853 8.841 10.289 12.446 15.221 13.252 11.851

Papelsa 1014.53 7.078 7.012 6.253 9.906 15.415 13.370 10.938 12.026 13.541 13.933 9.977 7.411

Puente Gabino 1195.17 8.338 8.260 7.366 11.670 18.159 15.750 12.885 14.167 15.953 16.414 11.753 8.731

Tabla 41. Caudal ambiental años húmedo – metodología 3

PUNTO INTERÉS

ÁREA

(KM2)

CAUDAL AMBIENTAL

(M3/S)


San Miguel 14.76 0.378 0.432 0.353 0.291 0.375 0.382 0.356 0.382 0.297 0.422 0.464 0.332

Primavera 51.63 0.531 0.487 0.608 0.544 0.460 0.515 0.484 0.503 0.515 0.576 0.543 0.508

Ancón Sur 121.42 1.249 1.145 1.431 1.278 1.081 1.210 1.138 1.182 1.212 1.355 1.277 1.196

Aula Ambiental 340.53 8.496 8.330 8.375 6.848 7.847 6.848 7.580 7.641 5.871 6.733 8.170 7.774

Ancón Norte 739.69 21.066 23.651 20.783 18.368 18.044 19.449 18.541 18.379 14.816 20.683 21.850 19.403

Papelsa 1014.53 23.653 24.610 26.606 21.147 27.258 25.492 28.871 28.560 26.263 25.249 27.729 25.149

Puente Gabino 1195.17 27.864 28.991 31.343 24.912 32.112 30.031 34.011 33.645 30.939 29.745 32.666 29.627



112

6.2.4 Oferta Neta

La oferta total es una medida de la cantidad de agua disponible en una cuenca, sin embargo esta cantidad de agua no es la misma que la cantidad de agua utilizable. La cantidad de agua disponible en una cuenca debe de ser castigada por algún factor, con el fin de no secar la corriente de agua y permitir siempre la existencia de posibles ecosistemas. Este factor de castigo es el caudal ambiental, por lo tanto la oferta neta, la cual sería la cantidad de agua disponible para uso se obtiene como la resta entre la oferta total y el caudal ambiental.

De la Tabla 42 a la Tabla 46 se presenta la oferta neta considerando cada una de las metodologías de estimación del caudal ambiental. En general se observa que la metodologías 2 y 3 de estimación del caudal ambiental, son las que generan los mayores caudales, y por lo tanto la menor oferta neta, mientras que la metodología 1 es aquella que castiga menos la oferta neta ya que estima los menores caudales.

Tabla 42. Oferta neta– metodología 1 caudal ambiental


ÁREA CUENCA

(KM2)

OFERTA NETA AÑO

SECO (M3/S)

OFERTA NETA AÑO

PROMEDIO (M3/S)

OFERTA NETA AÑO

HÚMEDO (M3/S)

San Miguel 14.76 0.198 0.388 0.628

Primavera 51.63 0.429 0.746 1.141

Ancón Sur 121.42 1.009 1.754 2.683

Aula Ambiental 340.53 2.040 4.934 8.502

Ancón Norte 739.69 9.952 17.532 27.406

Papelsa 1014.53 12.880 24.273 37.080

Puente Gabino 1195.17 15.173 28.595 43.683

Tabla 43. Oferta neta– metodología 2 caudal ambiental


ÁREA CUENCA

(KM2)

OFERTA NETA AÑO

SECO (M3/S)

OFERTA NETA AÑO

PROMEDIO (M3/S)

OFERTA NETA AÑO

HÚMEDO (M3/S)

San Miguel 14.76 0.092 0.282 0.522

Primavera 51.63 0.271 0.588 0.983

Ancón Sur 121.42 0.638 1.383 2.312

Aula Ambiental 340.53 0.493 3.387 6.956

Ancón Norte 739.69 4.799 12.379 22.253

Papelsa 1014.53 4.848 16.242 29.049

Puente Gabino 1195.17 5.711 19.133 34.221



113

Tabla 44. Oferta neta año seco – metodología 3 caudal ambiental

PUNTO INTERÉS

ÁREA

(KM2)

OFERTA NETA

(M3/S)


San Miguel 14.76 0.216 0.245 0.259 0.219 0.220 0.193 0.215 0.210 0.190 0.097 0.074 0.151

Primavera 51.63 0.506 0.519 0.527 0.502 0.515 0.505 0.523 0.503 0.404 0.404 0.442 0.441

Ancón Sur 121.42 1.191 1.222 1.239 1.181 1.210 1.188 1.230 1.183 0.951 0.950 1.040 1.037

Aula Ambiental 340.53 3.891 4.287 4.748 3.905 2.932 3.224 3.945 3.622 3.167 2.279 2.460 3.044

Ancón Norte 739.69 11.086 11.967 12.685 10.558 8.661 11.202 11.984 11.003 8.616 7.493 8.192 9.102

Papelsa 1014.53 17.623 17.675 18.364 14.916 15.112 11.917 13.921 12.972 11.291 11.681 15.349 17.524

Puente Gabino 1195.17 20.761 20.822 21.633 17.572 17.803 14.039 16.400 15.281 13.302 13.761 18.082 20.644

Tabla 45. Oferta neta año normal – metodología 3 caudal ambiental

PUNTO INTERÉS

ÁREA

(KM2)

OFERTA NETA

(M3/S)


San Miguel 14.76 0.406 0.435 0.449 0.410 0.410 0.383 0.405 0.400 0.380 0.287 0.264 0.341

Primavera 51.63 0.823 0.836 0.843 0.819 0.831 0.822 0.840 0.820 0.721 0.721 0.759 0.758

Ancón Sur 121.42 1.936 1.967 1.984 1.927 1.955 1.933 1.975 1.929 1.696 1.695 1.785 1.782

Aula Ambiental 340.53 6.786 7.182 7.642 6.799 5.827 6.118 6.839 6.516 6.061 5.173 5.354 5.938

Ancón Norte 739.69 18.666 19.547 20.265 18.138 16.241 18.782 19.564 18.583 16.196 15.073 15.772 16.682

Papelsa 1014.53 29.017 29.068 29.757 26.309 26.505 23.311 25.314 24.365 22.685 23.074 26.743 28.917

Puente Gabino 1195.17 34.183 34.244 35.055 30.994 31.225 27.461 29.822 28.703 26.724 27.183 31.504 34.066

Tabla 46. Oferta neta año húmedo – metodología 3 caudal ambiental

PUNTO INTERÉS

ÁREA

(KM2)

OFERTA NETA

(M3/S)


San Miguel 14.76 0.383 0.329 0.408 0.469 0.386 0.379 0.405 0.378 0.464 0.339 0.297 0.429

Primavera 51.63 0.905 0.949 0.828 0.892 0.976 0.921 0.952 0.933 0.921 0.859 0.893 0.927

Ancón Sur 121.42 2.128 2.232 1.946 2.098 2.296 2.167 2.239 2.195 2.165 2.021 2.099 2.181

Aula Ambiental 340.53 5.706 5.873 5.827 7.355 6.355 7.354 6.622 6.561 8.331 7.469 6.032 6.428

Ancón Norte 739.69 17.001 14.416 17.285 19.700 20.024 18.619 19.527 19.688 23.251 17.385 16.218 18.665

Papelsa 1014.53 25.040 24.084 22.087 27.546 21.435 23.201 19.822 20.133 22.431 23.444 20.964 23.544

Puente Gabino 1195.17 29.499 28.372 26.020 32.451 25.251 27.333 23.352 23.718 26.424 27.619 24.697 27.736



114

6.3 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA

Con el fin de estimar la demanda de agua sobre el río Aburrá – Medellín, se cuenta con una base de datos de concesiones, suministrada por las 3 entidades actuantes en la zona de estudio (AMVA, CORNARE y CORANTIOQUIA). De esta base de datos se extraen los permisos de concesión que se encuentran ubicados sobre el cauce del río Aburrá – Medellín. Se obtienen que existen 13 concesiones en total en toda la cuenca, las cuales se presentan en la Tabla 47.

Tabla 47. Concesiones sobre el río Aburrá – Medellín

RAZON SOCIAL

(USUARIO)

USO DEL AGUA

TIPO DE CAPTACIÓ

N

CAUDAL OTORGAD

O (L/S)

ENTIDAD RESPONSABLE

MUNICIPIO

COORD X COORD Y

Juan Jairo Ochoa Ortega

Pecuario superficial 0.029 CORANTIOQUIA

Girardota 847897.00

1198082.00

Juan Jairo Ochoa Ortega

Doméstico

superficial 0.029 CORANTIOQUIA

Girardota 847897.00

1198082.00

Metroaridos Ltda.

Industrial superficial 10.000 CORANTIOQUIA

Girardota 850287.00

1199638.00

Minería Y Construcciones

Civiles De Colombia S.A.


Girardota 850119.00

1198898.00

Procesos Especiales De

Lavado Para La Confección S.A.


La Estrella 828083.00

1168860.00

Teñidos y Acabados

Asociado S.A

superficial 6.000 AMVA Itagui 828091.47

1169783.28

Lavandería Industrial PELCO


1192519.45

CONASFALTOS S.A

superficial 79.850 AMVA Bello 837049.47

1178501.33

Química Amtex S.A


1193509.90

Telas y Procesos


1176530.39

Nubiola Colombia

Pigmentos S.A

superficial 16.000 AMVA Girardota 827798.77

1172208.07

Tintorería y Acabados Coloretto

superficial 10.000 AMVA Sabaneta 848434.46

1195914.74

Fábrica de Calcetines

CRYSTAL S.A

superficial 30.000 AMVA Sabaneta 835985.92

1176153.19

Sistema de referencia de coordenadas – MAGNA SIRGAS

Al ubicar cada una de estas concesiones espacialmente, se obtiene el valor de la demanda hídrica en cada una de las subcuencas de interés. En la Tabla 48 se presenta el valor de la demanda para cada una de estas.



115

Tabla 48. Demanda en cada subcuenca de estudio

PUNTO INTERÉS CAUDAL (L/S) CAUDAL (M3/S)

San Miguel 0.00 0.000

Primavera 0.00 0.000

Ancón Sur 14.33 0.014

Aula Ambiental 144.18 0.144

Ancón Norte 155.18 0.155

Papelsa 181.02 0.181

Puente Gabino 181.02 0.181

6.4 ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE DE USO

En este capítulo se presenta la estimación del índice de uso de cada subcuenca de estudio, haciendo uso de los resultados de oferta y demanda antes estimados.

La estimación del índice de uso en una cuenca se hace importante ya que es una medida de la presión a la cual se ve sometida debido a la utilización del recurso hídrico en esta.

Teniendo esto en cuenta, el índice de uso se define como la relación entre la demanda total y oferta neta, en la Tabla 49 se muestran los umbrales críticos de presión sobre el recurso hídrico, de acuerdo al valor de este índice.

Tabla 49. Criterios de presión sobre el recurso hídrico (IDEAM, 2004)

CATEGORÍA DEL ÍNDICE DE USO

PORCENTAJE DE LA OFERTA HÍDRICA

UTILIZADA

EXPLICACIÓN

Alto >40% Existe fuerte presión sobre el recurso hídrico, denota una

urgencia máxima para el ordenamiento de la oferta y la demanda. En estos casos la baja disponibilidad de agua

es un factor limitador del desarrollo económico.

Medio 20 – 40 % Cuando los límites de presión exigen entre el 20 y 40 % de la oferta hídrica disponible es

necesario el ordenamiento tanto de la oferta como de la

demanda. Es menester asignar prioridades a los diferentes usos y prestar particular atención a los

ecosistemas acuáticos para garantizar que reciban el

aporte hídrico requerido para su existencia. Se necesitan inversiones para mejorar la

eficiencia en la utilización de los recursos hídricos.

Moderado 10 – 20 % Indica que la disponibilidad de agua se está convirtiendo

en un factor limitador del desarrollo.

Bajo <10% No se experimentan presiones importantes sobre

el recurso hídrico-



116

De la Tabla 50 a la Tabla 54 se muestran las estimaciones del índice de uso para cada una de las subcuencas en cada uno de los períodos hidrológicos considerados, y considerando cada una de las metodologías de estimación del caudal ambiental.

Tabla 50. Índice de uso – metodología 1 caudal ambiental

PUNTO INTERÉS ÍNDICE DE USO AÑO SECO (%)

ÍNDICE DE USO AÑO PROMEDIO (%)

ÍNDICE DE USO AÑO HÚMEDO (%)

San Miguel 0.00 0.00 0.00

Primavera 0.00 0.00 0.00

Ancón Sur 1.42 0.82 0.53


Ancón Norte 1.56 0.89 0.57

Papelsa 1.41 0.75 0.49

Puente Gabino 1.19 0.63 0.41

Tabla 51. Índice de uso – metodología 2 caudal ambiental

PUNTO INTERÉS ÍNDICE DE USO AÑO SECO (%)

ÍNDICE DE USO AÑO PROMEDIO (%)

ÍNDICE DE USO AÑO HÚMEDO (%)

San Miguel 0.00 0.00 0.00

Primavera 0.00 0.00 0.00

Ancón Sur 2.25 1.04 0.62


Ancón Norte 3.23 1.25 0.70

Papelsa 3.73 1.11 0.62

Puente Gabino 3.17 0.95 0.53

Tabla 52. Índice de uso año seco – metodología 3 caudal ambiental

PUNTO INTERÉS

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEPT OCT NOV DIC

San Miguel 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Primavera 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Ancón Sur 1.20 1.17 1.16 1.21 1.18 1.21 1.17 1.21 1.51 1.51 1.38 1.38

Aula Ambiental 3.71 3.36 3.04 3.69 4.92 4.47 3.66 3.98 4.55 6.33 5.86 4.74

Ancón Norte 1.40 1.30 1.22 1.47 1.79 1.39 1.29 1.41 1.80 2.07 1.89 1.70

Papelsa 1.03 1.02 0.99 1.21 1.20 1.52 1.30 1.40 1.60 1.55 1.18 1.03

Puente Gabino 0.87 0.87 0.84 1.03 1.02 1.29 1.10 1.18 1.36 1.32 1.00 0.88

Tabla 53. Índice de uso año normal – metodología 3 caudal ambiental

PUNTO INTERÉS


San Miguel 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Primavera 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Ancón Sur 0.74 0.73 0.72 0.74 0.73 0.74 0.73 0.74 0.85 0.85 0.80 0.80

Aula Ambiental 2.12 2.01 1.89 2.12 2.47 2.36 2.11 2.21 2.38 2.79 2.69 2.43

Ancón Norte 0.83 0.79 0.77 0.86 0.96 0.83 0.79 0.84 0.96 1.03 0.98 0.93

Papelsa 0.62 0.62 0.61 0.69 0.68 0.78 0.72 0.74 0.80 0.78 0.68 0.63

Puente Gabino 0.53 0.53 0.52 0.58 0.58 0.66 0.61 0.63 0.68 0.67 0.57 0.53



117

Tabla 54. Índice de uso año húmedo – metodología 3 caudal ambiental

PUNTO INTERÉS


San Miguel 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Primavera 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Ancón Sur 0.67 0.64 0.74 0.68 0.62 0.66 0.64 0.65 0.66 0.71 0.68 0.66

Aula Ambiental 2.53 2.46 2.47 1.96 2.27 1.96 2.18 2.20 1.73 1.93 2.39 2.24

Ancón Norte 0.91 1.08 0.90 0.79 0.77 0.83 0.79 0.79 0.67 0.89 0.96 0.83

Papelsa 0.72 0.75 0.82 0.66 0.84 0.78 0.91 0.90 0.81 0.77 0.86 0.77

Puente Gabino 0.61 0.64 0.70 0.56 0.72 0.66 0.78 0.76 0.69 0.66 0.73 0.65

6.5 ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE DE ARIDEZ

De acuerdo con IDEAM (2010), el índice de aridez es una característica cualitativa del clima que muestra en mayor o menor grado la insuficiencia de los volúmenes precipitados capaces de mantener la vegetación. El índice de aridez (IQ) depende únicamente de la evapotranspiración real (ETR) y potencial (ETP) de una cuenca hidrográfica.

Al ser derivado de variables climáticas el índice de aridez tiene un significado importante para la oferta hídrica ya que la energía disponible (expresada en términos de evaporación potencial) y la precipitación influyen significativamente en la evapotranspiración real y en la escorrentía superficial de las cuencas (IDEAM, 2010).

La evapotranspiración es la cantidad de vapor de agua saliente de un volumen de control (cuenca hidrográfica) hacia la atmosfera, este valor representa la suma de la evaporación desde la tierra, la transpiración de plantas y seres vivos. Los principales moduladores de la dinámica de la evapotranspiración son: la disponibilidad de agua, la disponibilidad de energía para modificar el estado del agua y las condiciones aerodinámicas propicias para la asimilación y transporte de humedad.

La disponibilidad de agua en el largo plazo está determinada por la precipitación la cual puede ser interceptada, convertirse en escorrentía superficial o infiltrarse y recargar los acuíferos manteniendo el flujo base de las corrientes, el volumen de agua disponible para la evapotranspiración lo conforma el volumen que es interceptado y el volumen que se almacena la zona vadosa el cual es transpirado por el proceso natural de la vegetación. La diferencia de la precipitación y la evapotranspiración real determina la disponibilidad de recurso hídrico en el largo plazo.

La radiación neta estimada a partir del balance energético global se ve afectada por factores astronómicos y por condiciones físicas y climáticas. Factores como la nubosidad, la posición geográfica y el albedo de las superficies (asociadas a los usos del suelo) determinan la cantidad de radiación incidente sobre la superficie.

Las condiciones aerodinámicas propicias para la evaporación son influenciadas por la velocidad del viento, la cantidad de vapor de agua en el aire, la resistencia aerodinámica de la superficie y por el tipo y cantidad de vegetación presentes.



118

Por ultimo hay que resaltar la importancia de la vegetación como modulador del clima. En este sentido, Makarieva & Gorshkov (2007), proponen la teoría de la Bomba Biótica de Humedad, la cual propone que la vegetación ejerce un papel de bomba biótica de humedad atmosférica que puede tener serias implicaciones en el ciclo hidrológico continental. La revisión de dicha teoría indica que existe una fuerza denominada fuerza evaporativa debido a que está relacionada con el proceso de evapotranspiración y que realiza un proceso de succión de humedad generando y contribuyendo a que se sature la atmosfera y se desencadene el proceso de precipitación. En este sentido, la vegetación es un actor fundamental en el ciclo hidrológico.

Para calcular la evapotranspiración real se utilizó la metodología propuesta por Cenicafé la cual permite determinar la evapotranspiración potencial por medio del modelo de elevación digital ya que depende únicamente de la altura sobre el nivel del mar.

hTPE 0002.0exp17.1700 (27)

Donde, ETP es la evapotranspiración potencial (mm/año) y h es la elevación (m).

Esta ecuación fue determinada a partir de una regresión elaborada por Cenicafé entre los valores de evapotranspiración y la altura sobre el nivel del mar. Las estimaciones de ETP fueron obtenidas al aplicar el método de Penman a los datos de las estaciones climáticas de Colombia (Jaramillo, 1989).

Para determinar la evapotranspiración real de la zona de estudio se utilizara la expresión de Budiko, la cual relaciona la precipitación y la evapotranspiración potencial para determinar la evapotranspiración.

5.0

cosh1tanh

P

ETPsenh

P

ETP

ETP

PPETPTRE

(28)

Los mapas de ETP y ETR fueron estimados y se presentan en el informe de la componente Hidrológica e Hidráulica Red Río Fase IV, y se presentan en el capítulo 6.2.2.

Una vez se estiman tanto la evapotranspiración real y potencial se calcula el índice de aridez (IQ), a partir de la siguiente expresión.

ETP

ETRETPIQ

(29)

Con el objeto de representar la disponibilidad del recurso hídrico en forma cualitativa, IDEAM (2010) propone la división en categorías del índice de aridez por cuencas resumidos en la

Tabla 55.



119

Tabla 55. Discriminación cualitativa del índice de aridez (Elaboración propia a partir de IDEAM, 2010)

CATEGORÍA RANGO COLOR

Altamente deficitarias de agua Mayor a 0.60

Deficitarias de agua Entre 0.50 y 0.59

Moderado deficitaria de agua Entre 0.40 y 0.49

Moderado Entre 0.30 y 0.39

Moderado y excedente de agua Entre 0.20 y 0.29

Excedentes de agua Entre 0.15 y 0.19

Altos excedentes de agua Menor a 0.15

En la Figura 93 se presentan los resultados de la estimación del mapa del índice de aridez. Se puede observar que en la zona de estudio se presentan índices de aridez en las categorías cualitativas del IDEAM, entre moderado y altos excedentes de agua. Las cuencas de San Miguel, Primavera y Ancón Sur tienen altos excesos de agua, por otra parte en la cuenca de Aula Ambiental se presenta en promedio un índice de aridez de altos excesos de agua pero se presentan en algunas zonas en la categoría de excedentes de agua y moderados excedentes de agua, finalmente en las cuencas Ancón Norte, Papelsa y Gabino se presentan índices de aridez promedio en la categoría de excedentes de agua. En la Tabla 56 se presenta el IQ medio para cada una de las subcuencas definida por cada uno de los puntos de interés.

Tabla 56. Índice de aridez medio para las 7 subcuencas del río Aburra-Medellín

CUENCA HIDROGRÁFICA IQ CLASIFICACIÓN COLOR

San Miguel 0.11 Altos excedentes de agua

Primavera 0.12 Altos excedentes de agua

Anón Sur 0.12 Altos excedentes de agua

Aula Ambiental 0.14 Altos excedentes de agua

Ancón Norte 0.16 Excedentes de agua

Papaelsa 0.16 Excedentes de agua

Gabino 0.16 Excedentes de agua

Los resultados indican que cuatro de las siete subcuencas analizadas a lo largo del río Aburrá - Medellín tienen en promedio altos excedentes de agua, las tres cuencas restantes tienen excedentes de agua, es decir que en las siete cuencas analizadas los volúmenes de agua precipitados son capaces de mantener en buen estado la vegetación, también se puede inferir a partir de los resultados obtenidos que la precipitación de la zona es suficiente para el sostenimiento de los ecosistemas de la región.



120

Figura 93. Mapa del índice de aridez



121

6.6 CONCLUSIONES

En la determinación del PORH de la cuenca del río Aburrá – Medellín, es necesaria la estimación de elementos como oferta, demanda, caudal ambiental, índice de uso e índice de aridez en varios puntos de interés a lo largo del cauce principal de la cuenca de estudio.

Mediante la estimación de índices como el de uso y aridez, se obtiene una medida del estado de la cuenca en relación a la cantidad de agua. El índice de uso nos da una idea de la presión hídrica del cuerpo de agua, relacionando la cantidad de agua utilizada contra la disponible. El índice de aridez nos da una idea de la cantidad de agua disponible para la conservación ecológica de la vegetación en la cuenca.

De los resultados obtenidos se observa en relación al índice de uso, que únicamente para la cuenca definida hasta Aula Ambiental para el caso de año seco, utilizando el caudal ambiental correspondiente a la metodología 2 se obtiene un valor correspondiente a la categoría media, para el resto de puntos, año hidrológico y caudal ambiental estimados, se obtiene que cada subcuenca presenta un valor correspondiente a la categoría baja, obteniéndose de esta manera, que la cuenca no presenta presión hídrica sobre el recurso en cuanto a cantidad.

De los resultados obtenidos de la estimación del índice de aridez, se obtiene que en promedio, para toda la cuenca de interés se cuenta con agua suficiente para la conservación ecológica de la vegetación.



122

7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ÁREA METROPOLITANA VALLE DE ABURRÁ. “Diseño y Puesta en Marcha de la Red de Monitoreo Ambiental en la Cuenca Hidrográfica del Río Medellín en Jurisdicción del Área Metropolitana” Fase 1. Convenio 366/2003 Calidad de las aguas del río Medellín y sus principales afluentes. Diciembre de 2004.

CHOW, V.T., HIDROLOGÍA APLICADA. Traducción de la primera edición en inglés de Applied Hydrology, McGRAW-HILL. (1994).

MARBELLO, P. Ramiro. Fundamentos para las prácticas de laboratorio de hidráulica. Universidad Nacional, Medellín. 1997.

VÉLEZ, J. Poveda Germán, & MESA, Oscar. Balances Hidrológicos de Colombia (1st ed., p. 150). Medellín. 2000.

VEN TE CHOW. Hidráulica de los Canales Abiertos. Editorial Diana, México, 1983.

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