Estudio de Inundación en Utica Final

SUBDIRECCIÓN DE RECURSO NATURALES Y ÁREAS PROTEGIDAS

BOGOTÁ

JUNIO DE 2012

Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca - CAR

CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE CUNDINAMARCA

INTEGRANTES CONSEJO DIRECTIVO

Presidente de la República Juan Manuel Santos Calderón

Representante del Señor Presidente Carlos Angulo Galvis

Gobernador de Cundinamarca Álvaro Cruz Vargas

Gobernador de Boyacá Juan Carlos Granados Becerra

Alcalde Mayor de Bogotá D.C. Gustavo Francisco Petro Urrego

Delegado Alcalde Mayor de Bogotá D.C. Diego Fernando Bravo Borda

Ministro de Ambiente y Desarrollo Sostenible Frank Joseph Pearl González

Delegado Ministro de Ambiente y Desarrollo Sostenible Aníbal Fernández de Soto

Alcalde Municipal de Sasaima - Cundinamarca Juan Carlos Ramos Flórez

Alcalde Municipal de Zipaquirá - Cundinamarca Marco Tulio Sánchez Gómez

Alcalde Municipal de Buenavista - Boyacá Miguel Antonio Castillo Barragán

Representante del Sector Privado –ASOTENGIR Magdalena Collazos Luna

Representante del Sector Privado - LIMOUSIN Luis Alfonso Rubiano López

Representante de las Comunidades Indígenas Julio Hernando Balsero

Representante de Entidades Sin Ánimo de Lucro Luis Alejandro Motta Martínez

Representante de Entidades Sin Ánimo de Lucro Andrés Iván Garzón

ELABORACIÓN EQUIPO TÉCNICO

MARTÍN MAURICIO MAZO VILLALOBOSAsesor Dirección General Gestión del Riesgo

ADRIANO CHAPARRO CAMILO ZAMBRANOSubdirección Administración Recursos Naturales y Áreas Protegidas

REVISO: HENRY JAVIER PALACIOS CLAVIJOSubdirector Administración Recursos Naturales y Áreas Protegidas


INTEGRANTES DIRECTIVOS CAR

Director General (E)Dr. Alfred Ignacio Ballesteros Alarcón

Secretario GeneralDra. Amparo Cruz Peña

Subdirección de Recursos Económicos y Apoyo LogísticoDr. Luis Alfonso Rodríguez Valbuena

Subdirector de Planeación y Sistemas de InformaciónDr. Pacífico Ernesto Barrera Nubán

Subdirector de Desarrollo Ambiental Sostenible (E)Dra. Edith Sofia Castro Martínez

Subdirectora JurídicaDra. Piedad Gutierréz Barrios

Subdirectora de Gestión Social (E)Dra. Martha Mercedes Carrillo Silva

Subdirección de Administración de los Recursos Naturales y Áreas ProtegidasDr. Henry Javier Palacios C.

Jefe Oficina de ComunicacionesDr. Édgar Humberto Cárdenas Sarmiento

Jefe Oficina de Gestión del Talento HumanoDra. Mónica Rocío Fonseca Páez

Jefe Oficina de Control Interno (E)Dra. Marlen Ortiz Rozo

Jefe Oficina de Control Disciplinario InternoDra. Juana María Sánchez Rubio

Jefe Oficina de Cooperación InternacionalDr. Fernando Páez Mejía

Jefe Fondo para las Inversiones Ambientales en el Perímetro Urbano de Bogotá- FIABDr. Anibal Segundo Acosta Pulido

Jefe Laboratorio AmbientalDr. Edwin Giovani García Masmela

Jefe Oficina Bogotá DC - La CaleraDra. Olga Lí Romero Delgado

Jefe Oficina Provincial Almeidas y Municipio de GuatavitaDra. Rosa María Sarmiento Puchana

Jefe Oficina Provincial Alto MagdalenaDr. Edwin César Gaviria Montanez

Jefe Oficina Provincial Bajo MagdalenaDr. Javier Correal Pizarro

Jefe Oficina Provincial ChiquinquiráDr. Ramón Anselmo Vargas López

Jefe Oficina Provincial GualiváDr. José Gregorio Espejo Jiménez

Jefe Oficina Provincial Magdalena CentroDr. Luís Fernando Hernández Sandoval

Jefe Oficina Provincial RionegroDr. Juan Filiberto Cotrino Guevara

Jefe Oficina Provincial Sabana CentroDra. Martha Susana Muñoz Cepeda

Jefe Oficina Provincial Sabana OccidenteDra. Adriana Lucía Roa Vanegas

Jefe Oficina Provincial Soacha (E)Dra. Jhoanna Alexandra Montoya Munñoz

Jefe Oficina Provincial SumapazDr. Néstor Emilio Ruiz Rodríguez

Jefe Oficina Provincial TequendamaDr. Martín Eduardo Moreno Roa

Jefe Oficina Provincial UbatéDr. Carlos Manuel Montaño Barrantes


CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN..............................................................................................1

2. OBJETIVO GENERAL......................................................................................1

2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS......................................................................23. DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO....................................................2

3.1 CUENCA DEL RÍO NEGRO......................................................................23.2 CUENCA DE LA QUEBRADA NEGRA......................................................33.3 MUNICIPIO DE UTICA..............................................................................5

4. COMPONENTE ECOLÓGICO..........................................................................6

4.1 CARACTERÍSTICAS HÍDRICAS...............................................................64.2 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS..........................................................8

4.2.1 FLORA................................................................................................8

4.2.2 FAUNA................................................................................................9

4.3 CARACTERÍSTICAS SOCIOECONÓMICAS..........................................135. ANÁLISIS HIDROLÓGICO..............................................................................15

5.1 ESTACIONES UTILIZADAS....................................................................155.2 PRECIPITACIÓN.....................................................................................165.3 CURVA DE INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA.....................195.4 HIETOGRAMA PARA LA ESTACIÓN AGUA FRÍA.................................215.5 ESTIMACIÓN DE LA CURVA NÚMERO.................................................23

6. MODELACIÓN HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA............................................28

6.1 MODELACIÓN HIDROLÓGICA...............................................................287. MODELACIÓN DEL TRANSITO HIDRÁULICO DE CAUDALES DE

CRECIENTES........................................................................................................32

7.1 METODOLOGÍA......................................................................................327.2 IMPLEMENTACIÓN DE LA MODELACIÓN HIDRODINÁMICA..............327.3 RESULTADOS DE LA MODELACIÓN HIDRÁULICA..............................38

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..................................................44

9. BIBLIOGRAFÍA...............................................................................................45

10. ANEXOS......................................................................................................46

LISTA DE FIGURAS

Figura 3.1 Parte Alta de la Quebrada La Chorrera..................................................4Figura 3.2 Parte Media de la Quebrada La Chorrera..............................................5Figura 3.3 Localización municipio de Utica.............................................................6Figura 4.1 Deforestación en la subcuenca..............................................................8Figura 4.2 Acciones que generan inestabilidad y debilitamiento del suelo de la cuenca de la quebrada negra.................................................................................14Figura 5.1 Mapa de isoyetas para la zona de estudio...........................................17Figura 5.2 Precipitación promedio anual (mm) estación Agua Fría.......................18Figura 5.3 Curva Intensidad Duración y Frecuencia para la estación Agua Fría. .21Figura 5.4 Hietograma de bloque alterno periodo de retorno 20 años..................22Figura 5.5 Hietograma de bloque alterno periodo de retorno 50 años..................22Figura 5.6 Hietograma de bloque alterno periodo de retorno 100 años................23Figura 5.7 Mapa de curva número para el área de estudio...................................27Figura 6.1 Resultado del modelo HEC-HMS para hietograma de 100 años de retorno....................................................................................................................29Figura 6.2 Caudal de retorno vs. Probabilidad de ocurrencia...............................31Figura 7.1 Batimetría y topografía de la planicie de inundación............................34Figura 7.2 Extracción desde DEM de las secciones transversales cada 100 m en promedio................................................................................................................36Figura 7.3 Pantalla de con la geometría del modelo HEC – RAS utilizado...........37Figura 7.4 Pantalla de salida de resultados del modelo HEC-RAS.......................38Figura 7.5 Sección típica quebrada Negra............................................................39Figura 7.6 Sección típica quebrada Negra con sedimentos..................................39Figura 7.7 Perfil longitudinal de la quebrada Negra..............................................40Figura 7.8 Mapa de Inundación de la zona de estudio.........................................41Figura 7.9 Mapa de creciente en el escenario de deposición de sedimentos en el cauce frente a la cabecera municipal de Utica.......................................................43

LISTA DE TABLAS

Tabla 4.1 Anfibios endémicos y/o que tienen algún grado de amenaza..................9Tabla 4.2 Reptiles endémicos y/o que tienen algún grado de amenaza................10Tabla 4.3 Aves endémicas y/o que tienen algún grado de amenaza.....................10Tabla 4.4 Mamíferos endémicos y/o que tienen algún grado de amenaza............11Tabla 5.1 Estaciones utilizadas en el estudio.........................................................16Tabla 5.2 Coeficientes del método de vargas y díaz-granados Utilizados.............20Tabla 5.3 Intensidad Duración y Frecuencia para la estación Agua Fría...............20Tabla 5.4 Tabla de curvas número según SCS de los EEUU,1964.......................26Tabla 6.1 Caudales de diseño utilizados................................................................30Tabla 6.2 Caudales para los periodos de retorno 20, 50 y 100 años.....................31

Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca – CARSubdirección de Recursos Naturales y Áreas Protegidas

República de Colombia

1. INTRODUCCIÓN

Durante la pasada ola invernal que azotó al país durante el último trimestre del

2010 y el primer trimestre del 2011 quedó en evidencia la necesidad de estudios

hidrológicos e hidráulicos que permitan actualizar la determinación de cotas de

inundación. Se evidencia en los últimos periodos el incremento de los periodos de

estiaje con valores extremos, causados por fenómenos climáticos como el enso,

de igual manera los valores superiores de precipitación afectados por acción de la

niña que cada vez arremete al continente con mayor fuerza.

Cada vez son más las zonas vulnerables aledañas a los cuerpos hídricos, que

están ocupadas por los centros poblados; esta situación obliga a las

administraciones municipales y entes territoriales a identificar el riesgo por

inundaciones, conocer muy bien las variaciones que tienen las quebradas que

atraviesan sus municipios, tanto en la zona urbana como rural.

El Municipio de Utica fue uno de las áreas urbanas más afectadas en estos

últimos eventos de crecimiento de los ríos, específicamente a causa del

incremento de los niveles de agua de la Quebrada Negra.

El día 12 de marzo de 2012 se celebró de manera conjunta el Comité Regional y

Local de Prevención y Atención de Desastres en el Municipio de Utica cuyo fin era

analizar las acciones sectoriales de reducción y prevención del riesgo para el

Municipio de Utica. Dentro de las obras requeridas para reducir el riesgo se

plantea la ejecución de un muro de protección aguas arriba del casco urbano en la

Quebrada Negra con el fin de rectificar el cauce del río para evitar socavación,

labor encargada a la CAR. En este informe se elabora el estudio de la obra de

protección requerida.

0 ESTUDIO OBRA DE PROTECCION QUEBRADA NEGRA – CREPAD No. 5 – CLOPAD No. 12 AÑO 2012



2. OBJETIVO GENERAL

Analizar la amenaza por inundación del casco urbano del Municipio de Utica, en el

Departamento de Cundinamarca a causa de la quebrada la Negra en la

confluencia con el Río Negro, evaluando escenario de aporte de sedimentos y

crecientes para diferentes periodos de retorno.

2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar los caudales para periodos de retorno de 20, 50 y 100 años en

la quebrada la Negra y en el Río Negro.

Determinar las áreas de amenaza por inundación del Casco Urbano del

Municipio de Utica bajo escenarios de periodos de retorno.

Simular el escenario de una reducción del cauce de la quebrada negra a

causa del aporte de sedimentos de la parte alta de la cuenca.

Diseñar la ubicación del muro de protección en la Quebrada Negra aguas

arriba del casco urbano del Municipio de Utica

3. DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO

3.1 CUENCA DEL RÍO NEGRO

La cuenca hidrográfica del Río Negro hace parte de la hoya hidrográfica del Río

Magdalena, se ubica al norte del Departamento de Cundinamarca, cubre una

extensión de 4235,24 Km2 el 22.7% de la jurisdicción de la CAR.




La cuenca limita al norte con el Departamento de Boyacá, al sur con la cuenca del

Río Bogotá, por el oriente con la cuenca del Río Minero y parte media del Río

Bogotá finalmente por el occidente con la cuenca del Río Magdalena.

Comprende los municipios de Albán, Caparrapí, Guaduas, Guayabal de Síquima,

la Palma, La Peña, La Vega, Nimaima, Nocaima, Pacho, Puerto Salgar, Quebrada

Negra, San Francisco, Sasaima, Supata, Topaipí, Utica, Vergara, Vianí Villeta y

Yacopí.

Fisiográficamente, los paisajes más representativos lo constituyen los valles y las

montañas de la cordillera Oriental, los primeros están formados por vegas y

abanicos a lo largo del Río Negro, los segundos por montañas de laderas

coluviales y estructurales que forman áreas con topografía variable de ondulada a

fuertemente quebrada y escarpada . Es importante mencionar que toda la cuenca

presenta problemas de inestabilidad con procesos de remoción, deslizamientos y

desplomes originados por los tipos de suelos, por la humedad, entre otros.

La altitud de la cuenca varía entre los 800 hasta los 3600 msnm, con temperaturas

entre los 8ºC y los 26ºC, con un régimen de lluvias tipo bimodal, con totales

anuales de 1923 mm, lo que hace que el área de estudio sea de carácter que

varía desde el superhúmedo en las cuencas del río Guaguaquí y bajo río Negro;

húmedo hasta semiseco, en el río alto Negro; semiarido en las cuencas del río

Villeta y árido en esta misma y la de los ríos Pinzaima y Supatá. (CAR, 2006)

3.2 CUENCA DE LA QUEBRADA NEGRA

Nace en el alto El palmar entre los Municipios de Quebrada Negra y Villeta. Su

cauce tiene una longitud de 17 Km, con un caudal promedio de 1,5 m3/s y sus




pendientes llegan hasta el 80% en algunos puntos. En el territorio municipal de

Utica recoge aguas principalmente de las quebradas Chorrera y Agua Clara, y de

gran cantidad de pequeñas Quebradas como: La Abuelita, la Jabonera, Amargosa,

el Descanso, la Papaya, la Rivera y Zanja Seca. El área que cubre esta

subcuenca es de 2.369.94 hectáreas. (Útica, 2000).

Figura 3.1 Parte Alta de la Quebrada La Chorrera

La Quebrada La Chorrera corresponde a uno de los afluente de la Quebrada

Negra en la parte alta de la cuenca en visita realizada al sector se observa que

presenta un deterioro importante del suelo, la sobre explotación mediante la

agricultura intensiva de caña panelera que se encuentra hasta la parte más alta de

la cuenca, aumentando el problema de erosión y de remoción en masa que

suceden en esta cuenca, material fino y grueso que se comienza a mezclar desde




esta parte y que más adelante es transportado en las épocas de creciente, como

quedo en evidencia durante el pasado periodo de ola invernal, en donde este río

fue el principal aportante de la Quebrada Negra que llevó su avalancha hasta la

población de Utica, municipio afectado directamente por estar ubicado en el cono

de eyección o la llanura aluvial con material de arrastre que presenta esta

quebrada en su desembocadura al río Negro.

Figura 3.1 Parte Media de la Quebrada La Chorrera

En la parte media de la cuenca, en inmediaciones en donde se pretende la

construcción se presenta el segundo sector en donde el proceso de remoción en

masa de la cuenca se intensifica, y en donde suceden represamiento de material

transportado en las zona encañonada del cauce, que luego es removido en




momentos de creciente, incrementando la amenaza de destrucción de cualquier

estructura hidráulica que se localice sobre el río.

3.3 MUNICIPIO DE UTICA

Se localiza al Noroeste del Departamento de Cundinamarca, en la provincia del

Gualiva, con una altura que oscila entre los 400 a 1600 m.s.n.m

Figura 3.2 Localización municipio de Utica.

El área aproximada del municipio es de 9.233 hectáreas, correspondientes a

superficie rural 9.029 hectáreas y urbana 204 hectáreas.




4. COMPONENTE ECOLÓGICO1

4.1 CARACTERÍSTICAS HÍDRICAS

El casco Urbano del municipio de Útica se ubica en la confluencia de la quebrada

Negra y el río Negro. En general estos son de carácter torrencial, debido a lo

estrecho de los cauces, a la alta pendiente relacionada con el terreno quebrado, a

la corta longitud de su recorrido (con excepción del río Negro), a la baja

amortiguación de las aguas antes de llegar a los cauces y a la alta deforestación

que en general presenta el Municipio.

Según los resultados obtenidos por el equipo consultor para la formulación del

POMCA Rionegro, la Quebrada Negra presenta un valor de pH que cumple con la

Normatividad ambiental y con tendencia a la alcalinidad, una conductividad que

refleja un grado de mineralización bajo.

Los valores de oxígeno disuelto obtenido, reflejan que el cuerpo de agua presenta

condiciones de poca favorabilidad para la sobrevivencia de especies acuáticas.

El valor obtenido de nitritos tanto de la Quebrada Negra, cumple con el Decreto

1594/84 y Decreto 475/98; sin embargo se evidencia un alto contenido de

Nitrógeno amoniacal que excede el valor límite permisible establecido en estos

Decretos, lo cual se relaciona directamente con un alto contenido de coliformes

totales.

Los valores obtenidos de Sólidos totales de la Quebrada Negra exceden el límite

permisible del Decreto 475/98 para calidad de agua segura.

1 Plan de Ordenamiento y Manejo de Cuenca Hidrográfica - POMCA RIO NEGRO – CAR 2009




La Quebrada Negra, excede los límites permisibles del Decreto 1594/84 para los

diferentes usos en cuanto a coliformes totales, permitiendo concluir que se está

realizando vertimiento de aguas residuales domésticas sin previo tratamiento

antes de su descarga.

4.2 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS

4.2.1 FLORA

La subcuenca de la quebrada Negra se encuentra altamente deforestada lo cual

indica un alto grado de intervención existente sobre la cobertura natural, las

principales causas de este fenómeno son la actividad ganadera y la expansión de

la frontera agrícola.

Figura 4.3 Deforestación en la subcuenca

El área de estudio, según el sistema de clasificación de Holdridge (1967), se

encuentra enmarcada en el bosque seco tropical (bs-T). La vegetación de esta

zona es la respuesta a factores climáticos, de suelo y a la intervención antrópica,




es así como en época de sequía la mayoría de la vegetación arbórea pierde su

follaje como medio de defensa para soportar el déficit hídrico y las altas

temperaturas, durante el periodo de lluvias el bosque vuelve a recuperar su follaje

devolviéndole su aspecto exuberante, las copas de los árboles son de forma

aparasoladas, con fustes torcidos y con espinas entre las que se encuentran las

cactáceas. En esta formación se encuentran especies de gran valor comercial que

han venido desapareciendo con la implementación de potreros y cultivos

agrícolas.

Algunas de las especies florísticas que sobresalen en esta zona son: Cedro

(Cedrela odorata), Ceiba bruja (Ceiba pentandra), Diomate (Astronuim

graveolens), Baho (Platymiscium polystachium), Cumulá (Aspidosperma

polyneurum), Cardón (Lemairocereus griseus), Doncello (Prosopis juliflora),

Guadua (Guadua angustifolia), Guayacán carrapo (Bulnesia carrapo), Olivo

(Capparis adoratissima), Dinde (Maclura tinctoria), Cedrillo (Guarea guidonia),

Payandé (Pithcellobium dulce), Iguá (Pseudosmanea guachapele), Flor Morado

(Tabebuia rosea) y Samán. (Pithecellobium saman), Cactáceas arborescentes

como el Cardón (Lemairocereus humilis), algunas parásitas como el Cacto

parásito (Hylocereus undatus), Lluvia de perlas (Rhipsalis cassutha); entre las

terrestres el Higo (Opuntia elatior), Pitahaya (Acanthocereus pitajaya) y el Higo

redondo (Melocactus communis).

4.2.2 FAUNA

El POMCA Rionegro cita a las especies de fauna silvestre con probable presencia

en la zona, que son endémicas y/o que tienen algún grado de amenaza2 así:

Tabla 4.1 Anfibios endémicos y/o que tienen algún grado de amenaza.

2 End: Endémica; EN: En peligro; CR: En peligro crítico; VU: Vulnerable




Grupo Familia Especie Nombre ComúnEnd

Uicn

Anfibios

Bufonidae Atelopus subornatus Sapito arlequín EN

Bufonidae Atelopus farci Sapito arlequín CRDendrobatidae Colostethus

ranoidesRana venenosa CR

Leptotodactilidae Eleutherodactylus ingeri

Rana VU

Plethodontidae Bolitoglossa lozanoi Salamandra corpulenta

X VU

Tabla 4.2 Reptiles endémicos y/o que tienen algún grado de amenaza.

Grupo Familia EspecieNombre Común

Uicn

ReptilesCrocodylidae Crocodylus acutus Cocodrilo CR

Testudinidae Geochelone carbonaria

Tortuga, morrocoy

CR

Tabla 4.3 Aves endémicas y/o que tienen algún grado de amenaza.


Uicn

AVES Tinamidae Crypturellus saltuarius Tinamú CR

Tinamidae Tinamus osgoodi Tinamú ENAnatidae Anas cyanoptera Pato ENAnatidae Netta erythrophthalma Pato CRAnatidae Anas geogica Pato pico de oro ENAnatidae Oxyura jamaicensis Pato andino ENAccipitridae Oroaetus isidori Aguila ENCracidae Crax alberti Pavón

colombianoX CR

Odonthophoridae Odontophorus strophium

Perdiz X CR

Rallidae Rallus semiblumbeus Tingua bogotana ENPsittacidae Pyrrhura calliptera Perico X VUPsittacidae Pionopsitta pyrilia Cotorra VUPsittacidae Touit stictoptera Perico ENPsittacidae Hapalopsittaca

amazoninaLora VU

Psittacidae Ognorhynchus icterotis Perico palmero CRTrochilidae Saucerottia cyanifrons Colibrí X





Uicn

Trochilidae Coeligena prunellei Colibrí CRCapitonidae Capito hypoleucus Torito X ENPicidae Melanerpes

chrysauchenCarpintero VU

Furnariidae Synallaxis subpudica Hornero XThamnophilidae Clytoctantes alixii Hormiguero

arbóreoEN

Formicariidae Grallaria kaestneri Hormiguero XTyrannidae Phylloscartes lanyoni Atrapamoscas X ENAlaudidae Eremophila alpestris Alondra ENIcteridae Macroagelaius

subalarisChango X CR

Thraupidae Habia gutturalis Ahumado X NT

Tabla 4.4 Mamíferos endémicos y/o que tienen algún grado de amenaza

Grupo Familia Especie Nom ComúnEnd

UICN CITES

Mamíferos

Bradypodidae Bradypus variegatus Mico perezoso de tres dedos

II

Megalonychidae Choloepus hoffmanni Perezoso de dos dedos IIIMyrmecophagidae Tamandua mexicana Oso hormiguero, oso

meleroIII

Soricidae Cryptotis colombiana Musaraña XCallitrichidae Saguinus leucopus Tití gris, X VU ICebidae Ateles hybridus Marimonda del Magdalena CRCebidae Aotus griseimembra Mico de noche caribeño VUCebidae Aotus lemurinus Mico de noche andino VUCebidae Cebus albifrons Maicero cariblanco, macaco IICanidae Speothos venaticus Perro venadero, perro de

monteI

Canidae Cerdocyon thous Zorro, zorro común IIProcyonidae Nasua nasua Cusumbo sureño, coatí,

guacheIII

Procyonidae Potos flavus Pero de monte, micoleón IIIMustelidae Eira barbara Comadreja, ulamá, tayra IIIMustelidae Lutra longicaudis Nutria, gato de agua, lobito

de ríoVU I

Mustelidae Galictis vittata Nutria, hurón IIIFelidae Oncifelis colocolo Tigrillo ecuatoriano, gato

pajeroII

Felidae Puma concolor Puma, león, león colorado I




Grupo Familia Especie Nom ComúnEnd

UICN CITES

Felidae Panthera onca Pantera, tigre mariposo, jaguar

VU I

Felidae Leopardus wiedii Tigrillo, tigrillo peludo IFelidae Leopardus pardalis Tigrillo, canaguaro IFelidae Herpailurus

yagouarondiGato pardo, gato de monte I

Tapiridae Tapirus pinchaque Tapir,danta de montaña EN ITayassuidae Tayassu pecari Cafuche, tatabro, pecarí, IITayassuidae Pecari tajacu Saino, tatabro, puerco de

monteII

Cervidae Mazama americana Venado colorado, soche IISciuridae Microsciurus

pucheraniiArdillita de los robledales X

Muridae Zygodontomys brunneus

Ratón rastrojero X

Muridae Akodon affinis Ratón campestre XMuridae Akodon bogotensis Ratón campestre XMuridae Thomasomys

monochromosRatón montañero X

Erethizontidae Coendou vestitus Puercoespín pardo X VUDinomydae Dinomys branickii Pacarana, guagua, tinajo VUDasyproctidae Dasyprocta punctata Ñeque, carmo, gautín IIIAgoutidae Agouti paca Paca, boruga, lapa, tinajo IIIEchimyidae Olallamys albicauda Casiragua XEchimyidae Proechimys oconnelli Casiragua X

4.3 CARACTERÍSTICAS SOCIOECONÓMICAS

El municipio de Útica cuenta con una población aproximada de 4200 habitantes,

de los cuales 2991 viven en la subcuenca de la quebrada Negra lo que

corresponde al 71.06% de la población total.

La economía de la zona de la Subcuenca se basa principalmente en los cultivos

de pan coger, café y caña panelera en las zonas medias, cacao en las zonas más

bajas, pero sobretodo predomina la ganadería de cría leche y cría carne.




Algunas de las malas prácticas evidenciadas, producto de las actividades

mencionadas, que generan inestabilidad y debilitamiento del suelo de la cuenca de

la quebrada negra son:

Intensa Deforestación. El aumento de actividades agrícolas y pecuarias en

contraposición con las áreas destinadas a bosques aumentan la susceptibilidad

del suelo a la erosión, disminuyendo la calidad de los suelos y del agua.

Prácticas de quemas y uso intensivo del suelo. A ellas se debe la pérdida de la

capa orgánica del suelo, además de generar inestabilidad en laderas y por esto

movimiento de tierra.

Sobrepastoreo. Este genera procesos erosivos reflejados en la disminución de

vegetación herbácea y el socavamiento del terreno por pisoteo del ganado.

Además de lo mencionado anteriormente se pudo evidenciar la invasión a la zona

de ronda de la quebrada Negra para construcción de vivienda, en especial en el

área del casco urbano, incrementando aún más las amenazas de inundación.

(1) (2)




(3) (4)

Figura 4.4 Acciones que generan inestabilidad y debilitamiento del suelo de la

cuenca de la quebrada negra.

(1) Pérdida de capa vegetal.(2) Construcciones en zona de ronda.(3) Potrerización de la cuenca para ganado.(4) Deforestación de la cuenca.

5. ANÁLISIS HIDROLÓGICO

La distribución espacial de la lluvia tiene gran incidencia en el comportamiento de

caudales de una cuenca hidrográfica, teniendo en cuenta la variación de

características físicas de la cuenca como el relieve, tipo de suelo, tipo y densidad

de cobertura vegetal, uso del suelo, además intervención humana (actividades),

destacando la urbanización, que conlleva a la impermeabilización del suelo en

gran porcentaje del área.

De la misma manera, la distribución temporal de la lluvia define ciclos secos,

húmedos y de transición, con efecto directo en el régimen (comportamiento) de

niveles y caudales en corrientes superficiales y depósitos superficiales y

subterráneos al interior de la cuenca hidrográfica




5.1 ESTACIONES UTILIZADAS

Con el fin de obtener información hidrológica en la cuenca de la quebrada Negra y

del río Negro se utilizaron las siguientes estaciones meteorológicas en el presente

estudio.

Tabla 5.5 Estaciones utilizadas en el estudio.




5.2 PRECIPITACIÓN

La precipitación total anual en esta cuenca oscila entre los 1400 y los 1800 mm

como se puede observar en el mapa de isoyetas elaborado para la zona de

estudio.


Figura 5.5 Mapa de isoyetas para la zona de estudio.



En esta zona el comportamiento de las lluvias es de régimen bimodal,

encontrándose dos épocas de invierno durante el año bien definidas, una en los

meses de Marzo a Junio y otra de Octubre a Diciembre. En la Figura 5.6 se

puede observar el comportamiento de la precipitación mensual multianual en la

estación Agua Fria.

0

50

100

150

200

250

ENERO FEBRE MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOST SEPTI OCTUB NOVIE DICIE

Prec

ipit

acio

n m

m

Meses

Precipitación promedio mm estación Agua Fria

Figura 5.6 Precipitación promedio anual (mm) estación Agua Fría.

Es importante tener en cuenta que sobre la quebrada Negra no existen

limnimetros ni limnigrafos que permitan evaluar caudales medidos directamente,

con el fin de determinar los caudales máximos para el escenario propuesto.

Por esta razón es necesario efectuar un modelo lluvia escorrentía que permita

generar los caudales necesarios para simular el comportamiento de la quebrada

en el modelo hidráulico.




Con el fin de generar estos caudales se empleara el método desarrollado por el

Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos (SCS), mediante la

herramienta computacional de modelación hidrológica HEC-HMS desarrollada por

el cuerpo de ingenieros de la armada de los Estados Unidos.

Para el desarrollo de este ejercicio se estimaran en base a la morfología y los

regímenes de precipitación en la cuenca, los tiempos de concentración Tc, el

Hietograma de Diseño a partir las curvas IDF de la zona y la asignación de la

curva número para las condiciones de la cuenca en particular.

5.3 CURVA DE INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA

Para la determinación de las funciones de intensidad-duración-frecuencia IDF, se

adoptó el método de “Curvas Sintéticas Regionalizadas para Colombia”, estudio

adelantado por R. Vargas y M. Díaz-Granados (1998). En dicho estudio se analizó

toda la información de registros de pluviógrafo disponibles en el país y se

correlacionaron con los registros pluviométricos para proponer relaciones de

intensidad – duración – frecuencia, deducidas a partir de las lluvias diarias

máximas. En el estudio se proponen ecuaciones para las diferentes regiones

naturales; la correspondiente a la Región Andina obtuvo altos niveles de

confiabilidad.

La siguiente es la ecuación general:

I=a⋅T

b

t c⋅M d

Donde,

I = Intensidad media en mm/hora.

T = Tiempo de retorno en años.

t = Tiempo de duración de la precipitación en horas.

M = Promedio de la precipitación máxima anual en 24 horas.




Los coeficientes a, b, c y d son producto de las investigaciones del mismo estudio

y están generalizados para las diferentes regiones de Colombia, para el caso de

este estudio, se utilizan los coeficientes de la región andina presentados en

laTabla 5.6.

Tabla 5.6 Coeficientes del método de vargas y díaz-granados Utilizados.

Coeficientes Región

Andina

a 0,94

b 0,18

c 0,66

d 0,83

Como resultado de la aplicación de este método a la estación Agua Fria, se obtuvo

como resultado las Curvas Intensidad Duración y Frecuencia. En la Tabla 5.7 se

puede observar en los datos obtenidos y en la Figura 5.7 se puede observar la

curva IDF.

Duración Intensidad 3 5 10 25 50 100

10 127.95 140.27 158.91 187.40 212.30 240.5220 80.97 88.77 100.57 118.60 134.36 152.2230 61.96 67.93 76.96 90.76 102.82 116.4840 51.25 56.18 63.65 75.06 85.03 96.3350 44.23 48.49 54.93 64.78 73.39 83.1460 39.21 42.99 48.70 57.44 65.07 73.7270 35.42 38.83 43.99 51.88 58.77 66.5980 32.43 35.56 40.28 47.50 53.82 60.9790 30.01 32.90 37.27 43.95 49.79 56.41100 27.99 30.69 34.77 41.00 46.45 52.62110 26.28 28.82 32.65 38.50 43.62 49.41120 24.82 27.21 30.82 36.35 41.18 46.65


Tabla 5.7 Intensidad Duración y Frecuencia para la estación Agua Fría



0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210220230240250260

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Inte

nsida

d (m

m/h

r)

Duración (min)

CURVAS IDF OBTENIDAS POR EL MÉTODO DE DÍAZ GRANADOS

TR = 3

TR = 5

TR = 10

TR = 25

TR = 50

TR = 100

Figura 5.7 Curva Intensidad Duración y Frecuencia para la estación Agua Fría

5.4 HIETOGRAMA PARA LA ESTACIÓN AGUA FRÍA.

Con la información base de la curva IDF, se procedió a la elaboración del

hietograma para el periodo de retorno propuesto en este caso 20, 50 y 100 años,

por medio del método del bloque alterno, el cual consiste en especificar la

profundidad de precipitación que ocurre en n intervalos de tiempo sucesivos ∆t,

sobre una duración de Td= n∆t, después de seleccionar el periodo de diseño, la

intensidad es leída en una curva IDF para cada una de las ecuaciones ∆t, 2∆t,

3∆t…, y la profundidad de precipitación correspondiente se encuentra al multiplicar

la intensidad y la duración. Tomando diferencias entre valores de precipitación se

encuentra la cantidad de precipitación que debe añadirse por cada unidad

adicional de tiempo ∆t, estos momentos o bloques se ordenan en una secuencia

temporal de modo que la intensidad máxima ocurra en el centro de la duración

requerida Td, y los demás bloques queden en orden descendente




alternativamente hacia la derecha y la izquierda del bloque central para formar el

hietograma de diseño.


0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Pre

cip

ita

ció

n (m

m)

Duración (minutos)

BLOQUE ALTERNO 20 años

ORDEN

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Pre

cip

ita

ció

n (m

m)

Duración (minutos)


ORDEN

Figura 5.8 Hietograma de bloque alterno periodo de retorno 20 años




5.5 ESTIMACIÓN DE LA CURVA NÚMERO

Para la aplicación de esta metodología, se parte de la condición II en la cual para cada tipo de uso

de suelo en la cuenca estudiada se elige un valor de CN siguiendo en forma orientativa los valores

típicos y se pondera con respecto al valor del área para las condiciones promedio mencionadas

anteriormente.

Para condiciones de estiaje (secas) el valor del CN se calcula mediante la siguiente ecuación:

El valor del CN para la condición de mayor pluviosidad (húmedas), condición de

humedad antecedente III, se calcula mediante la ecuación:


)(058.010

)(2.4)(

IICN

IICNICN

)(13.010

)(23)(

IICN

IICNIIICN

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Pre

cip

ita

ció

n (m

m)

Duración (minutos)


ORDEN




Definidas las variables necesarias, el valor de la diferencia potencial (S) se calcula

según la relación:

Este parámetro de retención también varia con el contenido de agua presente en

el perfil del suelo en un momento dado, de acuerdo con la siguiente ecuación:

.

La metodología utilizada para la generación de los caudales diarios está basada

en el concepto de la Curva Numero desarrollado por el Servicio de Conservación

de Suelos de los Estados Unidos, a partir de precipitaciones diarias.

3Este método se basa en la estimación directa de la escorrentía superficial de una

lluvia aislada a partir de características del suelo, uso del mismo y de su cubierta

vegetal. A partir de la representación de la precipitación (P) y precipitación efectiva

(Pe) se obtuvo una familia de curvas que fueron estandarizadas para definir un

número adimensional de curvas NC, que varía de 1 a 100 según sea el grado de

escurrimiento directo. El NC igual a 1 indica que toda la lluvia infiltra y un NC de

100 representa el escurrimiento total de la precipitación. Los números de curva se

aplican para diferentes condiciones de humedad antecedente, siendo la condición

II la que corresponde a humedad media del suelo. Si en el momento de producirse

la precipitación el suelo se encuentra saturado de acuerdo con lluvias precedentes

en el período de 5 días anteriores, se supone un aumento de la escorrentía

3 Relación precipitación - escorrentía y número de curva bajo diferentes condiciones de uso del

suelo .Cuenca modal del sistema serrano de La Ventana, Argentina 2003


S = 1000CN

−10 pu lg ó S = 25400CN

−254 mm

S = Smax [1− SW

[SW + exp (w1 − w2SW )] ]



(condición III); por el contrario, si el suelo está seco la infiltración será

predominante (condición I).

En base a las condiciones del suelo existente en la cuenca, sus usos y

comportamientos hidrológicos, existen diferentes valores para los números de

curva, para el caso particular de la cuenca de quebrada Negra, se evaluaron los

tipos de suelos y sus usos encontrando que gran parte de ellos son de tipo B, y C

como se verá más adelante, pero además sus usos actuales están dados

principalmente para actividades silvopastoriles y restauración de coberturas

vegetales, además de ganadería extensiva y semiextensiva, es por esta razón que

se seleccionaron curvas numero para condiciones húmedas con valores cercanos

a 90, y con abstracciones iniciales de 6 mm. A continuación se presenta una tabla

de Números de curva de escorrentía para complejos hidrológicos suelo - cubierta

(para las condiciones de una cuenca II e Ia = 0,25 S (según SCS de los

EEUU,1964)





Tabla 5.8 Tabla de curvas número según SCS de los EEUU,1964.

A B C D

1. Rastrojo Hileras Rectas ------------ 77 86 91 94Hileras Rectas Mala 71 81 88 91Hileras Rectas Buena 67 78 85 89Curvas de Nivel Mala 70 79 84 88Curvas de Nivel Buena 65 75 82 86Cur/Niv y Terrazas Mala 66 74 80 82Cur/Niv y Terrazas Buena 62 71 78 81Hileras Rectas Mala 65 76 84 86Hileras Rectas Buena 63 75 83 87Curvas de Nivel Mala 63 74 82 85Curvas de Nivel Buena 61 73 81 84Cur/Niv y Terrazas Mala 61 72 79 82Cur/Niv y Terrazas Buena 59 70 78 81Hileras Rectas Mala 66 77 85 89Hileras Rectas Buena 58 72 81 85Curvas de Nivel Mala 64 75 83 85Curvas de Nivel Buena 55 69 78 83Cur/Niv y Terrazas Mala 63 73 80 83Cur/Niv y Terrazas Buena 51 67 76 80

Mala 68 79 86 89Regular 49 69 79 84Buena 39 61 74 80

Curvas de Nivel Mala 47 87 81 88Curvas de Nivel Regular 25 59 75 83Curvas de Nivel Buena 6 35 70 79

6. Pastos de Corte Buena 30 58 71 78Mala 45 66 77 83

Regular 36 60 73 79Buena 25 55 70 77

8. Patios -------- 59 74 82 869. Caminos de Tierra 2/ -------- 72 82 87 8910. Pavimentos -------- 74 84 90 92

USO DE LA TIERRA

4. Leguminosas en Hileras Estrechas o Forraje en Rotación 1/

5. Pastos de Pastoreo

7. Bosque

3. Cultivos en Hileras Estrechas

2. Cultivos en Hileras

NUMERO DE CURVA

GRUPO DE SUELOSCONDICION HIDROLOGICA

COBERTURA TRATAMIENTO O

PRACTICA



Figura 5.11 Mapa de curva número para el área de estudio.

Como se puede apreciar en la gráfica anterior la cuenca evaluada está

conformada por suelos de tipo B, C y D, en su gran mayoría tipo B es decir son

suelos moderadamente profundos a profundos, moderadamente bien drenados a

bien drenados, suelos con texturas moderadamente finas a moderadamente

gruesas y permeabilidad moderadamente lenta a moderadamente rápida, son




suelos con ratas de transmisión de agua moderada además de zonas con

infiltración lenta cuando muy húmedos. Consiste de suelos con un estrato que

impide el movimiento del agua hacia abajo; suelos de textura moderadamente

finas a finas; suelos con infiltración lenta debido a sales o álcali o suelos con

mesas de agua moderadas.

6. MODELACIÓN HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA

6.1 MODELACIÓN HIDROLÓGICA

Para la implementación de la modelación hidrológica en la cuenca se utilizó el

sistema HEC – HMS, software desarrollado por El Cuerpo de Ingenieros del

Ejército de los Estados Unidos, y es una evolución del modelo HEC-1 desarrollado

por el mismo ente. Es un modelo de simulación de evento único de Lluvia-

Escorrentía. Tiene la capacidad de simular eventos históricos, eventos en tiempo

real o tormentas generadas en forma sintética.

Este modelo permite efectuar el modelo lluvia escorrentía mediante diferente

metodologías de transformación, estimación de pérdidas, determinación de flujo

base, tránsitos de flujo entre otros.

Para este caso en particular se han seleccionado como método de estimación de

perdidas, el de la curva número SCS, como método de transformación se ha

optado por el del hidrograma unitario de SCS, como se ha toma toda la cuenca

desde su nacimiento no asignaremos valor al flujo base. Estos métodos fueron

seleccionados de acuerdo a la disponibilidad de información existente, estimando

un tiempo de concentración de 250 minutos evaluando los métodos de Kirpich,

Temez, Vt Chow entre otros, abstracción inicial de 6 mm y tiempo te retardo de




150 minutos. A continuación se presentan las imágenes con los resultados

arrojados por el modelo para cada uno de los escenarios propuestos en la

quebrada Negra

Figura 6.12 Resultado del modelo HEC-HMS para hietograma de 100 años de

retorno

Como se ha definido en los objetivos del presente estudio, y por consiguiente en la

metodología de evaluación, se efectuo un análisis de los caudales presentes en el

rio Negro en el sector de confluencia con la quebrada Negra, para ello se tomaron




los datos de los caudales máximos absolutos de la estación Tobia con esta

información se efectuó un análisis de frecuencias para calcular periodos de retorno

por los métodos de Pearson III, Gumbell, Normal Máximos, Ev3, Logaritmo de

Pearson, y Logaritmo Normal, para luego de hacer una evaluación por Chi

cuadrado, seleccionar la mejor alternativa de cálculo, para el caso del rio Negro se

seleccionó la metodología de Gumbel.

Tabla 6.9 Caudales de diseño utilizados en la Estación Tobia para Río Negro

Tr NORMAL GUMBEL PEARSON LOG- PEAR LOG-NOR EV3

años mm mm mm mm mm mm2 357.6 338.7 346.5 346.4 338.3 345.4

2.5 388.6 371.7 377.7 378.2 368.1 378.43.33 421.7 410.3 412.6 413.7 402.7 415.0

5 460.6 461.1 455.9 457.7 447.7 459.710 514.6 542.1 519.8 521.8 518.4 523.820 559.1 619.8 576.2 577.2 585.1 578.250 609.1 720.4 643.7 641.8 670.5 640.8100 642.5 795.8 691.2 685.9 734.1 683.1

chi 2 60.3 36.0 39.4 39.8 49.4 41.5

FRECUENCIA DE LLUVIAS TOTALES - ESTACION TOBIA




0

100

200

300

400

500

600

700

800

CA

UD

AL

(m3 /

s)

PROBABILIDAD P(X < Xi)

Posición de Ploteo

Normal

Log Normal

Gumbel

Pearson

Log Pearson

EV3

Abscisa

.010 .2 .30.40 .50 .60 .70 .80 .90 .95 .97 .98 .99 .995 .9990.001

1.0011.01 50 200

100021.11

1051.25

.10

PERÍODO DE RETORNO (Años) CAUDALES RIO NEGRO

Figura 6.13 Caudal de retorno vs. Probabilidad de ocurrencia.

Tabla 6.10 Caudales para los periodos de retorno 20, 50 y 100 años.

tr 20 años tr 50 años tr 100 añosrio negro 619.8 720.4 795.8

quebrada negra 243.3 288.7 341.8

caudales m3/scuerpos hidricos

Una vez estimados los caudales máximos de retorno para cada una de las

corrientes evaluadas, a continuación se presenta el cuadro consolidado de

caudales.




7. MODELACIÓN DEL TRANSITO HIDRÁULICO DE CAUDALES

DE CRECIENTES

7.1 METODOLOGÍA

Para la delimitación de la Franja que delimitan las crecientes para los periodos de

retorno de 20, 50 y 100 años en los ríos Quebrada Negra y Río Negro se

implementó el tránsito de distribuido de crecientes mediante la aplicación del

modelo hidráulico de transito HEC-RAS, software que permite acoplarse a las

herramientas de Sistemas de Información Geográfica para la aplicación en

ejercicios de este tipo; en donde para la implementación se utiliza la información

básica suministrada como son las topografías de los ríos incluyendo su batimetría

y de la planicie de inundación. El modelo permite obtener a partir de los datos

determinados durante el análisis hidrológico de precipitaciones, en donde se

obtuvieron los caudales para las respectivas intensidades de periodos de retorno.

En este ejercicio que básicamente corresponde al tránsito hidrológico, se

determina el nivel del agua en cada una de las secciones transversales levantadas

de la topografía y de esta manera obtener la línea de mareas para los distintos

periodos de retorno que se establecieron para hacer el análisis de crecientes en

cada uno de los ríos estudiados en el presente informe.

Con la información Hidrológica (Caudales) e Hidráulica (Topografía) y con la

ayuda de la modelación matemática por medio de las herramientas

computacionales HEC-GeoRAS y HEC-RAS de distribución libre. A continuación

se presentan las diferentes etapas que se siguieron para la determinación del

Cauce para los distintos periodos de retorno 20, 50 y 100 años.




7.2 IMPLEMENTACIÓN DE LA MODELACIÓN HIDRODINÁMICA

Una vez determinado los caudales en la entrada de cada río para los periodos de

retorno. Esta información es el insumo para la alimentación del modelo

matemático unidimensional HEC-RAS en sus correspondientes fronteras externas

e internas del sistema. Se adoptaron rugosidades de acuerdo con las

características de las corrientes, en el caso del río Negro y quebrada Negra,

correspondiente a un lecho rocoso de montaña, se tomó una rugosidad de

Manning de 0.04.

Para la esquematización del río fue necesario la creación de un Modelo Digital del

Terreno (DEM) de la zona de estudio, a partir de la información levantada para el

río Negro se tomó la topografía del Lidar y los puntos topobatimétricos que realizó

la firma consultora que realizó el trabajo de definición de la ronda hidráulica del río

Negro, para la Quebrada Negra se realizó un levantamiento en campo de las

secciones transversales con la ayuda del equipo topográfico con que cuenta la

Subdirección de Recursos Naturales y Áreas Protegidas de la Corporación, la

información describe la geometría del cauce con una distancia promedio de 250

metros a cada lado desde el eje demarcada en cada corriente; complementada

con el DEM de 30 metros de la Nasa.

Para efectos de la operatividad del modelo Hidrodinámico se extraen las

secciones que describen cada corriente de acuerdo con el modelo digital de

elevación (DEM). Se construyeron DEMs con la topografía suministrada, cada

modelo comprende una longitud promedio de 1.2 Kilómetro medidos por el eje del

río (Ver Figura 7.15).

La creación de cada DEM se llevó a cabo mediante el método de triangulación TIN

(Trianguated Irregular Network) con la ayuda del Sistema de Información




Geográfico (ArcGIS). Se tiene de esta forma la batimetría y la topografía de la

planicie de inundación como se muestra en la Figura 7.14

Figura 7.14 Batimetría y topografía de la planicie de inundación.




De cada uno de los modelo digitales de terreno, con la ayuda de la aplicación

GeoRAS que se acopla al SIG ArcGIS, se extraen las secciones transversales

necesarias para la esquematización del río en el modelo matemático

unidimensional HEC-RAS (Ver Figura 7.16). Se tomaron secciones cada 25

metros medidos por el eje del río con una ancho promedio de 50 metros. Además

se realizó la digitalización de las bancas derecha e izquierda del río que definen

los marcadores correspondientes en cada una de las secciones.

Una vez teniendo este insumo del SIG, se migran a la herramienta HEC-RAS

cada una de las secciones que describen la geometría necesaria en el modelo

hidrodinámico. Durante este proceso de descripción de la geometría es necesario

realizar ajuste de los marcadores de las bancas de acuerdo con la geometría que

describe cada sección transversal, al igual definir diques que se puedan identificar

y también darle la rugosidad a las secciones. Después de este proceso se definen

las condiciones de frontera externas e internas del modelo de acuerdo con los

datos obtenidos de los caudales y niveles en las estaciones localizadas en el

tramo donde se realiza la corrida (ver Figura 7.15).

La modelación de los niveles de los ríos se trabajó con el escenario de los

caudales máximos, basados en una ventana de tiempo histórica de registros

pluviométricos de 10 años y proyectados los caudales de acuerdo con el modelo

hidrológico basado en distribuciones de probabilidad para los periodos de retorno.

Además se consideró para condiciones de flujo permanente y en un régimen de

flujo supercrítico dada la alta pendiente que presentan estos cuerpos de agua en

la zona de estudio. En la Figura 7.16 se presenta una pantalla del modelo con sus

correspondientes ventanas en donde se realiza todo el ejercicio de aplicación y en

donde se obtienen los resultados que se anexan para cada uno de los ríos

estudiados.




Figura 7.15 Extracción desde DEM de las secciones transversales cada 100 m en

promedio.




Figura 7.16 Pantalla de con la geometría del modelo HEC – RAS utilizado.

7.3 RESULTADOS DE LA MODELACIÓN HIDRÁULICA

Una vez realizada la corrida del modelo HEC-RAS se tienen los datos de niveles

de agua, líneas de energía, velocidad, caudal, números de froude, pendientes

entre otros aspectos hidráulicos en cada una de las secciones que se realizó la

extracción del DEM y en todo el perfil longitudinal del río.

En la Figura 7.17 se presenta un ejemplo de la salida de resultados del modelo

mostrando la memoria de cálculos, en los anexos se pueden apreciar el total de




los resultados obtenidos para cada uno de los tramos analizados en cada una de

las corrientes en donde se realizó la aplicación del modelo.

Figura 7.17 Pantalla de salida de resultados del modelo HEC-RAS

A continuación se presenta la sección típica y el perfil longitudinal de la quebrada

Negra con sus resultados de niveles de agua. Se observa para el escenario en

donde la cuenca deposita los sedimentos disminuyendo el área de la sección y en

el perfil una pendiente constante propia de un río de montaña.




Figura 7.18 Sección típica quebrada Negra.

Figura 7.19 Sección típica quebrada Negra con sedimentos.




Figura 7.20 Perfil longitudinal de la quebrada Negra

Finalmente se migran los resultados de la modelación en HEC-RAS de regreso

esta vez al DEM para realizar la determinación del mapa de la creciente.

Básicamente el modelo utiliza el TIN para analizar los niveles de agua de

desbordamiento y determinación del cauce para cada periodo de retorno que se

realizó la corrida hidrodinámica. En la Figura 7.21 se tiene el ejemplo de la salida

del modelo HECGeoRAS acoplado a ArcGIS en donde se presenta el mapa de los

niveles de agua registrado en la modelación en la confluencia de los dos ríos.




Figura 7.21 Mapa de Inundación de la zona de estudio.




Se obtuvo en todos los casos que los caudales modelados para los distintos

periodos de retorno no representan niveles de desbordamiento importantes en la

mayoría del tramo en los dos ríos que se realizó la modelación hidrodinámica.

Sin embargo, dado que la serie utilizada para determinar los caudales con

periodos de retorno corresponde a una ventana de tiempo de tan solo 14 años, es

importante tener cuidado con la proyección a periodos de retorno superiores a los

20 años. En el caso de la aplicación de cualquier metodología de ajuste de

funciones de probabilidad este supone que los momentos estadísticos del evento

analizado se mantienen, en este caso la condición hidrológica es estable y

constante; y es claro que esta situación se ha venido modificando por el

incremento e intensificación de fenómenos climáticos como el Enso y aspectos de

variabilidad y cambio climático que modifican las constantes climáticas que

suponen metodología de ajuste de probabilidad de eventos extremos como la

implementada para el presente estudio. Es decir, que se debe tener cuidado al

aplicar cualquier condición de periodo de retorno encontrada por ejemplo en el

caso de los 50 y 100 años.

Se planteó el escenario en el caso en donde el río sufra un proceso de depósito de

sedimentos en las secciones transversales adecuadas, disminuyendo el vaso del

cauce, y transitando una creciente típica para un periodo de retorno de uno en 20

años.




Figura 7.22 Mapa de creciente en el escenario de deposición de sedimentos en el

cauce frente a la cabecera municipal de Utica.




8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El ejercicio de implementación de la modelación hidrológica muestra que el aporte

de caudales en la Quebrada Negra es importante, así como el transito hidráulico

en el cauce está influenciado de manera directa por el aporte de sedimentos

representados en el material de arrastre conformado en su mayoría por canto

rodado y sedimentos de lecho marino que es aportado por los afluentes aguas

arriba en las subcuencas altas tributarias a esta Quebrada, de tal forma que

durante los eventos extremos este material es transportado y depositado en la

zona del cono de eyección en inmediaciones de la cabecera municipal de Utica.

A corto plazo la mejor solución es el constante trabajo de realización de las

excavaciones y extracción del material depositado sobre el cauce en todo el sector

del río en inmediaciones a la frontera del río con la cabecera municipal.

Complementado con la creación de un sistema de monitoreo del cauce con fines a

establecer un sistema de alerta temprana para evitar pérdidas humanas en el caso

de un suceso de amenaza por inundación y avalancha de la Quebrada Negra.

A mediano plazo el control constante y monitoreo de los ríos afluentes a la

Quebrada Negra en cuanto a la deposición y posible formación de represamiento

de los materiales de arrastre del río a causa del constante proceso de remoción en

masa que sucede en la parte alta de los tributarios El Papayo y La Chorrera. Evitar

la formación de embalse de estos depósitos de material grueso que puede causar

la avalancha aguas abajo del río.

A largo plazo pensar en un posible reubicación de gran parte de las viviendas de

la cabecera municipal y que se encuentra más cercanas, así como el

mejoramiento de las cuencas tributarias que se encuentran muy intervenidas y que




acrecientan el problema de remoción del material que transporta el río y disminuir

los caudales picos con una mayor reforestación de las microcuencas que regulan

dichos eventos extremos.

9. BIBLIOGRAFÍA

CAR, Corporación Autónoma de Cundinamarca. 2006. Plan de Ordenación y

Manejo de Cuenca del Río Negro. Bogotá : s.n., 2006.

Útica, Alcaldia Municipal. 2000. Esquema de Ordenamiento Territorial Municipio de

Útica. [aut. libro] Alcaldia Municipal. Componente General. Útica : s.n., 2000.

Vargas M. R., Díaz - Granados D. M, "Curvas Sintéticas Regionalizadas de

Intensidad - Duración - Frecuencia para Colombia", sin fecha.

Relación precipitación - escorrentía y número de curva bajo diferentes condiciones

de uso del suelo .Cuenca modal del sistema serrano de La Ventana, Argentina

2003

Chow, Ven Te., "Handbook of Applied Hydrology", McGraw Hill Book Company,

1984.

Chow V.T., Maidment D.R., Mays L.W., "Applied Hydrology", McGraw-Hill

International Editions, Civil Engineering Series, New York, U.S.A., 1988.

U. S. Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center, Generalized

Computer Program, “HEC-HMS, Hydrologic Modelling Center”, September 2008,

Versión: 3.3, Copyright 2008 Haestad Methods, Inc.




10. ANEXOS


Estudio de Inundación en Utica Final

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