https://doi.org/10.37815/rt=
e.v33n1.783
Artículos originales
Análisis
Hidrológico de la Cuenca Rocafuerte para Estimar el Potencial Hídrico de la=
Zona
Hydrological Analysis of the Rocafuerte Basin to Estimate the Hydrau=
lic Potential
of the Area
Jorge Mendoza Cedeño=
1<=
/span> https://orcid.org/0000-0002-1668-9194=
Antonio Campos Cedeño2<=
/span> https://orcid.org/0000-0003-4266-5169=
=
1 Instituto de Posgrado, Universidad Técn=
ica de
Manabí, =
Portoviejo,=
Ecuador
2 F=
acultad
de Ciencias Matemáticas, Físicas y Químicas-UTM<=
/span>, Portoviejo, Ecuador
acampos@utm.edu.ec
Enviado: =
2020/11/04
Aceptado: =
2021/01/04
Publicado: =
2021/06/30
El cantón Rocafuerte, fundado en el año1852, es una localidad ubicada en la zona central oeste de la provincia de Manabí. Su principal actividad económica se desarrolla en los ámbitos de la agricultur= a, ganadería y producción artesanal de dulces, que tienen mucha acogida a nivel nacional e internacional. Uno de los principales problemas de la zona que inciden en su normalidad es el déficit de agua durante los periodos de esti= aje, que se presenta, por lo general, entre los meses de junio y noviembre de ca= da año. Este artículo realiza una valoración del recurso hídrico que se genera= en la cuenca donde está asentado el cantón Rocafuerte; esta valoración constit= uye una información básica para el control, optimización de obras y proyectos tendentes al manejo y uso de dicho recurso. Para el análisis se utilizaron métodos estadísticos y probabilísticos sobre los registros de precipitacion= es mensuales que genera el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología del Ecuador (INAMHI). Entre estos métodos se destacan el registro de datos medi= ante el método de correlación ortogonal; el análisis de consistencia y de variabilidad; la estimación de la precipitación media multianual; la aplica= ción del método del Servicio de Conservación de Suelos de los E.E.U.U. (SCS) par= a el cálculo de la escorrentía y la distribución media mensual multianual de la precipitación. Las estaciones meteorológicas que se consideraron dentro del= área de estudio fueron 4: Estación Rocafuerte (M165), Portoviejo (M005), Río Chi= co (M454) y Junín (M462).
Palabras clave: hidrol=
ogía,
precipitaciones mensuales, valoración de la escorrentía, método SCS.=
Sumario: 1 Introdu=
cción,
2 Materiales y Métodos, 3 Resultados y Discusión, 4 Conclusiones. Como citar=
: Mendoza, =
J.,
& Campos, A. (2021). Análisis Hidrológico de la Cuenca Rocafuerte =
para
Estimar el Potencial Hídrico de la Zona. Revista Tecnológica - Espo=
l, 33(1),
10-17.
http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/783
The
Rocafuerte canton, founded in 1852, is a town in the province of Manabí in =
the
central west territory. Its main economic activity is carried out in the fi=
elds
of agriculture, livestock, and artisanal production of sweets, which are we=
ll
received national and internationally. One of the main problems in the area
that affects normality, is the water deficit during the low water periods,
usually between the months of June to November. This work contains an
assessment of the water resource that is generated in the basin where the
Rocafuerte canton is located and that constitutes basic information for the
control, optimization of works and projects aimed at the management and use=
of
that resource. For the analysis, statistical and probabilistic methods were
used in the management of the monthly rainfall records provided by the Nati=
onal
Institute of Meteorology and Hydrology of Ecuador (INAMHI, acronyms in
Spanish), among which the following stand out: data filling using the
orthogonal correlation method, analysis of consistency and variability,
estimation of multi-year average precipitation, application of the US Soil
Conservation Service (SCS) method to calculate runoff and the multi-year
monthly average distribution of precipitation. The meteorological stations =
in
this study were 4, namely: Rocafuerte station (M165), Portoviejo (M005), Rio
Chico (M454), and Junín (M462).
Keywords: Hydrology, monthly precipitation, runoff
assessment, SCS method.
=
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
1. Introducción
Los estudio=
s más
recientes relacionados con la determinación del potencial hídrico de la
Demarcación Hidrográfica de Manabí, que incluye a la zona de Rocafuerte, fu=
eron
realizados en 1990 por instituciones de desarrollo, como el Centro de
Rehabilitación de Manabí (CRM), la Organización de Estados Americanos (OEA)=
y
la Corporación Ultramar de Japón (JICA). El resultado de estos estudios se =
publicó
en el Plan Integral de Desarrollo de los Recursos Hídricos de Manabí (PHIMA=
) (Centro
de Rehabilitación de Manabí et al., 1989), que se ha constituido en la
principal guía para quienes se dedican a realizar investigaciones y estudio=
s sobre
la optimización y el aprovechamiento de los recursos hídricos de Manabí.
Han transcu=
rrido 30
años desde esa fecha sin que se haya actualizado dicha información. Esta
investigación no solo constituye una actualización, sino que profundiza en
aspectos relevantes encaminados a determinar el potencial hídrico de la zon=
a,
información preponderante dentro del marco de la planificación y el uso del
recurso hídrico.
Territorial=
mente,
la República del Ecuador se encuentra dividida en 24 provincias, de las cua=
les
7 pertenecen a la región Costa y, entre ellas, se cuenta la denominada prov=
incia
de Manabí, que tiene una extensión aproximada de 19 mil km2, lo =
cual
representa un 6.64 % de todo el territorio nacional. A su vez, la provincia=
de
Manabí está formada por 22 cantones.
De todas las
provincias del país, la más deficitaria en lo que a recursos hídricos se
refiere es la provincia de Manabí, debido a que la divisoria de la cuenca
interviene como una barrera que evita el acceso a la provincia de aguas
superficiales, provenientes del deshielo de la Cordillera de los Andes. Esta
situación ha conllevado a la identificación e implementación de proyectos
tendentes al almacenamiento del agua producida en la estación de lluvias, p=
ara
su posterior uso en épocas de sequias. Uno de los proyectos (Horton, 1945) =
que
se encuentra en ejecución desde los años 70 es el Proyecto Integrado
Chone-Portoviejo, que atiende a las necesidades hídricas, tanto para riego =
como
para consumo humano, de la zona central de la provincia de Manabí.
Esta invest=
igación,
que tiene por objeto central valorar la precipitación y escorrentía de la
cuenca en la que se encuentra asentada la parroquia Rocafuerte, constituye =
un
aporte a la solución del problema del déficit de agua existente en la zona.=
Los
afluentes tributarios a esta cuenca, a la que la Secretaría del Agua ha
codificado como la unidad hidrológica “15142”, tiene como afluentes a los
esteros El Guanábano, La Papaya y Ojo de Agua, que tienen su desembocadura =
en
el río Bachillero, el que, a su vez, confluye en el río Portoviejo, próximo=
al océano
Pacífico.
Este trabaj=
o se ofrece
como insumo a las instituciones encargadas del desarrollo nacional encargad=
as
del desarrollo nacional, el control y la optimización de los recursos hídri=
cos
existentes.
&nbs= p; &= nbsp; &nbs= p; &= nbsp; &nbs= p; &= nbsp; 2. Materiales y Métodos
Los aspectos metodológicos más relevantes en el presen= te trabajo contemplan: 1) Selección de las estaciones meteorológicas del Ecuad= or (INAMHI, 2015; Secretaría de Gestión de Riesgos, 2014); 2) Recolección de registros de precipitaciones mensuales; 3) Análisis de consistencia de dato= s (Rusticucci y Barrucand, 2= 001); 4) Registro de datos faltantes en las series (Romero y Casimiro, 2015), 5) Análisis de variabilidad (Valinova, 2016); 6) Estimación de la precipitación media multianual (Campos et al., 2015); 7) Valoración del volumen de agua por precipitación; 8) Estimación de la precipitación de la cuenca (Chow, 1988; Verdú e= t al., 2006); 9) Estimación de la escorrentía en la cuenca (ARES et al., 2012) y 1= 0) Distribución mensual de la precipitación media.
La información básica recabada para el análisis y desa= rrollo de la investigación está compuesta de los registros pluviométricos de precipitaciones mensuales tomados de las estaciones meteorológicas Rocafuer= te (M165), Portoviejo (M005), Río Chico (M454), Junín (M462). Dicha información fue proporcionada por el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI). El total de registros por estación correspondiente a la precipita= ción mensual para el periodo de análisis 1963-2017 fue de 660 lo que sumó un tot= al de 2640 registros entre las 4 estaciones.
Las estaciones meteorológicas del estudio se encuentran localizadas en los límites de la Unidad Hidrológica de la Demarcación Hidrográfica de Manabí, identificada con el código Pfa= fstetter “15142”.
En la Figura 1 se presenta la ubicación geográfica de =
las mencionadas
estaciones, ubicadas entre las coordenadas UTM WGS84 y el cuadrante 17S=
.
Figura 1
Localización de las estaciones meteorológicas del estudio
Previo al desarrollo de la investigación, se procedió a escoger los registros y a analizar su consistencia y variabilidad. Para la selección de las estaciones se utilizaron los polígonos de Thiessen (Campos A.F. y Sinichenko E.K., 2017). Para el análisis= de consistencia se elaboraron las curvas de masa. El análisis de variabilidad = se sustentó con el cálculo de coeficiente de variación a partir de la fórmula:=
Donde:
·&nb=
sp;
Donde:
·&nb= sp; P_mma - Precipit= ación media multianual de la cuenca, [mm]
·&nb= sp; Pi - <= /span> Precipitación media multianual de cada microcuenca, [mm]
·&nb= sp; Ai - Área de cada microcuenca, [km2]
·&nb= sp; n - <= /span>Cantidad de microcuencas
El volumen de agua, resultado de la precipitación tota= l, se lo obtiene de la precipitación media multianual de la cuenca por su respect= iva área.
La escorrentía se la estimó mediante el modelo hidroló= gico precipitación-escorrentía propuesto por el Servicio de Conservación de Suel= o de los EE. UU. (SCS) (Department of Agriculture United = States, 2015), llamado hoy Servicio de Conservación de Recursos Naturales (Natural Resources Conservation Service –NRC= S). Este método requiere la aplicación de las siguientes formulas:
Donde:
· Qe - Escorrentía efectiva, [mm]
· P - Precipitación total, [mm
· S - Diferencia potencial máxima entre P y Q, [mm]
1
Precipitación media multianual de la cuenca
|
Estación |
Código |
Área [km2]=
|
Precipitación [mm] |
P*A |
|
Portoviejo-UTM |
M005 |
0.13 |
527.79 |
70.14 |
|
Rocafuerte |
M165 |
119.12 |
454.58 |
54149.14 |
|
Rio Chico |
M454 |
7.72 |
862.76 |
6660.48 |
|
Junín |
M462 |
19.77 |
1051.59 |
20789.88 |
|
∑ |
|
146.74 |
|
81669.64 |
|
|
|
Pmma =3D |
556.55 |
mm |
Fuente: Elaboración propia
<= o:p>
Sobre la base de los mapas de suelo y cobertura vegeta=
l del
Ecuador, desarrollados por el Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG), =
el
Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura (IICA) y el Cen=
tro
de Levantamientos Integrados de Recursos Naturales por Sensores Remotos
(CLIRSEN), se obtuvo el mapa de los números de curvas para el territorio
ecuatoriano, insumo fundamental para la estimación de la escorrentía, de
conformidad con la metodología de U.S. Soil
En la Tabla 2 se condensan los resultados parciales y totales de la escorrentía de la cue= nca del rio Rocafuerte.
Para cada una de las estaciones se determinó el porcen= taje multianual respecto al total medio, y, luego, con la ayuda de las respectiv= as áreas, se llegó a establecer valores ponderados para la cuenca en general. = La Tabla 3 contiene los porcentajes parciales calculados.
De la Tabla 3, en función de los valores ponderados, se desprende que la mayor concentraci= ón de precipitación se da en el mes de febrero, con un porcentaje equivalente = al 28.18 %, mientras que el valor más deficitario del recurso hídrico se dio e= n el mes de octubre, con un valor de 0.53 %.
Tabla 2<=
/span>
Escorrentía de la cuenca
|
Estación |
Código |
Prep. [mm] |
Área [km2]=
|
CN |
S |
Qe [mm] |
Vesc [hm2] |
|
Portoviejo |
M005 |
527.79 |
0.13 |
81.00 |
59.58 |
462.46 |
0.06 |
|
Rocafuerte |
M165 |
454.58 |
119.12 |
81.00 |
59.58 |
390.15 |
46.47 |
|
Rio Chico |
M454 |
862.76 |
7.72 |
81.00 |
59.58 |
795.16 |
6.14 |
|
Junín |
M462 |
1051.59 |
19.77 |
81.00 |
59.58 |
983.32 |
19.44 |
|
∑ |
|
|
|
|
|
2631.09 |
72.11 |
Fuente: Elaboración propia
Del análisis se desprende también que existe una gran desproporción en la distribución de la precipitación por periodos climático= s, ya que en la estación lluviosa (diciembre a junio) se concentra el 93.52 % = del total anual, mientras que en la estación seca (julio a noviembre) su porcentaje l= lega al 6.48 %.
Tabla 3<= /span>
Distribución porcentual mensual de la precipitación por microc= uencas
|
CÓDIGO |
AREA |
ENE |
FEB |
MAR |
ABR |
MAY |
JUN |
JUL |
AGO |
SEP |
OCT |
NOV |
DIC |
|
[km2] |
[Porcent=
aje
respecto al total] |
||||||||||||
|
M005 |
0.13 |
17.95 |
25.31 |
25.07 |
13.68 |
6.04 |
3.25 |
1.39 |
0.52 |
0.68 |
0.58 |
1.17 |
4.36 |
|
M165 |
119.1 |
17.79 |
28.69 |
23.59 |
13.38 |
6.15 |
2.29 |
1.26 |
0.74 |
0.61 |
0.48 |
1.05 |
3.98 |
|
M454 |
7.72 |
16.65 |
25.14 |
22.50 |
16.32 |
7.11 |
3.16 |
1.25 |
0.82 |
0.85 |
1.01 |
1.17 |
4.03 |
|
M462 |
19.77 |
17.65 |
26.32 |
23.79 |
15.98 |
5.93 |
2.00 |
1.43 |
0.69 |
0.38 |
0.65 |
1.01 |
4.16 |
|
Valores
Ponderados |
17.71 |
28.18 |
23.57 |
13.89 |
6.17 |
2.29 |
1.28 |
0.74 |
0.59 |
0.53 |
1.05 |
4.00 |
Fuente: Elaboración propia
<= o:p>
En la Tabla
4 se indican los
valores generales obtenidos en el análisis de la distribución media multian=
ual
mensual de las precipitaciones.
Tabla 4<= /span>
Distribución mensual de la precipitación media multianual
|
Mes |
Precipitación |
Estación |
Precipitación total |
||
|
[%] |
[mm] |
[mm] |
[%] |
||
|
Diciembre=
|
4.00 |
22.28 |
lluviosa=
|
520.46 |
93.52 |
|
Enero |
17.71 |
98.58 |
|
||
|
Febrero |
28.18 |
156.82 |
|
||
|
Marzo |
23.57 |
131.15 |
|
||
|
Abril |
13.89 |
77.30 |
|
||
|
Mayo |
6.17 |
34.32 |
|
||
|
Junio |
2.29 |
12.77 |
seca |
36.09 |
6.48 |
|
Julio |
1.28 |
7.12 |
|
||
|
Agosto |
0.74 |
4.11 |
|
||
|
Septiembre |
0.59 |
3.30 |
|
||
|
Octubre |
0.53 |
2.95 |
|
||
|
Noviembre=
|
1.05 |
5.84 |
|
||
|
∑ |
100.00 |
556.55 |
556.55 |
100.00 |
Fuente: Elaboración propia
<= o:p>
&nbs= p; &= nbsp; &nbs= p; &= nbsp; &nbs= p; &= nbsp; &nbs= p; 4. Conclusiones
La escorrentía superficial que se produce en la cuenca= de la unidad hidrológica “15142” se ha estimado que asciende a los 72.11 hm3= anuales; este cálculo se obtuvo restándole a la precipitación total el valor correspondiente a la filtración de conformidad con el tipo de suelo, cobert= ura vegetal y uso del territorio de la zona.
La precipitación total media multianual, obtenida del análisis de los registros pluviométricos mensuales para el periodo 1963-201= 7, fue estimada en 81.67hm3.
Se llegó a establecer en términos generales que existe= una gran variabilidad en la distribución mensual de las precipitaciones. En el = mes de febrero alcanza su valor máximo, 28 %, y, en octubre, su valor mínimo, 0= .53 %.
Tanto para los periodos lluvioso y seco se determinó l= a tasa de acumulación de la precipitación, llegando a la conclusión de que el 93.5= 2 % se acumula en la temporada lluviosa (diciembre-junio), mientras que, para el periodo de estiaje que se presenta entre los meses de julio a noviembre, el aporte baja considerable a niveles estimados en 6.48 %.
La población del cantón Rocafuerte, estimada en el últ= imo censo poblacional del año 2010, llevado a cabo por el Instituto Nacional de Estadística y Censos del Ecuador (INEC, 2020), alcanzó la suma de 33736 habitantes, con una tasa de crecimiento equivalente al 1.1 %. Con la ayuda = de estos datos se estimó una población futura de 52256 habitantes en el año 2050. Por otro lado, teniendo en consideración la incorporación al riego de 1500 ha, según las proyecciones que se ha realizado a partir de los datos oficiales, y estable= ciendo una norma media de riego equivalente al 1.77 l/s/ha, de manera general, se llegó a identificar los volúmenes anuales de agua que= se requerirían para cubrir estas necesidades vitales de consumo humano y riego= . La cifra estimada necesarias para esta última actividad asciende a la cantidad= de 27.53 hm3.
Comparando la oferta hídrica obtenida (72.11 hm3<= /sup>) con la demanda (27.53 hm3) se concluye que los recursos hídricos anuales que se producen en la cuenca “15142” resultan ser suficientes para = el desarrollo productivo de la zona, para lo cual, por supuesto, se requiere p= royectar y construir las obras requeridas de regulación y almacenamiento del agua durante el periodo lluvioso para, luego, emplearlas durante la estación de estiaje.
7
Análisis hidrológico de la
cuenca Rocafuerte para estimar el potencial hídrico de la zona