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Introducción
El conjunto de redes de drenaje son producto de la escorrentía superficial y se distribuye en cauces, que cambia continuamente, por el movimiento del agua que se concentra en el tiempo hacia colectores proporcionales a la escorrentía producida. Este proceso no es estable en su intensidad, depende de muchos factores (Senciales, 1998) . La cuenca es parecida a un colector en el cual llueve y se transforma en escurrimiento. Depende de las condiciones del clima y condiciones físicas de la cuenca (Gaspari et al., 2013) .
Con el cálculo de índices morfométricos se puede detectar con anticipación características que hacen propensa a una cuenca a una intensa escorrentía en un corto periodo de tiempo, la aplicación de parámetros como la razón de elongación y el índice de forma cobran singular importancia para determinar si una cuenca es propensa a inundaciones repetidas (Martínez Fernández, 1986) .
El Fenómeno el Niño de 1982 y 1997 anuló las vías de comunicación de la costa, muchas de ellas surcan la cuenca taparon el drenaje natural, actuando como pequeñas presas de contención y dando lugar a socavaciones de magnitud (Aguilar & Naranjo, 2018) .
Se inundó Chone y Bahía de Caráquez, sus campos sembrados se echaron a perder. En el fenómeno del Niño 1997 al 1998 esto se agravó, debido a las crecientes del río Chone (sextuplicó el caudal de 100 años), un peligro para Portoviejo que está en el cauce, y para la población. Hubo deslaves y asentamientos de gravedad, caracterizándose por largos veranos e inviernos devastadores (Corporación Andina de Fomento, 2000).
Los diversos climas que afectan a Manabí influyen notablemente en las precipitaciones, pueden existir en determinados años lluvias muy intensas, así como en otros largos periodos de sequía, se hace necesario tener conocimiento de los efectos que se derivan de las inundaciones (Cevallos et al., 2020) .
En la provincia de Manabí existe un manejo inadecuado de las inundaciones, no se toman medidas preventivas, y muy tarde las correctivas no solucionan las pérdidas para la población y el medio ambiente, una de las causas principales son los poblados asentados en las zonas bajas, los ríos al desbordarse en época invernal los inundan, con un manejo adecuado para evitarlos es mediante el manejo integral de la cuenca, ríos, y riberas (Giler et al., 2020) .
La erosión con su producción y transporte de sedimentos son acelerados en la región manabita ya que influyen en el peligro de inundaciones y en el cambio morfológico de la cuenca (Giler, 2018) .
Mediante la modelación en HEC-HMS de hidrogramas de crecida, se podrá predecir el comportamiento de la cuenca ante eventos de precipitaciones de gran magnitud (López et al., 2012) .
Desarrollo
La cuenca de estudio es la ubicada en sitio Cañitas de la parroquia Charapoto, con un área de 17,48 km2. Los parámetros morfométricos son importantes para determinar el comportamiento del ciclo hidrológico. La cuenca es un área drenada por un rio principal, sus afluentes son delimitados por el divisor de aguas que influye para que el caudal que entra sea descargado.
Los parámetros generales obtenidos mediante el Qgis
Los índices asociados a la forma de la cuenca son:
Coeficiente o índice de compacidad
De acuerdo a la Tabla 1, corresponde a clase II oval redonda.
Tabla 1. Índice de compacidad.
| Clase de Forma | Índice de Compacidad (Cc) | Forma de la Cuenca |
| Clase I | 1.0 a 1.25 | Casi redonda a oval-redonda |
| Clase II | 1.26-1.50 | Oval-redonda a oval oblonga |
| Clase III | 1.51 a más de 2 | Oval-oblonga a rectangular oblonga |
Factor de forma de Horton
Tabla 2. Factor de forma Horton.
| Valores Aproximados | Forma de la Cuenca |
|---|---|
| >0.22 | Muy alargada |
| 0.22-0.300 | Alargada |
| 0.300-0.37 | Ligeramente alargada |
| 0.37-0.450 | Ni alargada ni ensachada |
| 0.45-0.60 | Ligeramente Ensanchada |
| 0.60-0.80 | Ensanchada |
| 0.80-1.20 | Muy Ensanchada |
| >1.200 | Rodeando el Desagüe |
Coeficiente de circularidad de Miller
Si
Si
Curva Hipsométrica. Es el cambio de forma con la edad del rio de acuerdo a la
edad del rio. Indica el % de superficie de la cuenca en
A. Cuenca con gran potencial erosivo, fase de juventud.
B. Cuenca en equilibrio, fase de madurez.
C. Cuenca sedimentaria, fase de vejez.
Tiempo de concentración:
Resultados
Utilizando el Qgis se obtuvieron los siguientes datos:
Tabla 3. Parámetros Morfométricos Generales.
| PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS GENERALES | ||
|---|---|---|
| PARÁMETRO | SÍMBOLO | VALOR |
| Área (Km²) | A | 17.49 |
| Perímetro | P | 19.05 |
| Longitud máxima (Km) | LM | 6.65 |
| Longitud cauce principal (Km) | LCP | 8.143 |
| Ancho de la cuenca | B | 3.660 |
| Desnivel Altitudinal (m) | DA | 320.00 |
Tabla 4. Parámetros Morfométricos forma de la cuenca.
| PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS ASOCIADOS A LA FORMA DE LA CUENCA | ||
|---|---|---|
| PARÁMETRO | SÍMBOLO | VALOR |
| Factor de forma | Rf | 0.395 |
| Coeficiente de compacidad | Kc | 1.285 |
| Coeficiente de circularidad | LM | 0.606 |
Tabla 5. Parámetros Morfométricos relieve.
| PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS ASOCIADOS A LA FORMA DEL RELIEVE | ||
|---|---|---|
| PARÁMETRO | SÍMBOLO | VALOR |
| Cota máxima (msnm) | Cmáx | 345.06 |
| Cota mínima (msnm) | Cmín | 25.06 |
| Altura media de la cuenca (m) | Am | 185.06 |
| Pendiente promedio de la cuenca | Smed | 0.0481 |
| Altitud mayor del cauce (m) | Acsup | 273.68 |
| Altitud menor del cauce (m) | Acinf | 5.16 |
Tabla 6. Parámetros Morfométricos red de drenaje.
| PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS ASOCIADOS A LA RED DE DRENAJE | ||
|---|---|---|
| PARÁMETRO | SÍMBOLO | VALOR |
| Longitud total de drenaje (msnm) | Lt (km) | 20.878 |
| Densidad del drenaje | Dd (km/km2) | 1.19 |
| Pendiente del cauce | Sc | 0.03298 |
| Tiempo de concentración (hrs) | Tc | 69.58 |
De los resultados obtenidos se tiene que de acuerdo a la Tabla 1, corresponde a clase II oval redonda, y tiende a ser cuenca ensanchada.
Tabla 7. Curva Hipsométrica de la Cuenca Cañitas obtenida a partir de Qgis.
| Área (m2) | Altitud(m) | Área parcial | A_sobre_H | %Área_parc |
|---|---|---|---|---|
| 4'137'400.00 | 25.06 | 4'137'400.00 | 13'343'200.00 | 23.67 |
| 5'180'800.00 | 45.06 | 1'043'400.00 | 12'299'800.00 | 5.97 |
| 6'268'700.00 | 65.06 | 1'087'900.00 | 11'211'900.00 | 6.22 |
| 7'398'500.00 | 85.06 | 1'129'800.00 | 10'082'100.00 | 6.46 |
| 8'477'600.00 | 105.06 | 1'079'100.00 | 9'003'000.00 | 6.17 |
| 9'652'900.00 | 125.06 | 1'175'300.00 | 7'827'700.00 | 6.72 |
| 10'976'000.00 | 145.06 | 1'323'100.00 | 6'504'600.00 | 7.57 |
| 12'256'500.00 | 165.06 | 1'280'500.00 | 5'224'100.00 | 7.33 |
| 13'326'100.00 | 185.06 | 1'069'600.00 | 4'154'500.00 | 6.12 |
| 14'327'400.00 | 205.06 | 1'001'300.00 | 3'153'200.00 | 5.73 |
| 15'216'400.00 | 225.06 | 889'000.00 | 2'264'200.00 | 5.09 |
| 15'878'300.00 | 245.06 | 661'900.00 | 1'602'300.00 | 3.79 |
| 16'467'100.00 | 265.06 | 588'800.00 | 1'013'500.00 | 3.37 |
| 16'910'600.00 | 285.06 | 443'500.00 | 570'000.00 | 2.54 |
| 17'269'700.00 | 305.06 | 359'100.00 | 210'900.00 | 2.05 |
| 17'410'500.00 | 325.06 | 140'800.00 | 70'100.00 | 0.81 |
| 17'480'600.00 | 345.06 | 70'100.00 | 0.00 | 0.40 |
| 17'480'600.00 |
Frecuencia de altitudes
Representa el grado de incidencia de las áreas comprendidas entre curvas de nivel con respecto al total del área de la Cuenca.
De acuerdo al Gráfico 1. La cuenca de Cañitas está en fase de vejez con arrastre de sedimentos.
Mediante el software HEC-HMS los resultados obtenidos fueron los siguientes:
Para el número de curva se utilizó el Qgis, con las capas de vegetación y suelo de la cuenca, y conjuntamente con una hoja de Excel se ponderó valores para obtener el CN (número de curva) = 76.76.
Tabla 8. Cálculo de curva CN con promedio ponderado.
| Suelo | grupo | PROMSA | área(km²) | CN | CN*área |
|---|---|---|---|---|---|
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.033 | 74 | 2.442 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.037 | 74 | 2.738 |
| Arcilloso | D | Bosque natural | 0.037 | 83 | 3.071 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.240 | 77 | 18.480 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.006 | 74 | 0.444 |
| Arcilloso | D | Bosque natural | 0.017 | 83 | 1.411 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.023 | 80 | 1.840 |
| Arcilloso | D | Bosque natural | 0.034 | 83 | 2.822 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.001 | 80 | 0.080 |
| Arcilloso | D | Bosque natural | 0.237 | 83 | 19.671 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.176 | 80 | 14.080 |
| Franco | C | Bosque natural | 0.207 | 77 | 15.939 |
| Franco | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.221 | 74 | 16.354 |
| Arcilloso | D | Bosque natural | 0.124 | 83 | 10.292 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.066 | 80 | 5.280 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.035 | 77 | 2.695 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.580 | 74 | 42.920 |
| Franco | C | Bosque natural | 0.031 | 77 | 2.387 |
| Franco | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.279 | 74 | 20.646 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.892 | 77 | 68.684 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto | 0.073 | 78 | 5.694 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.306 | 74 | 22.644 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.292 | 77 | 22.484 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto | 1.276 | 78 | 99.528 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.002 | 74 | 0.148 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.207 | 77 | 15.939 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto | 0.256 | 78 | 19.968 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.000 | 77 | 0.000 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto | 0.265 | 78 | 20.670 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto | 0.040 | 78 | 3.120 |
| Franco Limoso | B | Cultivos de ciclo corto | 2.021 | 71 | 143.491 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.000 | 74 | 0.000 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.071 | 80 | 5.680 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.013 | 80 | 1.040 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.027 | 77 | 2.079 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.854 | 74 | 63.196 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.019 | 74 | 1.406 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.225 | 80 | 18.000 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.104 | 80 | 8.320 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.841 | 77 | 64.757 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.270 | 74 | 19.980 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.014 | 80 | 1.120 |
| Arcilloso | D | Bosque natural | 0.208 | 83 | 17.264 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.407 | 80 | 32.560 |
| Arcilloso | D | Bosque natural | 0.125 | 83 | 10.375 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.211 | 80 | 16.880 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.340 | 77 | 26.180 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.057 | 77 | 4.389 |
| Franco | C | Bosque natural | 0.007 | 77 | 0.539 |
| Franco | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.033 | 74 | 2.442 |
| Franco | C | Bosque natural | 0.243 | 77 | 18.711 |
| Franco | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.422 | 74 | 31.228 |
| Arcilloso | D | Bosque natural | 0.258 | 83 | 21.414 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.251 | 80 | 20.080 |
| Franco | C | Bosque natural | 0.149 | 77 | 11.473 |
| Franco | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.780 | 74 | 57.720 |
| Arcilloso | D | Bosque natural | 0.996 | 83 | 82.668 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 1.082 | 80 | 86.560 |
| Arcilloso | D | Bosque natural | 0.064 | 83 | 5.312 |
| Arcilloso | D | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.048 | 80 | 3.840 |
| Franco Arcilloso | C | Bosque natural | 0.197 | 77 | 15.169 |
| Franco Arcilloso | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.041 | 74 | 3.034 |
| Franco | C | Bosque natural | 0.073 | 77 | 5.621 |
| Franco | C | Cultivos de ciclo corto | 0.055 | 78 | 4.290 |
| Franco | C | Cultivos de ciclo corto - Pastos plantados | 0.998 | 74 | 73.852 |
| 17.497 | 1'343.141 | ||||
| CN= | 76.76 |
El lagtime es 0.6*Tc= 41.75 min.
La tabla siguiente muestra el hietograma por bloques alternos con un periodo de retorno de 100 años que corresponde a vías de alto tráfico.
Hietograma de precipitación T=100 años.
Tabla 9. Cálculo de hietograma de precipitaciones para periodo T= 100 años.
|
|
k= | 1.0906 | ||||
| a= | 1.4225 | |||||
| b= | 0.6162 | |||||
|
|
|
|
|
|
||
| Duración min | Intensidad mm/h | Acumulada mm | Parcial mm | Tiempo min | Precipitación mm | |
| 60 | 61.22 | 61.22 | 61.22 | 0 | 60 | 3.45 |
| 120 | 39.94 | 79.89 | 18.66 | 60 | 120 | 3.65 |
| 180 | 31.11 | 93.34 | 13.45 | 120 | 180 | 3.89 |
| 240 | 26.06 | 104.24 | 10.90 | 180 | 240 | 4.18 |
| 300 | 22.71 | 113.56 | 9.32 | 240 | 300 | 4.52 |
| 360 | 20.30 | 121.79 | 8.23 | 300 | 360 | 4.96 |
| 420 | 18.46 | 129.21 | 7.42 | 360 | 420 | 5.52 |
| 480 | 17.00 | 136.01 | 6.80 | 420 | 480 | 6.29 |
| 540 | 15.81 | 142.30 | 6.29 | 480 | 540 | 7.42 |
| 600 | 14.82 | 148.17 | 5.87 | 540 | 600 | 9.32 |
| 660 | 13.97 | 153.69 | 5.52 | 600 | 660 | 13.45 |
| 720 | 13.24 | 158.91 | 5.22 | 660 | 720 | 61.22 |
| 780 | 12.61 | 163.87 | 4.96 | 720 | 780 | 18.66 |
| 840 | 12.04 | 168.59 | 4.73 | 780 | 840 | 10.90 |
| 900 | 11.54 | 173.12 | 4.52 | 840 | 900 | 8.23 |
| 960 | 11.09 | 177.46 | 4.34 | 900 | 960 | 6.80 |
| 1020 | 10.68 | 181.64 | 4.18 | 960 | 1020 | 5.87 |
| 1080 | 10.31 | 185.67 | 4.03 | 1020 | 1080 | 5.22 |
| 1140 | 9.98 | 189.56 | 3.89 | 1080 | 1140 | 4.73 |
| 1200 | 9.67 | 193.33 | 3.77 | 1140 | 1200 | 4.34 |
| 1260 | 9.38 | 196.98 | 3.65 | 1200 | 1260 | 4.03 |
| 1320 | 9.12 | 200.53 | 3.55 | 1260 | 1320 | 3.77 |
| 1380 | 8.87 | 203.98 | 3.45 | 1320 | 1380 | 3.55 |
| 1440 | 8.64 | 207.34 | 3.36 | 1380 | 1440 | 3.36 |
Mediante el HEC-HMS se obtuvo:
Que el caudal pico es de 191,2 m3/s y el volumen en mm es de 134.94.
Conclusiones
La cuenca Cañitas de acuerdo a los resultados obtenidos, tiene forma ensanchada lo cual explica las inundaciones repentinas ante eventos de precipitaciones fuertes.
La forma ensanchada da lugar a picos de caudales pronunciados en intervalos de tiempo cortos.
La curva hipsométrica indica que la cuenca está en la fase de vejez, hay fuerte arrastre de sedimentos (lodo).
De acuerdo a la frecuencia de altitudes, el mayor porcentaje está en los 25 m con un 23.67% evidencia que corrobora las inundaciones repentinas, con un déficit de pendiente que favorezca un rápido drenaje.
El análisis morfométrico de cuencas es importante para determinar el comportamiento hidrológico de esta.
El HEC-HMS ayudo a visualizar mediante el hidrograma de crecidas que la cuenca Cañitas reporta inundaciones repentinas durante los fuertes inviernos.
